CN104961329B - 一种教学仪器用玻璃材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种教学仪器用玻璃材料及其制备方法，所述的玻璃材料包括二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯。制备方法包括如下步骤：（1）分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨；（2）将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1010‑1140℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1210‑1260℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。制备得到的玻璃材料具备较高的抗弯强度和硬度。

Description

一种教学仪器用玻璃材料及其制备方法

技术领域

本发明属于玻璃材料领域，涉及一种玻璃材料及其制备方法，特别是涉及一种教学仪器用玻璃材料及其制备方法。

背景技术

玻璃按主要成分可以分为非氧化物玻璃和氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。 氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。玻璃按性能特点分为：钢化玻璃、多孔玻璃、导电玻璃、微晶玻璃、乳浊玻璃和中空玻璃等。玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体，其余为辅助原料。主要原料指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物；辅助原料包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。

用于教学仪器等外层的玻璃，由于其使用的特殊性，因此需要具备较为良好的机械强度，防止玻璃破碎导致的安全问题产生，因此用于教学仪器的玻璃成分需要进行选择，来提高教学仪器用玻璃材料的抗弯强度和维氏硬度。

发明内容

要解决的技术问题：用于教学仪器的玻璃材料需要具备较高的机械强度，本发明的目的是提供一种抗弯强度高、维氏硬度高的教学仪器用玻璃材料及其制备方法，以克服常规的教学仪器用玻璃材料由于其较低的机械强度而导致的安全缺陷。

技术方案：本发明公开了一种教学仪器用玻璃材料及其制备方法，所述的教学仪器用玻璃材料包括以下重量份的成分：

二氧化硅 30-40份、

氧化钙 8-14份、

氧化铋 4-9份、

氧化铈 3-7份、

二氧化硒 5-14份、

氧化镍 4-9份、

三氧化钼 5-12份、

二氧化铯 6-9份。

进一步的，所述的一种教学仪器用玻璃材料，包括以下重量份的成分：

二氧化硅 33-37份、

氧化钙 11-13份、

氧化铋 6-8份、

氧化铈 4-6份、

二氧化硒 8-12份、

氧化镍 5-7份、

三氧化钼 8-11份、

二氧化铯 7-8份。

更进一步的，所述的一种教学仪器用玻璃材料，包括以下重量份的成分：

二氧化硅 35份、

氧化钙 12份、

氧化铋 7份、

氧化铈 5份、

二氧化硒 10份、

氧化镍 6份、

三氧化钼 9份、

二氧化铯 7份。

一种教学仪器用玻璃材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；

（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为30-40份、氧化钙为8-14份、氧化铋为4-9份、氧化铈为3-7份、二氧化硒为5-14份、氧化镍为4-9份、三氧化钼为5-12份、二氧化铯为6-9份，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；

（3）将步骤（2的）玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1010-1140℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1210-1260℃，保温5h，混合均匀；

（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；

（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

所述的一种教学仪器用玻璃材料的制备方法，所述的材料进行球磨时，球料比为20:1。

所述的一种教学仪器用玻璃材料的制备方法，所述的步骤（3）中按照升温速率为40℃/min升高至温度为1070℃。

所述的一种教学仪器用玻璃材料的制备方法，所述的步骤（3）中保持4h后，再保持同样升温速率升高至1240℃。

所述的一种教学仪器用玻璃材料的制备方法，所述的降温速率为30℃/min。

有益效果：本发明的玻璃材料具备了非常高的机械强度，如较高的抗弯强度和硬度。本发明的玻璃材料优化得到的组成种类及比例为二氧化硅35份、氧化钙12份、氧化铋7份、氧化铈5份、二氧化硒10份、氧化镍6份、三氧化钼9份、二氧化铯7份。在该组成种类和比例下，其抗弯强度和硬度最高。

具体实施方式

实施例1

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为40Kg、氧化钙为8Kg、氧化铋为9Kg、氧化铈为7Kg、二氧化硒为14Kg、氧化镍为9Kg、三氧化钼为5Kg、二氧化铯为9Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1140℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1210℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

实施例2

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为30Kg、氧化钙为14Kg、氧化铋为4Kg、氧化铈为3Kg、二氧化硒为5Kg、氧化镍为4Kg、三氧化钼为12Kg、二氧化铯为6Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1010℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1260℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

实施例3

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为33Kg、氧化钙为13Kg、氧化铋为6Kg、氧化铈为6Kg、二氧化硒为8Kg、氧化镍为7Kg、三氧化钼为11Kg、二氧化铯为8Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1010℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1260℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

实施例4

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为37Kg、氧化钙为11Kg、氧化铋8Kg、氧化铈为4Kg、二氧化硒为12Kg、氧化镍为5Kg、三氧化钼为8Kg、二氧化铯为7Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1010℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1210℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

实施例5

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍、三氧化钼、二氧化铯，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为35Kg、氧化钙为12Kg、氧化铋为7Kg、氧化铈为5Kg、二氧化硒为10Kg、氧化镍为6Kg、三氧化钼为9Kg、二氧化铯为7Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1070℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1240℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

对比例

（1）分别取二氧化硅、氧化钙、氧化铋、氧化铈、二氧化硒、氧化镍，分别将上述的各种氧化物材料用球磨机进行球磨，球磨至各氧化物材料分别为300目；（2）将球磨后的各氧化物材料分别取二氧化硅为40Kg、氧化钙为8Kg、氧化铋为9Kg、氧化铈为7Kg、二氧化硒为14Kg、氧化镍为9Kg，将上述的球磨后的氧化物材料机械混合，混合均匀后干燥；（3）将步骤（2）的玻璃原料放入刚玉坩埚中，按照升温速率为40℃/min升高至温度为1140℃，保持4h，再保持同样升温速率升高至1210℃，保温5h，混合均匀；（4）通气后将玻璃液进行澄清，再将玻璃液浇注至固定模具中；（5）降低温度至室温，制备得到教学仪器用玻璃材料。

制备的上述的玻璃材料的抗弯强度和维氏硬度结果如下：

	抗弯强度（MPa）	维氏硬度
			实施例1	272	529
实施例2	269	528
			实施例3	283	544
实施例4	281	539
			实施例5	297	565
对比例1	244	487

本发明的玻璃材料的维氏硬度可最高达565，抗弯强度最高可达297MPa。本发明的玻璃材料的维氏硬度和抗弯强度显著的高于对比例。本发明的玻璃材料可用于教学仪器中的玻璃使用中，提高教学仪器的安全性能。

Claims (3)

1.一种教学仪器用玻璃材料，其特征在于所述的教学仪器用玻璃材料包括以下重量份的成分：

二氧化硅 30-40份、

氧化钙 8-14份、

氧化铋 4-9份、

氧化铈 3-7份、

二氧化硒 5-14份、

氧化镍 4-9份、

三氧化钼 5-12份、

二氧化铯 6-9份。

2.根据权利要求1所述的一种教学仪器用玻璃材料，其特征在于所述的教学仪器用玻璃材料包括以下重量份的成分：

二氧化硅 33-37份、

氧化钙 11-13份、

氧化铋 6-8份、

氧化铈 4-6份、

二氧化硒 8-12份、

氧化镍 5-7份、

三氧化钼 8-11份、

二氧化铯 7-8份。

3.根据权利要求2所述的一种教学仪器用玻璃材料，其特征在于所述的教学仪器用玻璃材料包括以下重量份的成分：

二氧化硅 35份、

氧化钙 12份、

氧化铋 7份、

氧化铈 5份、

二氧化硒 10份、

氧化镍 6份、

三氧化钼 9份、

二氧化铯 7份。