CN104150744A - 一种用于制作玻璃样品的系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于制作玻璃样品的系统，该系统包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置、退火装置；所述熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过所述加热装置加热到预设温度进行熔化，在所述预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过所述退火装置进行冷却退火。该系统能够实现简易快捷的制作玻璃样品，其设备投入少，并且几乎不需要二次加工，一次成型即可得到理想的玻璃样品，从而很大程度上节约了生产成本，进一步会推进国内机构对介电常数测试玻璃样品的制作以及对低介电玻璃的开发和应用。

Description

一种用于制作玻璃样品的系统

技术领域

本申请涉及玻璃生产技术领域，尤其涉及一种用于制作玻璃样品的系统。

背景技术

在玻璃介电常数测试过程中，需要将玻璃制作成厚度小于5mm的玻璃片。根据测试设备的不同，对样品的要求也所有差异，一般较为常见的要求测试的玻璃样品必须是直径在30mm～50mm的圆片或者是10mm×10mm的方形玻璃片，厚度一般在0.2mm～5mm。

目前，对于玻璃样品的制作方法均是采用：熔制玻璃块→退火→切割→打磨抛光等一系列复杂工序才可以得到理想的玻璃片。玻璃片的厚度和玻璃内的气泡均会影响最终测试的准确性，因此对玻璃样品的制作精度要求非常高，从而也使得制作过程非常繁琐，且需要大型昂贵的切割机等加工设备，而这些加工设备的投资成本远远高于测试仪器的价格，对于一般的研究单位或企业承受压力巨大，也因此导致国内在介电常数测试的玻璃样品制作方面涉及的机构比较少，进一步对低介电玻璃的开发和应用来带非常大的困扰。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种用于制作玻璃样品的系统，以克服现有技术中玻璃样品制作工序复杂，且生产成本较高的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种用于制作玻璃样品的系统，包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置以及退火装置；

所述熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过所述加热装置加热到预设温度进行熔化，在所述预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过所述退火装置进行冷却退火。

优选的，所述熔制装置为铂金坩埚。

优选的，所述铂金坩埚为内径为30mm～50mm的坩埚。

优选的，所述铂金坩埚的侧壁与内底面呈95°夹角。

优选的，所述铂金坩埚为铂含量大于或等于85％的铂金坩埚。

优选的，所述加热装置为电阻炉。

优选的，所述退火装置为钨薄板。

优选的，所述钨薄板为厚度大于或等于1cm的钨板。

优选的，所述预设温度为1500℃。

优选的，所述预设时间为2小时。

由以上技术方案可知，本申请提供的该种用于制作玻璃样品的系统，包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置、退火装置；所述熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过所述加热装置加热到预设温度进行熔化，在所述预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过所述退火装置进行冷却退火。该系统能够实现简易快捷的制作玻璃样品，其设备投入少，并且几乎不需要二次加工，一次成型即可得到理想的玻璃样品，从而很大程度上节约了生产成本，进一步会推进国内机构对介电常数测试玻璃样品的制作以及对低介电玻璃的开发和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种用于制作玻璃样品的系统的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的一种铂金坩埚的示意图；

图3为本申请实施例二提供的一种钨薄板的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为克服现有技术中玻璃样品制作工序复杂，且生产成本较高的问题，本申请提供如下技术方案：

实施例一

本申请实施例一公开了一种用于制作玻璃样品的系统，如图1所示，图1为本申请实施例一提供的一种用于制作玻璃样品的系统的结构示意图。该系统包括：内底面平滑的熔制装置101、加热装置102以及退火装置103；

熔制装置101用于将盛放的玻璃熟料通过加热装置102加热到预设温度进行熔化，在预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过退火装置103进行冷却退火。

