一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法
2023-06-18 10:45:06 1
專利名稱：一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法
技術領域：
本發明涉及物理領域，尤其涉及光學技術，特別涉及真空鍍膜技術和雷射加工技術，具體的是一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法。
背景技術：
隨著科學技術發展，許多科研和生產領域需要的真空條件越來越高。要想達到這樣水平的真空環境，只依靠合適的材料、表面處理以及抽氣方式是很難實現的。由於吸氣劑體積小、抽速大，可以做成很多形狀，並在常溫下可以與活性氣體形成穩定化合物，達到抽氣目的，所以它在真空技術領域中得到廣泛應用。吸氣劑可以製成不同形狀與真空系統的幾何尺寸相匹配，滿足真空系統的操作要求。實踐證明，吸氣劑無論在小型真空密器件，還是在大型的加速真空系統，是維持高真空和超高真空最方便的方法之一。特別是在最近幾年中，吸氣劑在真空玻璃中得到廣泛應用。為了改善真空玻璃的質量，提高真空度，在真空玻璃製造過程中把吸氣劑放置在其真空的間隙中，維持真空度。 但是在真空玻璃製造工藝中有一個在大氣中升溫到300°C左右的過程，如果吸氣劑不密封而直接把吸氣劑放入其中，吸氣劑將很容易失效。現有技術中，為了解決真空玻璃生產過程中吸氣劑失效問題，進行了許多研究， 如現有專利「帶吸氣劑的真空玻璃」，中國專利01275879. 5，「包封吸氣劑」，中國專利 01140012. 9，專利「使用在真空玻璃中的包封吸氣劑及解封方法」(CN200620166649. 1)。都是在真空中，把吸氣劑激活後包封在金屬或玻璃殼內成為「包封吸氣劑單元」，在金屬或玻璃殼內還要放入隔熱材料，防止解封使損壞吸氣劑，工藝比較複雜。另外，在真空玻璃生產過程中將此單元整體放入真空玻璃的真空間隙中，在玻璃被抽真空並完成封口後才進行 「解封」，使吸氣劑開始吸氣。解封吸氣劑的方法是通過紅外雷射加熱的作用使得包封吸氣劑的金屬或玻璃包封殼體「打孔"而實現解封的目的。這種解封方式存在的問題是，如果真空玻璃是由兩片(如2mm厚)玻璃和很薄的真空間隙(0. 1-0. 2mm)構成，放置包封吸氣劑的空間很小。一是無法放入包封吸氣劑單元，即使放入，由於空間狹小，當採用紅外雷射加熱來解封時，過熱的包封吸氣劑外壁就可能使真空玻璃炸裂。因此，目前超薄真空玻璃(單片玻璃小於2mm)的都無法生產。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，所述的這種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法要解決現有技術中超薄真空玻璃無法有效使用吸氣劑的技術問題。本發明的這種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，包括一個薄膜吸氣劑密封過程和一個薄膜吸氣劑開封過程，在所述的薄膜吸氣劑密封過程中，先通過在真空中加熱薄膜吸氣劑的方法去除薄膜吸氣劑的表面鈍化層，然後利用真空鍍膜方法在薄膜吸氣劑上沉積薄膜作為保護膜，在所述的薄膜吸氣劑開封過程中，利用超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑上的所述的薄膜，激活薄膜吸氣劑。進一步的，所述的薄膜吸氣劑密封過程包括一個薄膜吸氣劑的加工步驟，在所述的薄膜吸氣劑的加工步驟中，在一個金屬基底上塗鍍吸氣劑材料，並在真空中燒結，燒結後的吸氣劑為平面形狀，其邊緣均位於所述的金屬基底的邊緣之內，其厚度小於100微米。進一步的，所述的薄膜是金屬薄膜、或金屬化合物薄膜、陶瓷薄膜。優選的，所述的薄膜為Al薄膜、或者S^2薄膜。進一步的，所述的金屬或金屬化合物薄膜的數量是一層或者一層以上，任意一層金屬或金屬化合物薄膜的厚度均小於10微米，金屬或金屬化合物薄膜覆蓋整個薄膜吸氣劑。進一步的，所述的超短脈衝雷射的波長小於600納米、脈衝寬度小於50納秒。具體的，所述的超短脈衝雷射在真空中剝落金屬或金屬化合物薄膜過程中，不會造成薄膜吸氣劑性能損傷。