阅读说明：本技术 一种真空玻璃连续封接方法 (Continuous sealing method for vacuum glass ) 是由 宋驁天 叶岩 杜争 郑剑锋 龙江东 罗涛 王俊飞 于 2019-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种真空玻璃连续封接方法,真空玻璃的两块玻璃板在预定封接区域均制备有金属化层,且两块玻璃板的两个金属化层之间放置有钎焊料；真空玻璃夹在盖板和托盘之间,形成组合工件；封接工艺中,通过辐射加热方式对盖板和托盘同时加热,利用盖板和托盘存储的热量对两块玻璃板加热以完成两块玻璃板的封接。克服了现有技术中玻璃加热不均匀、翘曲或碎裂的问题,利用盖板和托盘存储的热量对两块玻璃板加热以完成两块玻璃板的封接,实现可靠工艺曲线控制的同时,提高了生产效率。(The invention relates to a continuous sealing method of vacuum glass, wherein two glass plates of the vacuum glass are both provided with a metalized layer in a preset sealing area, and a brazing material is placed between the two metalized layers of the two glass plates; the vacuum glass is clamped between the cover plate and the tray to form a combined workpiece; in the sealing process, the cover plate and the tray are heated simultaneously in a radiation heating mode, and the two glass plates are heated by utilizing the heat stored in the cover plate and the tray so as to finish the sealing of the two glass plates. The problems of uneven heating, warping or cracking of glass in the prior art are solved, the two glass plates are heated by utilizing the heat stored in the cover plate and the tray to complete the sealing of the two glass plates, reliable process curve control is realized, and meanwhile, the production efficiency is improved.)

一种真空玻璃连续封接方法

技术领域

本发明涉及玻璃制造技术领域，尤其涉及一种真空玻璃连续封接方法。

背景技术

真空玻璃是在两片平行放置的平板玻璃中间形成真空密封层，以实现隔热隔声的玻璃深加工产品。真空密封层通过采用特定材料封接其四周实现气密性，并在密封层中设置特定排列的支撑柱用以支撑外部的大气压力以保持真空层的形状。典型真空玻璃结构如图1所示，在两块平板玻璃13之间设置支撑柱14，在两块平板玻璃之间的空腔的***设置密封层15，从而在其内侧形成真空层12；为了将真空层12抽成真空，还设有抽气孔11。而在真空腔内一步完成抽气和封装，表面和边缘没有抽气孔的真空玻璃称为“无尾式”真空玻璃，结构如图2。

目前，真空玻璃常用的封接材料有两种：①低熔点玻璃粉：一种无机金属氧化的混合物，一般通过特定的配方烧制成玻璃并破碎研磨后形成微米或纳米尺寸的粉末，然后配置成浆料使用；通常软化温度(Tg)在350-500℃。②低温软钎焊料：一种低温金属合金，可以配置成焊料膏(由焊料粉末、溶剂、助焊剂混合分散形成的有一定粘度的膏状物)、钎焊预制件(加工成特定形状的焊料致密件)等使用，熔点温度低于350℃。无论采用低温玻璃粉还是低温软钎焊料，焊料随工艺曲线都要经历预热升温、熔融润湿、形成连接层、冷却凝固等过程，并最终实现气密性封接，因此工艺曲线的控制是实现气密性封接的关键，而工艺曲线的控制难度与生产方式相关。

玻璃是一种脆性材料，导热系数低(λ＝1W/m·K)，辐射率高(ε＝0.84)，如果在玻璃内部形成较大的温差，会导致玻璃局部产生热应力，当热应力超过玻璃的强度时玻璃就会发生破碎。因此真空玻璃的封装工艺以整体均匀加热为优。

真空玻璃封接过程中整体加热方式主要有热板加热和辐射加热两种。热板加热(如图3)是通过接触导热的方式将热量传递给玻璃，具有较好的温度均匀性，但玻璃导热系数低且热板和玻璃间存在较大的接触热阻，导致玻璃的加热效率较低，同时玻璃单面受热容易发生翘曲，不利于封接，此外整块热板需要维持高温，能耗高；相比之下，辐射加热因有更高的热源温度，从而具有更高的加热效率。同时，热辐射模块可以实现快速启停。但常用的灯管式热辐射元件阵列难以实现大面积的均匀加热，且边缘升温速率大于中心，玻璃也容易发生翘曲。

因此，急需一种可实现无尾式真空玻璃连续封接的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现无尾式真空玻璃连续封接的无尾式真空玻璃连续封接方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种真空玻璃连续封接方法，真空玻璃的两块玻璃板在预定封接区域均制备有金属化层，且两块玻璃板的两个金属化层之间放置有钎焊料；真空玻璃夹在盖板和托盘之间，形成组合工件；封接工艺中，通过辐射加热方式对盖板和托盘同时加热，利用盖板和托盘存储的热量对两块玻璃板加热以完成两块玻璃板的封接。