具体的，熔制装置101用于盛放玻璃熟料，玻璃熟料包括：玻璃丝或玻璃珠，其中，玻璃熟料的质量为预先计算好的，恰好能制出所需要大小、厚度的玻璃样品所需的质量。然后盛放有玻璃熟料的熔制装置101通过加热装置102进行加热，直至预设温度下，此时玻璃熟料已熔化为液体，由于自身重力以及液体的流动性，熔化后的玻璃熟料会平铺在内底面平滑的熔制装置内，然后继续在预设温度下进行预设时间的恒温加热，以使玻璃溶液内的气泡消除，将熔制装置101放置于退火装置103上进行冷却退火，以使玻璃溶液冷却结晶，最后得到需要的玻璃样品。

由以上技术方案可知，本申请实施例一提供的该种用于制作玻璃样品的系统，包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置、退火装置；所述熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过所述加热装置加热到预设温度进行熔化，在所述预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过所述退火装置进行冷却退火。该系统能够实现简易快捷的制作玻璃样品，其设备投入少，并且几乎不需要二次加工，一次成型即可得到理想的玻璃样品，从而很大程度上节约了生产成本，进一步会推进国内机构对介电常数测试玻璃样品的制作以及对低介电玻璃的开发和应用。

实施例二

本申请实施例二提供了一种用于制作玻璃样品的系统，包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置以及退火装置；

熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过加热装置加热到预设温度进行熔化，在预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过退火装置进行冷却退火。

具体的，熔制装置用于盛放玻璃熟料，玻璃熟料包括：玻璃丝或玻璃珠，其中，玻璃熟料的质量为预先计算好的，恰好能制出所需要大小、厚度的玻璃样品所需的质量。然后盛放有玻璃熟料的熔制装置通过加热装置进行加热，直至预设温度下，此时玻璃熟料已熔化为液体，由于自身重力以及液体的流动性，熔化后的玻璃熟料会平铺在内底面平滑的熔制装置内，然后继续在预设温度下进行预设时间的恒温加热，以使玻璃溶液内的气泡消除，将熔制装置放置于退火装置上进行冷却退火，以使玻璃溶液冷却结晶，最后得到需要的玻璃样品。

在本实施例中，熔制装置具体为铂金坩埚，其中，铂金坩埚为内径为30mm～50mm的坩埚，具体大小可以根据需要选择，在此不做限定，如需要制备直径40mm的玻璃片样品，则选用内径为40mm的铂金坩埚。此外，铂金坩埚还可以为方形的，如10mm×10mm或者其他方形尺寸，再次均不做限定，可以根据具体需要制备的玻璃样品形状进行选择。

铂金坩埚为铂含量大于或等于85％的铂金坩埚，还含有5％～15％的Au、Ir、Rh中的一种或几种元素。添加合金的意义在于，经过多次试验发现，纯铂坩埚溶质的玻璃液，会黏附在坩埚内壁和底部，会对样品成型造成很大破坏，此处特制的铂合金坩埚，不仅玻璃的附着力大幅降低，而且承受的温度上限更高，在制样过程中，坩埚不易变形对样品造成破坏。如图2所示，图2为本申请实施例二提供的一种铂金坩埚的示意图，如图所示，铂金坩埚的侧壁与内底面呈95°夹角，这样的设计是方便顺利取出玻璃片，其高度为3cm。其中，需要说明的是，铂金坩埚的高度可以选取2cm～5cm之间的任意值均可，在此不做限定，可以根据具体情况以及铂金坩埚的整体比例进行选择。铂金坩埚的厚度一般选定在0.5mm-1mm即可，没有特殊要求。