本發明的工作原理是首先，把燒結在金屬基底上的薄膜吸氣劑放入真空鍍膜設備中，在真空中加熱到400度左右，維持一段時間。目的在於消除薄膜吸氣劑表面鈍化層。 一般薄膜吸氣劑在生產過程中會通過工藝控制在其表面形成一層由氧化物和碳化物組成的鈍化層，防止接觸空氣後與空氣中活性氣體分子發生作用。因此在鍍保護膜前必須通過加熱的方式消除鈍化層。其次，通過真空鍍膜方法在薄膜吸氣劑上沉積金屬或金屬化合物薄膜，膜層厚度小於10微米，覆蓋保護整個薄膜吸氣劑，有效阻斷空氣對薄膜吸氣劑的失效作用。最後，在真空玻璃生產過程中，把帶有金屬或金屬化合物保護膜的薄膜吸氣劑放入真空玻璃中，當真空玻璃完成抽真空並密封后，通過超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑上的金屬或金屬化合物保護薄膜，從而激活薄膜吸氣劑，產生吸氣作用。由於超短脈衝雷射的微加工能力很強，加工過程中熱效應小，不會造成對薄膜吸氣劑的性能損傷。本發明和已有技術相對比，其效果是積極和明顯的。本發明利用真空鍍膜方法在吸氣劑薄膜上沉積金屬或金屬化合物薄膜作為保護膜，有效阻斷空氣對薄膜吸氣劑的失效作用，並通過超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑的保護膜，從而激活薄膜吸氣劑。非常適合在超薄真空玻璃、平板顯示器等製造過程中使用。
圖1是本發明一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法中的薄膜吸氣劑的結構示意圖。圖2是本發明一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法中的開封過程示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發明的這種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，包括一個薄膜吸氣劑密封過程和一個薄膜吸氣劑開封過程，在所述的薄膜吸氣劑密封過程中，先通過在真空中加熱薄膜吸氣劑2的方法去除薄膜吸氣劑2的表面鈍化層，然後利用真空鍍膜方法在薄膜吸氣劑上沉積薄膜1作為保護膜，有效阻斷空氣對吸氣劑的失效作用，在所述的薄膜吸氣劑開封過程中，利用超短脈衝雷射4在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑2上的所述的薄膜1，激活薄膜吸氣劑2。進一步的，所述的薄膜吸氣劑密封過程包括一個薄膜吸氣劑的加工步驟，在所述的薄膜吸氣劑的加工步驟中，在一個金屬基底3上塗鍍吸氣劑材料，並在真空中燒結，燒結後的吸氣劑為平面形狀，其邊緣均位於所述的金屬基底3的邊緣之內，其厚度小於100微米。進一步的，所述的薄膜1是金屬薄膜、或金屬化合物薄膜、陶瓷薄膜。優選的，所述的薄膜1為Al薄膜、或者S^2薄膜。進一步的，所述的金屬或金屬化合物薄膜1的數量是一層或者一層以上，任意一層金屬或金屬化合物薄膜1的厚度均小於10微米，金屬或金屬化合物薄1膜覆蓋整個薄膜吸氣劑2。進一步的，所述的超短脈衝雷射4的波長小於600納米、脈衝寬度小於50納秒。在本發明的一個實施例中首先，把燒結在金屬基底3上的薄膜吸氣劑2放入真空鍍膜設備中，在真空中加熱到400度左右，維持30分鐘時間。目的在於消除薄膜吸氣劑2 表面鈍化層。一般薄膜吸氣劑在生產過程中會通過工藝控制在其表面形成一層由氧化物和碳化物組成的鈍化層，防止接觸空氣後與空氣中活性氣體分子發生作用。因此在鍍保護膜前必須通過加熱的方式消除鈍化層。其次，通過真空中蒸發方法在薄膜吸氣劑2上沉積金屬或金屬化合物薄膜1，膜層厚度小於10微米，覆蓋整個薄膜吸氣劑2，從而覆蓋保護整個薄膜吸氣劑2，有效阻斷空氣對薄膜吸氣劑2的失效作用。最後，在真空玻璃生產過程中，把帶有金屬或金屬化合物薄膜1的薄膜吸氣劑2放入真空玻璃中。當真空玻璃抽真空並密封后，通過超短脈衝雷射4在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑2上的金屬或金屬化合物薄膜1，從而激活薄膜吸氣劑2，產生吸氣作用。由於超短脈衝雷射4的微加工能力很強，加工過程中熱效應小，不會造成對薄膜吸氣劑2的性能破壞。具體的，所述的薄膜吸氣劑2，是把吸氣劑材料(鋯、釩、鐵組成的合金，其中鋯佔 70%、釩佔6%、鐵佔5. 