一种消除介质浆料用高铋玻璃粉中气泡的方法
阅读说明：本技术 一种消除介质浆料用高铋玻璃粉中气泡的方法 (Method for eliminating air bubbles in high-bismuth glass powder for dielectric paste ) 是由 张豪 周碧 雷莉君 王要东 艾志远 于 2021-10-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种消除介质浆料用高铋玻璃粉中气泡的方法,该方法是按高铋玻璃粉的配方组成配料后进行混料、熔炼,待所有原材料熔融完成,玻璃液表面出现大量气泡或“气盖”后,使用鼓风机通过耐高温空心陶瓷管向玻璃液中通入二氧化碳气体消除气泡。本发明通过往熔融玻璃液中通二氧化碳,可使玻璃液中气泡含量大幅度降低,操作简单,成本较低,且二氧化碳的热稳定性极好,基本不溶于高温状态的熔融玻璃液,可以有效消除玻璃气泡且不影响玻璃本身性能。(The invention discloses a method for eliminating bubbles in high-bismuth glass powder for dielectric paste, which comprises the steps of mixing materials according to the formula of the high-bismuth glass powder, smelting, and introducing carbon dioxide gas into glass liquid through a high-temperature resistant hollow ceramic tube by using an air blower to eliminate bubbles after a large number of bubbles or 'gas caps' appear on the surface of the glass liquid after all raw materials are melted. The invention can greatly reduce the bubble content in the molten glass by introducing carbon dioxide into the molten glass, has simple operation, lower cost and excellent thermal stability of the carbon dioxide, is basically insoluble in the molten glass in a high-temperature state, can effectively eliminate the glass bubbles and does not influence the performance of the glass.)
技术领域
本发明属于介质浆料玻璃粉技术领域，具体为玻璃熔炼制备工艺，涉及一种消除介质浆料用高铋玻璃粉中气泡的方法，进而改善玻璃粉的性能缺陷。
背景技术
高铋玻璃粉一直作为介质浆料中玻璃粉的首选，其优点在于，实现了材料的无铅化，高铋玻璃的软化点较低，化学稳定性较高，可在较为复杂的环境下使用，且浆料的烧结膜、耐酸性、电性能都有着良好的表现；但随着时代的发展，人们对于电子材料的要求越来越高，高铋玻璃粉制得的介质浆料所表现出的问题逐渐增多，而作为介质浆料中重量比50％以上的玻璃粉，其性能的好坏直接影响后续浆料的性能情况；例如Bi-B-Si-Al体系的高铋玻璃粉作为介质浆料用高铋玻璃粉中用量最大的一款，可由于该体系玻璃熔炼过程中不仅会产生大量气泡，甚至还会因为气泡过多形成“气盖”，给玻璃造成巨大的缺陷，严重影响玻璃的后续性能，且该类型气泡通过传统方法较难去除或因为去除气泡而改变了玻璃特性，故需要寻找一种方法，可以有效消除玻璃气泡且不影响玻璃本身性能的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除介质浆料用高铋玻璃粉中气泡的方法。
针对上述目的，本发明采用的技术方案是：按高铋玻璃粉的配方组成配料后进行混料，混料均匀后进行熔炼，待所有原材料熔融完成，玻璃液表面出现大量气泡或“气盖”后，使用鼓风机通过耐高温空心陶瓷管向玻璃液中通入二氧化碳气体消除气泡，然后将玻璃液进行水淬，所得玻璃渣进行干燥、球磨、过筛。
优选所述二氧化碳气体的通入流速为2～5立方米/小时，通入时间为10～40分钟。
所述高铋玻璃粉Bi-B-Si-Al体系玻璃粉、Bi-B-Si体系玻璃粉、Bi-Zn-Si-Al体系玻璃粉等中任意一种。
所述Bi-B-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成为：氧化铋45％～61％、氧化硼4％～9％、二氧化硅23％～36％、三氧化二铝1％～7％、氧化锌1％～6％、碳酸钠1％～7％，熔炼温度为1100～1250℃，保温时间为60～90分钟。
所述Bi-B-Si体系玻璃粉的重量百分比组成为：氧化铋35％～50％、氧化硼15％～28％、二氧化硅25％～40％，熔炼温度为1200～1350℃，保温时间为60～90分钟。
所述Bi-Zn-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成为：氧化铋33％～50％、二氧化硅14％～28％、三氧化二铝10％～22％、氧化锌15％～26％，熔炼温度为1350～1500℃，保温时间为60～120分钟。
本发明的有益效果如下：
本发明通过往熔融玻璃液中通二氧化碳的方法，可使玻璃液中气泡含量大幅度降低。相比较传统消除气泡的方法，对于高铋玻璃粉更为有效；相比较升高温度，温度过高会使玻璃熔融液中的氧化铋过氧化，从而丧失其本身性能；相比较增加搅拌装置，深入熔融液的搅拌杆无法将所有气泡尤其是“气盖”搅入熔融的玻璃液中形成回流，其效果十分不理想；相比较加入消泡剂，消泡剂的加入会引入新的杂质，或者破坏原有玻璃体系，造成极大的不稳定因素；本发明方法简单，成本较低，且二氧化碳的热稳定性极好，基本不溶于高温状态的熔融玻璃液，可以有效消除玻璃气泡且不影响玻璃本身性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
下面实施例所采用的磨具的材质为耐高温陶瓷，为正方体结构，内边长为0.1米，厚度为0.01米，上方开口。相对密度的测试方法为：模具的重量为M1，加满熔融玻璃液自然冷却至室温后的模具重量为M2，玻璃的体积即为模具容积(0.001立方米)，玻璃的相对密度为(M2-M1)/0.001；相对密度越大，则玻璃中所含气泡越少，反之则气泡越多。
实施例1
按照Bi-B-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋54％、氧化硼6％、二氧化硅28％、三氧化二铝3％、氧化锌5％、碳酸钠4％进行配料2kg，倒入5L周转桶中盖紧桶盖，将周转桶放入八辊球磨机上，混合各原料直至均匀、无色差。将所得混合料倒入2L石英坩埚中，置于半封闭式硅碳棒电阻炉中进行熔炼，熔炼温度1250℃，保温时间60分钟。保温结束后，使用鼓风机通过耐高温空心陶瓷管向熔融玻璃液中以流速为2立方米/小时通入二氧化碳气体，通入时间为15分钟；随后将部分熔融玻璃液倒入模具中，直至玻璃液加满，自然降温，待模具降至室温后，称重，计算所得玻璃的相对密度，通过相对密度的大小判断气泡数量的多少；将剩余玻璃液倒入常温去离子水中进行淬火，将玻璃渣放入鼓风烘箱进行干燥，干燥时间10小时，干燥温度120℃，随后测试玻璃的软化点，结果见表1。