需要说明的是，本发明涉及的制作玻璃样品的系统进行玻璃样品制备的过程为：玻璃熔制→快速冷却成型→玻璃片退火这三个步骤完成。

本发明涉及的制作原理如下：

玻璃熟料，如玻璃丝或玻璃珠加入到铂金坩埚中，加入的玻璃的重量由如下方式计算：

玻璃密度为ρ，铂金坩锅的内半径为r，则制作厚度为d的玻璃圆片所需的玻璃质量为：

M＝ρπr²d

在本实施例中，加热装置为电阻炉，将加入玻璃熟料的铂金坩埚置于电阻炉中加热到预设温度，其中预设温度为1500℃，当然，具体温度在此不做限定，保证能将玻璃熔化即可。在1500℃下保温预设时间，其中预设时间为2小时，实际保持时间也不做具体限定，只要保证玻璃溶液内气泡完全消除即可。在玻璃溶液内气泡完全消除将铂金坩埚迅速放置于退火装置上面进行快速冷却成型。

在本实施例中，退火装置为钨薄板，如图3所示，图3为本申请实施例二提供的一种钨薄板的示意图。其中，钨薄板为厚度大于或等于1cm的纯钨板，钨薄板是玻璃溶液快速冷却的辅助设备，也是玻璃片退火的主要设备，其材质是纯W，薄板的尺寸没有特别严格的要求，一般选择面积为300cm²左右的正方形或圆形，容易加工。

由于钨的导热系数为180W/(m.k)，可以迅速将铂金坩埚和玻璃溶液的热量导走，使其快速冷却、成型，放置玻璃析晶。

由于玻璃快速冷却收缩，与铂金坩埚内壁脱离，所以玻璃片可以轻易倒出，并将取出的玻璃片放置在钨薄板上面进行退火。由于钨薄板吸收了玻璃溶液和铂金坩埚的热量，此时钨薄板的温度会在200～400℃左右，这样就使得玻璃片的内应力得以消除，确保玻璃片不会炸裂。

在本发明中，选用钨作为导热材料的原理为：钨的导热系数恰好可以满足两个条件，一是足够迅速将玻璃溶液以及铂金坩埚的热量导走，二是自身吸热后能后长时间保温，从而保证玻璃样品制备的成功率以及玻璃样品的质量。如果退火装置的导热系数过大，散热太快，则不易玻璃退火，如果导热系数过小，不能够迅速导走玻璃液热量，则玻璃片与铂金坩埚不易脱离。因此，通过本申请实施例二提供的该种用于制作玻璃样品的系统，通过铂金坩埚一次成型的玻璃片，其形状规则，厚度均匀，不用二次加工，就可以完全满足测试需求。

由以上技术方案可知，本申请实施例二提供的该种用于制作玻璃样品的系统，包括：内底面平滑的铂金坩埚、电阻炉、钨薄板，铂金坩埚用于将盛放的玻璃熟料通过电阻炉到预设温度进行熔化，在预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过钨薄板进行冷却退火。该系统能够实现简易快捷的制作玻璃样品，其设备投入少，并且几乎不需要二次加工，一次成型即可得到理想的玻璃样品，从而很大程度上节约了生产成本，进一步会推进国内机构对介电常数测试玻璃样品的制作以及对低介电玻璃的开发和应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，包括：内底面平滑的熔制装置、加热装置以及退火装置；

所述熔制装置用于将盛放的玻璃熟料通过所述加热装置加热到预设温度进行熔化，在所述预设温度下进行预设时间的恒温加热以消除玻璃内的气泡后，通过所述退火装置进行冷却退火。

2.根据权利要求1所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述熔制装置为铂金坩埚。

3.根据权利要求2所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述铂金坩埚为内径为30mm～50mm的坩埚。

4.根据权利要求2所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述铂金坩埚的侧壁与内底面呈95°夹角。

5.根据权利要求2所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述铂金坩埚为铂含量大于或等于85％的铂金坩埚。

6.根据权利要求1所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述加热装置为电阻炉。

7.根据权利要求1所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述退火装置为钨薄板。

8.根据权利要求7所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述钨薄板为厚度大于或等于1cm的钨板。

9.根据权利要求1所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述预设温度为1500℃。

10.根据权利要求1所述的用于制作玻璃样品的系统，其特征在于，所述预设时间为2小时。