4% )塗膜到金屬基底3上(金屬基底採用厚度為50微米的鎳鉻鐵合金)，然後在真空條件下進行高溫燒結而成，由於在連接處形成了一層擴散層，薄膜吸氣劑2同金屬基底3完美地連為一體並機械的合併在一起，具有很強的牢固度。薄膜吸氣劑2呈圓形，直徑8mm，厚度100微米。金屬基底3也呈圓形，直徑10mm，厚度50微米。這種薄膜吸氣劑2表面具有高度活性，並具有優良的機械強度，可在300-500°C的溫度範圍內激活，並能在室溫條件下表現出高吸附性能。具體的，所述的金屬或金屬化合物薄膜1 (本實施例中採用Al薄膜)，為單層膜，膜層厚度2微米，覆蓋整個薄膜吸氣劑2。具體的，所述的超短脈衝雷射4波長為355納米紫外雷射，雷射脈衝寬度10納秒。具體的，所述的超短脈衝雷射4在真空中剝落金屬或金屬化合物薄膜1過程中，不會造成薄膜吸氣劑2性能損傷。這是由於與紅外雷射加工不同，紫外雷射微處理過程從本質上來說不是"熱"處理過程。大多數材料吸收紫外光比紅外光更容易，高能量的紫外光光子直接破壞許多材料表面的分子鍵，這種"冷"加工出來的部件具有光滑的邊緣。由於紫外光在聚焦上的優點，聚焦點可小到亞微米數量級，從而對薄膜的微處理更具優越性，可以進行薄膜刻蝕加工，即使在不高的脈衝能量水平下，也能得到較高的能量密度，有效地進行薄膜剝落。 本發明可應用於真空玻璃和平板顯示器生產，具有廣闊的開發市場。
權利要求
1.一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，其特徵在於所述的方法包括一個薄膜吸氣劑密封過程和一個薄膜吸氣劑開封過程，在所述的薄膜吸氣劑密封過程中，先通過在真空中加熱薄膜吸氣劑的方法去除薄膜吸氣劑的表面鈍化層，然後利用真空鍍膜方法在薄膜吸氣劑上沉積薄膜作為保護膜，在所述的薄膜吸氣劑開封過程中，利用超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑上的所述的薄膜，激活薄膜吸氣劑。
2.如權利要求1所述的用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，其特徵在於所述的薄膜吸氣劑密封過程包括一個薄膜吸氣劑的加工步驟，在所述的薄膜吸氣劑的加工步驟中，在一個金屬基底上塗鍍吸氣劑材料，並在真空中燒結，燒結後的吸氣劑為平面形狀，其邊緣均位於所述的金屬基底的邊緣之內，其厚度小於100微米。
3.如權利要求1所述的用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，其特徵在於所述的薄膜是金屬薄膜、或金屬化合物薄膜、陶瓷薄膜。
4.如權利要求3所述的用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，其特徵在於所述的金屬或金屬化合物薄膜的數量是一層或者一層以上，任意一層金屬或金屬化合物薄膜的厚度均小於10微米，金屬或金屬化合物薄膜覆蓋整個薄膜吸氣劑。
5.如權利要求1所述的用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，其特徵在於所述的超短脈衝雷射的波長小於600納米、脈衝寬度小於50納秒。
全文摘要
一種用於超薄真空玻璃的薄膜吸氣劑密封和開封方法，包括一個薄膜吸氣劑密封過程和一個薄膜吸氣劑開封過程，在薄膜吸氣劑密封過程中，先通過在真空中加熱薄膜吸氣劑的方法去除薄膜吸氣劑的表面鈍化層，然後利用真空鍍膜方法在薄膜吸氣劑上沉積金屬或金屬化合物薄膜作為保護膜，在薄膜吸氣劑開封過程中，利用超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑上的所述的金屬或金屬化合物薄膜，激活薄膜吸氣劑。本發明利用真空鍍膜方法在吸氣劑薄膜上沉積保護膜，有效阻斷空氣對薄膜吸氣劑的失效作用，並通過超短脈衝雷射在真空中剝落沉積在薄膜吸氣劑的保護膜，從而激活薄膜吸氣劑。非常適合在超薄真空玻璃、平板顯示器等製造過程中使用。
文檔編號C03B23/24GK102557411SQ201010617398
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者丁雪梅, 龔輝 申請人:上海鐳立雷射科技有限公司