CN100352782C - 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100352782C
CN100352782C CNB2005100613020A CN200510061302A CN100352782C CN 100352782 C CN100352782 C CN 100352782C CN B2005100613020 A CNB2005100613020 A CN B2005100613020A CN 200510061302 A CN200510061302 A CN 200510061302A CN 100352782 C CN100352782 C CN 100352782C
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide
glass
glass ceramic
containing phosphorus
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2005100613020A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1785871A (zh
Inventor
郭兴忠
陈明形
潘颐
韩陈
宋芳芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CNB2005100613020A priority Critical patent/CN100352782C/zh
Publication of CN1785871A publication Critical patent/CN1785871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100352782C publication Critical patent/CN100352782C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum

Abstract

本发明公开了一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其重量百分比组成为：二氧化硅70%、氧化锂4%、氧化铝15%、氧化镁0.9%-1%、氧化锌1%-1.1%、氧化钙0.4%-0.5%、氧化硼0.2%、氧化钛1.8%-3.2%、氧化锆2.0%-2.3%、氧化钾和氧化钠的混合物2%-2.1%、五氧化磷0.1%-1.6%以及氧化砷和氧化锑的混合物0.8%。其制备方法如下：将上述玻璃陶瓷组成成分研磨均匀后配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火；再经600～800℃核化1～4小时，然后升温至700～1000℃晶化处理1～12小时。用本发明的制备方法制得的含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其晶粒尺寸达到纳米级，且热膨胀系数低、机械强度高。

