本發明屬于封接玻璃領域，特別是涉及一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃及其制備方法和應用。

背景技術：

1、含鈦金屬材料由于具有密度小，強度高，耐高溫，耐腐蝕，高機械強度等性能特點，此外，鈦合金還是無磁性材料，其用于傳輸信號過程中，傳輸信號損失小，能夠抗強磁性環境干擾。正是基于鈦及鈦合金的以上特性，近年來常被作為連接器或者傳感器等電子元器件外殼材料，替代傳統的可伐合金、不銹鋼、高溫合金，廣泛應用于航空、航天、航海、石油勘探、電子信息、醫療技術等領域。

2、由于含鈦金屬材料器件封裝用玻璃封接溫度過高時，容易在封裝過程中含鈦金屬材料晶型發生轉化，現階段本領域研究人員嘗試制備封接溫度低的低溫型玻璃，使其封接溫度在600℃以下，避免在封裝過程中含鈦金屬材料晶型發生轉化。

3、有文獻制備了一種硼硅酸鹽鈦合金封接玻璃，通過加入較高含量的na2o、k2o，使其玻璃封接溫度達700～825℃，玻璃轉變溫度tg分別為450～650℃，但其制備的玻璃的化學穩定性變差，高溫絕緣電阻降低，同樣難以滿足含鈦金屬材料在高溫、高壓、腐蝕性環境中的應用。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于，提供一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是如何提供一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃，使其封接溫度低于含鈦金屬材料晶型轉化溫度，化學穩定性好，機械強度高，耐腐蝕性好，能夠滿足含鈦金屬材料在高溫、高壓、腐蝕性環境中的應用。

2、本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃，以氧化物質量百分含量計，其包括：10～25％al2o3；40～60％b2o3；10～30％cao；1～8％sio2；0.1～2％co2o3；1～5％tio2；1～5％mgo；1～10％zno；0.5～5％zro2；且al2o3與b2o3的質量百分含量之和＜75％。

3、本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

4、優選的，前述的封裝用玻璃，其中，所述以cao與mgo的質量百分之和為m1；以al2o3與b2o3的質量百分含量之和為m2；m1：m2為0.15～0.62。

5、優選的，前述的封裝用玻璃，其中，所述其還包括：0～1.0％li2o。

6、優選的，前述的封裝用玻璃，其中，其封接溫度為780～850℃；玻璃化轉變溫度tg為430～620℃；玻璃軟化溫度tf為580～660℃；25～300℃的熱膨脹系數為5×10-6/℃～7×10-6/℃；耐水化學穩定性在ⅳ級以上。

7、本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的含鈦金屬材料器件封裝用玻璃的制備方法，其中，其包括以下步驟：

8、稱取以下原料，以氧化物質量百分含量計，其包括：10～25％al2o3；40～60％b2o3；10～30％cao；1～8％sio2；0.1～2％co2o3；1～5％tio2；1～5％mgo；1～10％zno；0.5～5％zro2；且al2o3與b2o3的質量百分含量之和＜75％；原料混合均勻，制得配合料；

9、將配合料進行熔制澄清均化形成玻璃液；將玻璃液依次經過淬冷、球磨處理得玻璃粉。

10、本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

11、優選的，前述的制備方法，其中，所述熔制包括在1300～1500℃條件下，保溫2～5h。

12、優選的，前述的制備方法，其中，所述淬冷為壓片淬冷。

13、優選的，前述的制備方法，其中，其還包括以下步驟：

14、將所述玻璃粉與溶劑、粘結劑以100：60～80：6～10混合均勻，造粒，壓制成型；排膠玻化，制備成預制玻璃；

15、所述溶劑為水、酒精、乙酸乙酯中的任意一種或多種混合；所述粘結劑為聚乙二醇和/或聚乙烯醇；所述粘結劑的分子量為5000～40000。

16、優選的，前述的制備方法，其中，采用梯度溫度方式進行排膠玻化，其包括：第一階段，升溫至150～300℃保溫1～3h；第二階段，繼續升溫至300～450℃保溫1～3h；第三階段，繼續升溫至680～750℃保溫15～30min；然后冷卻得到預制玻璃。

