P2O5-Na2O-CuO系列低溫無鉛玻璃接合性質研究

Abstract

本研究主要針對P2O5-Na2O-CuO系列玻璃之基本性質與其對金屬接合之可行性進行探討。實驗首先製作並量測玻璃之玻璃轉移溫度(Tg)、軟化溫度(Ts)、化學抵抗能力等各種基本性質，並以X光繞射分析儀(XRD)確認其是否結晶；再將所得之玻璃粉碎後，對母材進行接合，由潤濕性試驗展開，並利用接合後XRD分析玻璃銲料與母材相對反應；此外，本研究亦進行剪強度試驗，探討接合後之機械性質。 研究結果顯示：712玻璃具有墨綠色透明之外觀，當添加3wt%之Al2O3及SiO2時，由於玻璃結構由非晶態轉變為結晶型，使玻璃有失透現象發生；而三組玻璃中，含有添加劑之712A3與712S3，相對於712玻璃，則具有較高之玻璃轉移溫度及玻璃軟化溫度；較小之熱膨脹係數；且其化學抵抗能力亦較佳；就潤濕能力而言，70P2O5-10Na2O-20CuO系列玻璃銲料對純銅之潤濕能力優於純鋁，而當添加3wt%之Al2O3時，將降低玻璃整體潤濕能力，但若改為添加3wt%之SiO2，則反而可稍微改善其潤濕能力；此外，玻璃銲料在300℃以上進行潤濕性試驗時，其結構中出現NaCuPO4與NaPO3結晶相，使玻璃在金屬上之潤濕能力有逐漸降低之趨勢，且其外觀顏色亦明顯發生變化；此外，剪強度試驗之結果則大致隨潤濕能力之變化而決定，整體而言，純銅之接合強度均大於純鋁，且以250℃反應溫度下可得最佳之接合強度；三組玻璃銲料中，以712與712S3之接合強度較佳，而712A3則明顯較差。