作为优选的技术方案，先将一块或多块真空玻璃并列地放置在托盘上，然后在真空玻璃的上侧放置盖板从而形成组合工件。

作为优选的技术方案，在真空玻璃的外侧的托盘上放置多个挡条，挡条的材料为玻璃或碳碳复合材料或不锈钢或铝。

作为优选的技术方案，所述托盘的材料为碳碳复合材料或碳化硅或碳化硼或氮化硅或硅铝合金或表面设有吸热涂层的不锈钢或表面设有吸热涂层的铝合金；所述盖板的材料为碳碳复合材料或碳化硅或碳化硼或氮化硅或硅铝合金或表面设有吸热涂层的不锈钢或表面设有吸热涂层的铝合金。

作为优选的技术方案，真空玻璃的抽真空和封接过程在真空封装线上完成，真空玻璃设有供真空层抽真空的通道，该通道位于两块玻璃板上的两个金属化层之间。

作为优选的技术方案，真空封装线包括依次设置的进片腔、真空过渡腔、预热腔、加热腔、冷却腔、解真空过渡腔和出片腔；组合工件依次经过进片腔和真空过渡腔并在真空过渡腔内完成真空层的抽真空；完成抽真空后的组合工件进入预热腔，托盘和盖板在预热腔内的预热位置处被加热，当托盘和盖板加热到预热温度后组合工件开始向加热腔移动，移动过程中托盘和盖板共同对真空玻璃预热并预热至封接温度以下10-50℃；真空玻璃达到预热温度后，在加热腔的加热位置处，盖板和托盘被再次加热，盖板和托盘被快速加热到封接温度以上50-100℃，达到加热温度后，组合工件向冷却腔移动，移动过程中玻璃板被托盘和盖板加热到封接温度以上并实现焊料的熔化、润湿、封接。

作为优选的技术方案，组合工件进入冷却腔后，通过垂直运动机构将组合工件放到冷却平台上，在盖板的上侧施加压力将真空玻璃竖直压紧，然后冷却平台对托盘降温，当托盘温度低于玻璃板的温度时，托盘对玻璃降温直至组合工件的温度降至封接温度下100℃。

作为优选的技术方案，真空过渡腔、预热腔、加热腔、解真空过渡腔和冷却腔的真空度均大于5x10^-4Pa；进片腔和出片腔的真空度均大于10^-2Pa。

作为优选的技术方案，出片腔和进片腔充入的气体为干燥氮气或干燥空气或干燥惰性气体。

真空玻璃连续封接方法克服了现有技术中玻璃加热不均匀、翘曲或碎裂的问题，利用盖板和托盘存储的热量对两块玻璃板加热以完成两块玻璃板的封接，实现可靠工艺曲线控制的同时，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中有尾式真空玻璃的结构示意图；

图2是现有技术中无尾式真空玻璃的结构示意图；

图3是真空封装线的结构示意图；

图4是组合工件的结构示意图；

图5是焊料在玻璃板上的分布示意图；

图6预热腔和加热腔对真空玻璃加热原理图；

图7是冷却腔对真空玻璃冷却的原理图；

图8是真空玻璃在托盘上排布的第一种实施例；

图9是真空玻璃在托盘上排布的第二种实施例；

图10是真空玻璃实际温度曲线；

图11是真空封装线的工艺曲线。

具体实施方式

真空玻璃连续封接方法，真空玻璃的两块玻璃板23在预定封接区域均制备有金属化层，且两块玻璃板23的两个金属化层之间放置有钎焊料24，如图5所示；真空玻璃夹在盖板21和托盘22之间，形成组合工件2，如图4所示；封接工艺中，通过辐射加热方式对盖板21和托盘22加热，利用盖板21和托盘22存储的热量对两块玻璃板23加热以完成两块玻璃板23的封接。

最佳的，托盘22和盖板21之间可按需要放置一块或多块真空玻璃，先将一块或多块真空玻璃并列地放置在托盘22上，然后在真空玻璃的上侧放置盖板21从而形成组合工件2。

在真空玻璃的外侧设置多个挡条25，挡条25围在真空玻璃的外侧，减少真空玻璃在加热过程中的散热，使温度分布更均匀，加热更有效；同时，如图8和图9所示，优化了同一批次加工不同尺寸玻璃尺寸的排布，提高了加工效率。挡条25的材料为玻璃或碳碳复合材料或不锈钢或铝。

该方法中，托盘22和盖板21材料为碳碳复合材料、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硅铝合金、表面设有吸热涂层的不锈钢、表面设有吸热涂层的铝合金等材料中的一种，以满足其需具有较好的热辐射吸收率以实现高效传热，及较高的热导率以实现均匀的温度分布避免玻璃翘曲，同时还能在升温过程中具有较低的热膨胀率和较好的机械性能以承载玻璃的性能要求。