Description

一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃陶瓷及其制备方法，具体的说，特别是含磷锂铝硅的玻璃陶瓷及其制备方法。
背景技术
玻璃陶瓷是由LAS玻璃控制晶化制得的多晶固体材料，其中锂铝硅系(Li2O-Al2O3-SiO2，简称LAS)是主要的一种玻璃陶瓷，因其具有超低膨胀、高强度、高的抗热震性能，而被广泛用于制造天文望远镜、炊具、餐具、电磁炉面板、高温电光源玻璃、微电子技术用基板、实验室用加热器具、高温热交换器、代石英玻璃、高温窗、雷达天线罩等制品。
关于所述锂铝硅系玻璃陶瓷，在公开号CN 1306946A、1495144A、1054957A、1607191A、1333194A、1005710B、1486947A、1054957A、1597586A、专利号97104801.0等各个公报中，公开了锂铝硅系玻璃陶瓷及其制造方法。
目前锂铝硅系玻璃陶瓷的晶核剂主要为TiO2，在锂铝硅玻璃体系中，TiO2在玻璃中有较大的溶解度，可溶解达20％或更高；另外，还有助于降低玻璃的粘度，促进玻璃的熔化，使玻璃易于析晶。但当TiO2质量分数过大时，可能产生粗大的晶粒，而使微晶玻璃的热膨胀系数增大；而且TiO2会使玻璃陶瓷的颜色泛黄，导致色泽质量降低。
也有采用TiO2和ZrO2作为混合晶核剂，研究结果发现，比单用两种中任一种所制得的玻璃陶瓷具有更细的晶粒尺度和更高的机械强度，但由于ZrO2熔点很高，在玻璃中的溶解度不高，使其作为改善形核的作用受限。
近年来，也有加入氟化物，用其作为晶核剂或晶核生长促进剂，促进玻璃的核化、晶化过程，能显著降低玻璃的析晶温度和析晶动力，但也容易导致晶粒过快生长，并影响玻璃陶瓷的结构和性能。
P2O5由于具有能从硅酸盐网络中分离出磷酸盐集团的特性，因而可以用作晶核剂，被用作Li2O-ZnO-SiO2、Li2O-PbO-SiO2等玻璃体系的晶核剂，也作为晶核剂和主要组成用于羟基磷灰石微晶玻璃的制备中。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种能实现晶粒尺寸达到纳米级，且热膨胀系数低、机械强度高的含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法。
本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷的重量百分比组成为：SiO2(二氧化硅)70％、Li2O(氧化锂)4％、Al2O3(氧化铝)15％、MgO(氧化镁)0.9％-1％、ZnO(氧化锌)1％-1.1％、CaO(氧化钙)0.4％-0.5％、B2O3(氧化硼)0.2％、TiO2(氧化钛)1.8％-3.2％、ZrO2(氧化锆)2.0％-2.3％、K2O+Na2O(氧化钾和氧化钠的混合物)2％-2.1％、P2O5(五氧化二磷)0.1％-1.6％以及As2O3+Sb2O3(氧化砷和氧化锑的混合物)0.8％。
氧化钾和氧化钠可以任意的重量比组成混合物，其中最佳重量比为：K2O∶Na2O＝1.1～1。
氧化砷和氧化锑可以任意的重量比组成混合物。
本发明还提供了上述含磷锂铝硅玻璃陶瓷的制备方法：将上玻璃陶瓷组成成分研磨均匀后配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火；再经600～800℃核化1～4小时，然后升温至700～1000℃晶化处理1～12小时。
本发明的含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法，是在发明人经过仔细研究、实验后获得的。本发明所提供的一种复合晶核剂，是根据晶核剂协同效应，在TiO2和ZrO2的基础上，引入P2O5组成的。一方面，利用磷离子P5+四面体配位和磷酸盐网络形成能力，诱导玻璃分相，促进玻璃的核化过程；另一方面，P2O5能提高ZrO2的溶解度，改善玻璃的熔制以及ZrO2的成核作用。
本发明的玻璃陶瓷由于采用P2O5与TiO2和ZrO2组成复合晶核剂，利用晶核剂的“协同效应”，促使玻璃大量形核，配以精确控制核化、晶化热处理工艺制度，控制晶核生长成晶粒并长大，实现晶粒尺寸达到纳米级，并拥有低的热膨胀系数和高的机械强度。
本发明的玻璃陶瓷的主晶相为β-锂辉石(Li2O·Al2O3·nSiO2，n≥4)，晶体形状为球状，晶粒尺寸在20～100nm之间，在30～600℃范围内热膨胀系数为5～21×10-7/℃，抗弯强度为110～150MPa。
具体实施方式
实施例1：一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其重量百分比组成为：
SiO2 70％、Li2O 4％、Al2O3 1 5％、MgO 1％、ZnO 1.1％、CaO 0.5％、B2O3 0.2％、TiO2 3.2％、ZrO2 2％、K2O 1.1％、Na2O 1.0％、P2O5 0.1％、As2O30.4％、Sb2O3 0.4％。
将上述玻璃陶瓷组成成分研磨均匀后配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火；再经720℃核化1.5小时，然后升温至810℃晶化处理4小时；得到抗折强度110～150MPa、膨胀系数5～21×10-7/℃的玻璃陶瓷，球状晶粒尺寸在20～100nm之间。
实施例2：一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其重量百分比组成为：
SiO2 70％、Li2O 4％、Al2O3 15％、MgO 0.9％、ZnO 1.1％、CaO 0.5％、B2O3 0.2％、TiO2 2.5％、ZrO2 2.1％、K2O 1.1％、Na2O 1.0％、P2O5 0.8％、As2O3 0.4％、Sb2O3 0.4％。
按上述各组份配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火，再经740℃核化1.5小时，然后升温至870℃晶化处理8小时，得到抗折强度110～150MPa、膨胀系数5～21×10-7/℃的玻璃陶瓷，球状晶粒尺寸在20～100nm之间。
实施例3：一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其重量百分比组成为：
SiO2 70％、Li2O 4％、Al2O3 15％、MgO 0.9％、ZnO 1％、CaO 0.4％、B2O3 0.2％、TiO2 1.8％、ZrO2 2.3％、K2O 1.0％、Na2O 1.0％、P2O5 1.6％、As2O3 0.4％、Sb2O3 0.4％。
按上述各组份配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火，再经760℃核化1.5小时，然后升温至950℃晶化处理4小时，得到抗折强度110～150MPa、膨胀系数5～21×10-7/℃的玻璃陶瓷，球状晶粒尺寸在20～100nm之间。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1、一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷，其特征在于该玻璃陶瓷的重量百分比组成为：二氧化硅70％、氧化锂4％、氧化铝15％、氧化镁0.9％-1％、氧化锌1％-1.1％、氧化钙0.4％-0.5％、氧化硼0.2％、氧化钛1.8％-3.2％、氧化锆2.0％-2.3％、氧化钾和氧化钠的混合物2％-2.1％、五氧化二磷0.1％-1.6％以及氧化砷和氧化锑的混合物0.8％。
2、一种如权利要求1所述的含磷锂铝硅玻璃陶瓷的制备方法，其特征是：将所述玻璃陶瓷组成成分研磨均匀后配置成混合料，经1550～1650℃熔制，成型，退火；再经600～800℃核化1～4小时，然后升温至700～1000℃晶化处理1～12小时。
CNB2005100613020A 2005-10-28 2005-10-28 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法 Active CN100352782C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100613020A CN100352782C (zh) 2005-10-28 2005-10-28 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100613020A CN100352782C (zh) 2005-10-28 2005-10-28 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1785871A CN1785871A (zh) 2006-06-14
CN100352782C true CN100352782C (zh) 2007-12-05