对比例1
在实施例1中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例1相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表1。
实施例2
在实施例1中，按照Bi-B-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋60％、氧化硼4％、二氧化硅23％，三氧化二铝7％，氧化锌3％，碳酸钠3％进行配料2kg，熔炼温度为1100℃,其他步骤与实施例1相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表1。
对比例2
在实施例2中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例2相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表1。
实施例3
在实施例1中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例1相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表1。
实施例4
在实施例2中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例2相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表1。
表1
通过表1数据可得，往熔融玻璃液中通入二氧化碳可以有效降低Bi-B-Si-Al体系玻璃的气泡含量；但通入二氧化碳气体后，玻璃的软化点基本无变化，说明通入二氧化碳气体并不影响Bi-B-Si-Al体系玻璃的本质性能。
实施例5
按照Bi-B-Si体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋40％、氧化硼25％、二氧化硅35％进行配料2kg，倒入5L周转桶中盖紧桶盖，将周转桶放入八辊球磨机上，混合各原料直至均匀、无色差。将所得混合料倒入2L石英坩埚中，置于半封闭式硅碳棒电阻炉中进行熔炼，熔炼温度1250℃，保温时间60分钟。保温结束后，使用鼓风机通过耐高温空心陶瓷管向熔融玻璃液中以流速为3立方米/小时通入二氧化碳气体，通入时间为15分钟；随后将部分熔融玻璃液倒入模具中，直至玻璃液加满，自然降温，待模具降至室温后，称重，计算所得玻璃的相对密度，通过相对密度的大小判断气泡数量的多少；将剩余玻璃液倒入常温去离子水中进行淬火，将玻璃渣放入鼓风烘箱进行干燥，干燥时间10小时，干燥温度120℃，随后测试玻璃的软化点，结果见表2。
对比例3
在实施例5中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例5相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表2。
实施例6
在实施例5中，按照Bi-B-Si体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋45％、氧化硼15％、二氧化硅40％进行配料2kg，熔炼温度为1350℃，其他步骤与实施例5相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表2。
对比例4
在实施例6中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例6相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表2。
实施例7
在实施例5中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例5相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表2。
实施例8
在实施例6中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例6相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表2。
表2
通过表2数据可得，往熔融玻璃液中通入二氧化碳可以有效降低Bi-B-Si体系玻璃的气泡含量；但通入二氧化碳气体后，玻璃的软化点基本无变化，说明通入二氧化碳气体并不影响Bi-B-Si体系玻璃的本质性能。
实施例9
按照Bi-Zn-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋35％、二氧化硅28％、三氧化二铝22％、氧化锌15％进行配料2kg，倒入5L周转桶中盖紧桶盖，将周转桶放入八辊球磨机上，混合各原料直至均匀、无色差。将所得混合料倒入2L石英坩埚中，置于半封闭式硅碳棒电阻炉中进行熔炼，熔炼温度1500℃，保温时间90分钟。保温结束后，使用鼓风机通过耐高温空心陶瓷管向熔融玻璃液中以流速为5立方米/小时通入二氧化碳气体，通入时间为15分钟；随后将部分熔融玻璃液倒入模具中，直至玻璃液加满，自然降温，待模具降至室温后，称重，计算所得玻璃的相对密度，通过相对密度的大小判断气泡数量的多少；将剩余玻璃液倒入常温去离子水中进行淬火，将玻璃渣放入鼓风烘箱进行干燥，干燥时间10小时，干燥温度120℃，随后测试玻璃的软化点，结果见表3。
对比例5
在实施例9中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例9相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表3。
实施例10
在实施例9中，按照Bi-Zn-Si-Al体系玻璃粉的重量百分比组成：氧化铋45％、二氧化硅20％，三氧化二铝10％，氧化锌25％进行配料2kg，熔炼温度为1350℃，其他步骤与实施例9相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表3。
对比例6
在实施例10中，保温结束后的玻璃液不通入二氧化碳气体，直接倒入磨具中，其他步骤与实施例10相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表3。
实施例11
在实施例9中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例9相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表3。
实施例12
在实施例10中，通入二氧化碳气体的时间为40分钟，其他步骤与实施例10相同。计算所得玻璃的相对密度，测试玻璃的软化点，结果见表3。
表3
通过表3数据可得，往熔融玻璃液中通入二氧化碳可以有效降低Bi-Zn-Si-Al体系玻璃的气泡含量；但通入二氧化碳气体后，玻璃的软化点基本无变化，说明通入二氧化碳气体并不影响Bi-B-Si-Al体系玻璃的本质性能。
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