当真空玻璃为有尾式真空玻璃时，如图1所示的，在玻璃板23上设置供真空层抽真空的通道；当真空玻璃为无尾式真空玻璃时，真空玻璃的抽真空和封接过程在真空封装线上完成，该通道则设置在位于两块玻璃板23上的两个金属化层之间。其中，钎焊料可为片状、条状等，通道设置在钎焊料内或在钎焊料为不连续的，在钎焊料的连接处形成该通道；也可在金属化层上加工出该通道。通道的形成可根据实际加工工艺进行调整，满足其在真空封装线上抽真空工艺即可。

组合工件2通过传送辊送入真空封装线，真空封装线结构如图3，真空封装线包括依次设置的进片腔91、真空过渡腔92、预热腔93、加热腔94、冷却腔95、解真空过渡腔96和出片腔97；相邻两个工艺腔之间由可以独立开启的真空阀连接，腔内安装有辊式输送机构以实现工件的水平运送。组合工件2在传送辊的运送下依次通过进片腔91、真空过渡腔92、预热腔93、加热腔94、冷却腔95、解真空过渡腔96和出片腔97；其中真空过渡腔、预热腔、加热腔、解真空过渡腔和冷却腔工艺腔室，真空度需达到5x10^-4Pa以上；进片腔和出片腔是与大气联通的腔室，需反复抽真空及破真空，其真空度需达到10^-2Pa。进片腔91和出片腔97破真空时充入的气体可以为干燥氮气、干燥空气或其他干燥惰性气体。

在真空封装线上，组合工件2先后经过抽真空、预热、封接、冷却共四个工序，工艺曲线如图11。

组合工件2依次经过进片腔91和真空过渡腔92并在真空过渡腔92内完成真空层的抽真空。具体的，组合工件2进入进片腔91内，进片腔91的前后阀门关闭，通过机械泵将进片腔91内及真空玻璃的真空层内压力抽至粗真空；随后进片腔91与真空过渡腔92连通的阀门开启，组合工件2被运送到真空过渡腔92，进片腔91与真空过渡腔92连通的阀门关闭，真空过渡腔92内高真空泵将组合工件2抽至高真空，真空过渡腔92的泵将持续工作；当真空度达到预定值后，过渡腔1与预热腔93连通的阀门开启，组合工件2向下一工艺腔内输送。

组合工件2完成抽真空后被运送到预热腔93及加热腔94，组合工件2在预热腔93和加热腔94内被辐射加热器加热，加热原理如图6所示，即辐射加热器931/941对托盘22和盖板21加热，由于托盘22和盖板21具有较好的热辐射吸收率，托盘22和盖板21温升快，当托盘22和盖板21达到设定温度后停止对其加热，托盘22和盖板21存储的热量会持续向玻璃板23传送，以实现玻璃板23的预热及加热。

具体的，组合工件2到达预热腔93的预热位置后，过渡腔1与预热腔93连通的阀门关闭，预热腔93内的辐射加热器931开始工作，将盖板21和托盘22加热到指定的预热温度，随后，组合工件2将被运往加热腔94，在移动的过程中，盖板21和托盘22持续加热真空玻璃，真空玻璃持续加热至封接温度以下10-50℃。

组合工件2到达加热腔94的加热位置后，加热腔94的前后阀门关闭并锁定，辐射加热器941开启，通过高于预热的功率快速将盖板21和托盘22加热到封接温度以上50-100℃；达到设定的加热温度后，开启加热腔与冷却腔之间的阀门，组合工件2被运送到冷却腔95，在运送过程中，玻璃被盖板21和托盘22加热到封接温度以上并实现焊料的熔化、润湿、封接。

到达冷却腔95的预定位置后，通过垂直运动机构将组合工件2放置到冷却平台952，紧接着下压装置951动作，压在组合工件2的上部实现组合工件2竖直压紧。如图7所示，冷却平台952内嵌有冷却介质流道，冷却腔95外部的低温冷却介质开始流入冷却平台952内，组合工件2上方被压紧，下压装置951为柔性或刚性压紧装置，可减少组合工件2与冷却平台952的接触热阻，由冷却介质输送进流道对平台及组合工件2进行冷却。当托盘22温度低于真空玻璃温度后，真空玻璃开始降温，液态金属开始冷却凝固，在下压力的辅助下实现致密的封接层；当封接层完全凝固后，组合工件2被冷却至封接温度下100℃，工件开始移动至解真空过渡腔96。

在解真空过渡腔96内，组合工件2被进一步冷却，随后进入出片腔97；，组合工件2到达出片腔97的预定位置后，过解真空过渡腔96与出片腔97的阀门关闭，出片腔97内缓慢充入气体，使压力上升至大气压，随后尾部阀门打开，工件被送出出片腔97，完成整个工艺。

本发明实现无尾式真空玻璃生产工艺的稳定控制，玻璃实际温度曲线如图10所示，各测温点温差小于10℃，曲线平滑且连续，单批次生产周期小于30min，极大提高了生产率和成品合格率；同时，本发明实现了大小片任意排布，提高了对产品尺寸的适应性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。