17、本發明的目的及解決其技術問題還采用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的含鈦金屬材料封裝器件的制備方法，其包含：采用前述方案所述的玻璃，與含鈦金屬材料殼體、可伐插針、石墨模具裝配，形成裝配件；將裝配件置于氮氣或氬氣環境下進行燒結，升溫至780～850℃；保溫0.5～1h；然后降溫至低于100℃即得成品。

18、借由上述技術方案，本發明提出的一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃及其制備方法和應用，至少具有下列優點：

19、1、本發明提供的一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃及其制備方法，通過調整玻璃組分，降低玻璃的封接溫度；且在玻璃組分中避免含有鈉離子、鉀離子，降低了玻璃中可移動導電離子的數量，提高了玻璃的化學穩定性和高溫絕緣性能；最終制得的玻璃封接溫度低于含鈦金屬材料內部元素晶型轉變溫度，減小了表面張力，且其熱膨脹系數與含鈦金屬材料相應系數匹配性好，提高了玻璃與含鈦金屬材料的浸潤能力；玻璃的軟化溫度及轉變溫度高，擴寬了封裝器件的應用溫度范圍，因此本發明提供的含鈦金屬材料器件封裝用玻璃更具有實用性，應用前景好。

20、2、本發明提供的一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃應用，封裝過程中無需對玻璃體施加外力進行壓縮燒結，減少了操作工藝，提高生產效率及成品率；且封接時的燒結溫度較低，避免了傳統硅酸鹽玻璃封接時因鈦合金晶相轉變導致殼體變形的問題，同時降低了封裝所需能耗。

21、上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。

技術特征：

1.一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃，其特征在于，以氧化物質量百分含量計，其包括：10～25％al2o3；40～60％b2o3；10～30％cao；1～8％sio2；0.1～2％co2o3；1～5％tio2；1～5％mgo；1～10％zno；0.5～5％zro2；且al2o3與b2o3的質量百分含量之和＜75％。

2.根據權利要求1所述的玻璃，其特征在于，以cao與mgo的質量百分之和為m1；以al2o3與b2o3的質量百分含量之和為m2；m1：m2為0.15～0.62。

3.根據權利要求1所述的玻璃，其特征在于，其還包括：0～1.0％li2o。

4.根據權利要求1所述的玻璃，其特征在于，其封接溫度為780～850℃；玻璃化轉變溫度tg為430～620℃；玻璃軟化溫度tf為580～660℃；25～300℃的熱膨脹系數為5×10-6/℃～7×10-6/℃；耐水化學穩定性在ⅳ級以上。

5.一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述熔制包括在1300～1500℃條件下，保溫2～5h。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述淬冷為壓片淬冷。

8.根據權利要求5至7任一項所述的制備方法，其特征在于，其還包括以下步驟：

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，采用梯度溫度方式進行排膠玻化，其包括：第一階段，升溫至150～300℃保溫1～3h；第二階段，繼續升溫至300～450℃保溫1～3h；第三階段，繼續升溫至680～750℃保溫15～30min；然后冷卻得到預制玻璃。

10.一種含鈦金屬材料封裝器件的制備方法，其特征在于，采用權利要求1至4任一項所述的玻璃，與含鈦金屬材料殼體、可伐插針、石墨模具裝配，形成裝配件；將裝配件置于氮氣或氬氣環境下進行燒結，升溫至780～850℃；保溫0.5～1h；然后降溫至低于100℃即得成品。

技術總結
本發明是關于一種含鈦金屬材料器件封裝用玻璃及其制備方法和應用。其包括：以氧化物質量百分含量計，其包括：10～25％Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；40～60％B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；10～30％CaO；1～8％SiO<subgt;2</subgt;；0.1～2％Co<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；1～5％TiO<subgt;2</subgt;；1～5％MgO；1～10％ZnO；0.5～5％ZrO<subgt;2</subgt;；且Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;與B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的質量百分含量之和＜75％。所解決的技術問題是如何提供一種玻璃用于封裝含鈦金屬材料器件，且封裝后形成的器件能夠在高溫、高壓、腐蝕性環境中高可靠使用的要求。

技術研發人員：殷先印,韓濱,高錫平,黃翱翔,饒文秀
受保護的技術使用者：中國建筑材料科學研究總院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24