Family

ID=36783491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100613020A Active CN100352782C (zh) 2005-10-28 2005-10-28 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100352782C (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101234852B (zh) * 2008-01-16 2011-05-11 中南大学 0.3～5μm波段红外透过耐高温玻璃陶瓷材料及制备方法
CN102643024B (zh) * 2012-04-10 2014-04-02 中原工学院 一种以SiC作为增强相的MgO-SiO2–Al2O3–B2O3–KF玻璃陶瓷复合材料及其制备方法
CN102936096A (zh) * 2012-11-14 2013-02-20 内蒙古科技大学 Sm3+掺杂发光微晶玻璃及其制备方法
TWI546272B (zh) 2014-10-23 2016-08-21 財團法人工業技術研究院 陶瓷粉體與其形成方法及雷射燒結成型方法
CN110577365A (zh) * 2019-09-09 2019-12-17 深圳精匠云创科技有限公司 一种纳米晶玻璃陶瓷及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285328A (zh) * 1999-08-02 2001-02-28 日本电气硝子株式会社 Li2O－Al2O3－SiO3结晶玻璃及其可结晶玻璃
CN1285327A (zh) * 1999-08-02 2001-02-28 日本电气硝子株式会社 Li2O－Al2O3－SiO2结晶玻璃及其可结晶玻璃
CN1486947A (zh) * 2002-08-14 2004-04-07 湖州大享玻璃制品有限公司 Li2O－Al2O3－SiO2系微晶性玻璃和微晶化玻璃以及该微晶性玻璃和微晶化玻璃的制造方法
CN1495144A (zh) * 2002-08-20 2004-05-12 日本电气硝子株式会社 玻璃陶瓷
CN1597586A (zh) * 2004-08-11 2005-03-23 河北邢台晶牛玻璃股份有限公司 一种透明微晶玻璃生产方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285328A (zh) * 1999-08-02 2001-02-28 日本电气硝子株式会社 Li2O－Al2O3－SiO3结晶玻璃及其可结晶玻璃
CN1285327A (zh) * 1999-08-02 2001-02-28 日本电气硝子株式会社 Li2O－Al2O3－SiO2结晶玻璃及其可结晶玻璃
CN1486947A (zh) * 2002-08-14 2004-04-07 湖州大享玻璃制品有限公司 Li2O－Al2O3－SiO2系微晶性玻璃和微晶化玻璃以及该微晶性玻璃和微晶化玻璃的制造方法
CN1495144A (zh) * 2002-08-20 2004-05-12 日本电气硝子株式会社 玻璃陶瓷
CN1597586A (zh) * 2004-08-11 2005-03-23 河北邢台晶牛玻璃股份有限公司 一种透明微晶玻璃生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1785871A (zh) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110104954B (zh) 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷
CN1325412C (zh) 纳米多晶相玻璃陶瓷及其生产方法
CN105948516B (zh) 抗辐射锂铝硅系低膨胀视窗玻璃及其加工工艺
CN102892725B (zh) Li2O-Al2O3-SiO2系结晶化玻璃
EP2282978B1 (en) Lithium silicate glass ceramic and method for fabrication of dental appliances
JP5770050B2 (ja) 負の熱膨張係数を有する結晶化ガラス及びその製造方法
CN102503141B (zh) 一种微晶玻璃及其制备方法
CN109265011A (zh) 一种镁铝硅体系玻璃和高结晶度透明微晶玻璃的制备方法
CN111072276B (zh) 含复合澄清剂的锂铝硅微晶玻璃及其制备方法
CN102050581A (zh) MgO-Al2O3-SiO2系结晶性玻璃及结晶化玻璃及其制造方法
CN104370470A (zh) 一种超低膨胀系数高透明度的微晶玻璃及其制备方法
CN100352782C (zh) 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法
JPS63162545A (ja) 透光性結晶質ガラス
JP2010116315A (ja) 結晶化ガラス
CN105859143A (zh) 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法
CN1994948A (zh) 一种黑色高强微晶玻璃及其制备方法
CN105130196B (zh) 制备陶瓷玻璃板的工艺及该工艺所得板及其用途
CN1315747C (zh) 一种含氟磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法
CN112552032A (zh) 一种合成β-锂辉石固溶体、含该合成β-锂辉石固溶体制造的微晶玻璃及其制造方法
JPH02116643A (ja) アルカリ亜鉛アルミノホスフェートガラスセラミック
CN105271762A (zh) 用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物及其制备方法
CN107235636B (zh) 一种玻璃、其制备方法及用途
CN111170642A (zh) 一种高强高韧的低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃及其制备方法
CN104118988A (zh) 一种超白玻璃配方
CN1847182A (zh) 超低膨胀微晶玻璃

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Wenzhou Kanger Crystallite Utensils Co.,Ltd.

Assignor: Zhejiang University

Contract fulfillment period: 2008.9.10 to 2013.12.31 contract change

Contract record no.: 2008330002394

Denomination of invention: Glass ceramic containing phosphorus lithium aluminium silicon and its preparation method

Granted publication date: 20071205

License type: Exclusive license

Record date: 20081126

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.9.10 TO 2013.12.31; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: WENZHOU CITY KANGER MICROLITE VESSEL CO., LTD.

Effective date: 20081126