一种以蜡石为主料的微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明主要涉及一种微晶玻璃及其制备方法,尤其涉及一种以蜡石为主料的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃,又称玻璃陶瓷,是综合玻璃和陶瓷技术发展起来的一种新型材料,是微晶体和玻璃相均匀分布的材料,其理化性能集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点,如机械强度高、耐腐蚀、耐热、耐磨、抗氧化性能好、电性能优良、膨胀系数可调、热稳定性好等,且优于天然石材和陶瓷,可用于建筑幕墙及室内高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料,微波炉耐热系列器皿,化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等,是具有发展前途的21世纪的新型材料。因而广泛用于电子、化工、军事、航天、核工业和建筑等领域。因微晶玻璃可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料,且生产过过程中无污染,产品本身无放射性污染,故又被称为环保产品或绿色材料,传统生产的微晶玻璃的表层及其内层经常存在大量工艺性气孔,而且抗折强度和耐水性等性能不强,限制了微晶玻璃的应用领域。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种表面光洁致密无气孔、耐水、抗折强度高的微晶玻璃及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种以蜡石为主料的微晶玻璃,它是由下述重量份的原料组成:
蜡石55-60、二氧化硅20-25、膨润土10-15、硅石粉10-15、氧化钙6-8、碳酸钠6-7、氟化钙6.5-8、氧化镁5-7、食盐6-8、氧化锌5-7、氧化铝5-7、氧化硼3.5-4、氧化镁2.5-3、木炭3.5-4、氧化钾2-3.5、石膏2-3、树木灰2-3、硼砂2-4、氧化锂1.5-2、草木灰2.3-3、氧化钠1-2、氧化镍0.15-0.2、二氧化钛0.26-0.4、三氧化二锑0.3-0.6、海泡石0.3-0.4。
一种以蜡石为主料的微晶玻璃的制备方法,包括以下步骤:
(1)将上述重量份的原料混合加入到玻璃熔炉内,在1550-1600℃的高温下熔融成均匀的玻璃体;
(2)将上述玻璃体直接投入水中,冷淬成玻璃颗粒,然后研成20-25μm粉末,加入其重量18-25%的改性玻璃体粉末,混合均匀烘干,并平铺于带有树木灰隔离层的耐火材料的水平面上,铺置厚度为20-30mm;
所述的改性玻璃体粉末的制备方法为:将重量份为10-20的草木灰、重量份为50-60的石英砂、重量份为15-20的凹凸棒土、重量份为30-32的煤矸石,混合加入玻璃熔炉中,加热到1550-1600℃的高温下,熔炼2-3小时,再降至1400-1450℃下澄清1.5-2小时,制得玻璃液,然后淬入冷水中得到碎璃体,再研磨成3-5μm改性玻璃体粉末;
(3)将上述铺置好的玻璃颗粒连同耐火材料置于电阻炉中,温度制度:常温加热到300-360℃,升温速率5℃/min;300-360℃加热到780-800℃,升温速率8℃/min;在780-800℃下保温1-2h;然后从800℃加热到1350℃,升温速率8℃/min;在1350℃下保温2-3h,完成核化和晶化过程;
(4)退火:将上述晶化后的玻璃以3-5℃/min的退火降温速度进行退火处理,当温度降至于550-620℃时,保持恒温30-40分钟,然后再6-8℃/min速率升温到820-870℃,然后再以4-7℃/min速率继续降温,当温度降至于250-300℃时,再自然冷却到室温;
(5)按照要求的尺寸切割成板块,研磨抛光、修边。
本发明的优点是:
本发明生产的微晶玻璃平面度好、机械强度高、硬度大、具有良好的抗热性、抗弯曲强度、耐腐蚀性和耐磨性,产品可制成各类管材、板材,可广泛应用于建筑上的耐磨耐腐蚀材料、建筑装饰材料、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。
具体实施方式
实施例1
一种以蜡石为主料的微晶玻璃,它是由下述重量份(公斤)的原料组成:
蜡石55、二氧化硅25、膨润土15、硅石粉15、氧化钙8、碳酸钠6、氟化钙6.5、氧化镁7、食盐8、氧化锌7、氧化铝7、氧化硼3.5、氧化镁2.5、木炭3.5、氧化钾3.5、石膏3、树木灰3、硼砂4、氧化锂1.5、草木灰2.3、氧化钠2、氧化镍0.2、二氧化钛0.26、三氧化二锑0.6、海泡石0.3。
一种以蜡石为主料的微晶玻璃的制备方法,包括以下步骤:
(1)将上述重量份的原料混合加入到玻璃熔炉内,在1600℃的高温下熔融成均匀的玻璃体;
(2)将上述玻璃体直接投入水中,冷淬成玻璃颗粒,然后研成25μm粉末,加入其重量25%的改性玻璃体粉末,混合均匀烘干,并平铺于带有树木灰隔离层的耐火材料的水平面上,铺置厚度为30mm;
所述的改性玻璃体粉末的制备方法为:将重量份为20的草木灰、重量份为60的石英砂、重量份为20的凹凸棒土、重量份为32的煤矸石,混合加入玻璃熔炉中,加热到1600℃的高温下,熔炼3小时,再降至1450℃下澄清1.5小时,制得玻璃液,然后淬入冷水中得到碎璃体,再研磨成5μm改性玻璃体粉末;
(3)将上述铺置好的玻璃颗粒连同耐火材料置于电阻炉中,温度制度:常温加热到360℃,升温速率5℃/min;360℃加热到800℃,升温速率8℃/min;在800℃下保温2h;然后从800℃加热到1350℃,升温速率8℃/min;在1350℃下保温3h,完成核化和晶化过程;
(4)退火:将上述晶化后的玻璃以5℃/min的退火降温速度进行退火处理,当温度降至于620℃时,保持恒温40分钟,然后再8℃/min速率升温到870℃,然后再以7℃/min速率继续降温,当温度降至于300℃时,再自然冷却到室温;
(5)按照要求的尺寸切割成板块,研磨抛光、修边。
性能测试:
抗折强度测试:采用MC009-wds10M型电子万能材料性能试验机利用三点弯曲法测定样品的抗折强度,取6个条状样品(9mm×7mm×85mm)进行测试,计算抗折强度,最后求平均值。
显微硬度测定:用HXD-1000数字显微硬度测试仪测定样品的硬度,每个样品测三个点,用平均值表示其显微硬度,共测三个样品,最后计算三个样品的显微硬度的平均值。
耐水性能测试:采用粉末浸泡失重法进行测定(DTN12116),将样品粉碎,取40目下、60目上微晶玻璃粉2克,于50ml容量瓶中,加水至刻度,在98±0.5℃温度下保温60分钟,测定其100cm2的失重率(mg/100cm2)。
测试结果:
1、样品外观质量:表面致密,无气孔等缺陷,抛光后表面光亮。
2、机械性能:平均抗折强度89.6MPa,平均显微硬度893.6kgf/mm2。
3、耐水解等级:1级,失重率为:0.287mg/100cm2。