CN105236748A - 一种吊顶龙骨 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种吊顶龙骨,由微晶玻璃制成。其包括BAS、LAS成分、氟化物、磷化物、稀土金属氧化物和碳酸化物以及必要的钙镁成分。其抗压强度大于420MPa,抗折强度大于100Mpa,此外其他性能例如熔融粘度、热膨胀系数等也有所改善。
Description
技术领域
本发明涉及吊顶龙骨,由微晶玻璃制成,其抗压强度大于420MPa,抗折强度大于100Mpa。
背景技术
高强度微晶玻璃可以用于制造吊顶龙骨,其强度主要由其组分决定,制备工艺可以改善晶核,更多的改变透光率。
201310420521.8涉及一种适合压延法生产的白色无氟微晶玻璃,其组份为:SiO2:35%~46.5%;Al2O3:24%~35%;CaO:12%~16%;MgO:7%~13%;Na2O+K2O:4~10%;TiO2+ZrO2:4%~10%;其它:2%~10%。该案的微晶玻璃的三点抗折强度能达到100MPa,远高于常规的50MPa。该案中含有钙镁等附加成分,有利于提高强度。
201010256101.7涉及一种铜红色微晶玻璃的制备方法,由于该案氧化硅的含量较高,必须增加助溶剂,从而导致了强度的降低,约为60MPa。
201010184813.2涉及一种含钕紫红色微晶玻璃,包括:二氧化硅60~61%,氧化锂9~11%,氧化铝18~19%,由氧化镁、氧化锌、氧化钡和氧化硼组成的混合物11.5~2%,氧化钛4~5%,由氧化钾和氧化钠组成的混合物2.5~3.5%以及三氧化二锑1.5~2%;以硝酸钕作为着色剂。钾钠用于助熔,不利于提高强度,但是如果没有助溶剂或者助溶剂不足,成型会很困难,除非其他成分有利于熔融或者形成足够的共熔体。
200810059354.8涉及一种生态微晶玻璃,其包括稀土氧化物,例如氧化钕。该微晶玻璃的抗压强度很好,达到400MPa以上。200710084630.1涉及微晶玻璃及制造方法,该案涉及Nb5+,其抗压强度和抗折强度均较高。《La2O3掺杂对二硅酸锂微晶玻璃析晶行为和力学性能的影响》公开了在二硅酸锂中,0.4至1.2%的氧化镧可以显著提高抗弯曲能力。稀土金属可以改善微晶玻璃的性能,但是其对晶化过程的影响未知。
201210515378.6涉及一种微晶玻璃,其包括煤矸石25-30、石英砂20-30、粉煤灰15-20、二氧化硅10-15、碳酸钙10-15、蜡石10-15、氧化锌6-8、氧化铝5-7、氧化钡5-7、氧化钾3-4、食盐3-4、氟化镁2-4、氟化钙2-3、木炭2.5-3、黏土3-4、氧化硼2-3、氧化锂2-3、树木灰2.5-3、草木灰2-3、氧化钠2-3、钾长石0.25-0.4、四硼酸钠0.15-0.3、五氧化二钒0.15-0.3、二氧化锆0.15-0.2。氟化物可以让微晶玻璃乳浊化,该微晶玻璃具有接近90MPa的抗折强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种吊顶龙骨,由微晶玻璃制成,其具有高强度、低折射率等性能,可以作为受力构件,应用于机械和建筑领域。
一种吊顶龙骨,由高强度微晶玻璃制成,其特征在于,质量百分比计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝8~12份、磷酸铝8~10份、氟化钙5~6份、氧化锆5~6份、氧化锂5~6份、氧化铋0.1~3份、氧化钛1~3份、氧化钡1~3份、氧化锑1~1.5份、氧化镧1~1.5份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、三氯化金0.005~0.01份、二氧化锡0.01~0.02份、以及0~5%的助溶剂、0~2%的着色剂。除了着色剂和助溶剂外的以上各组分按上述比例分配了所有含量。
优选的,所述氧化镁的含量是氧化钙的1.2倍,所述氧化硅的含量是氧化钙的3.7倍。在本发明中氧化硅、氧化镁以及氧化钙的比例较为重要,在该比例下,微晶玻璃在熔融态的粘度低,制成的成品强度高。此外,该比例下析晶温度线尖锐,易于晶核成型,这也是现有技术不能达到的,为本申请的进一步改进。
优选的,所述助溶剂为氧化钾、氧化钠、氧化硼中的一种或几种。所述助溶剂有以下成分组成:氧化钾0.1~2份、氧化钠0.01~0.1份、氧化硼1~3份。
优选的,所述着色剂为三氯化金、五氧化二钒、氧化铒、氧化钕、氧化铁中的一种或几种。
优选的,由以下成分组成:氧化硅33.3份、氧化钙9份、氧化镁10.8份、氧化铝12份、磷酸铝10份、氟化钙6份、氧化锆6份、氧化锂6份、氧化铋3份、氧化钛3份、氧化钡3份、氧化锑1.5份、氧化镧1.5份、碳酸铈1.5份、氧化锌0.04份、三氯化金0.01份、二氧化锡0.02份、以及2%的着色剂。
优选的,由以下成分组成:氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝8份、磷酸铝8份、氟化钙5份、氧化锆5份、氧化锂5份、氧化铋0.1份、氧化钛1份、氧化钡1份、氧化锑1份、氧化镧1份、碳酸铈1份、氧化锌0.01份、三氯化金0.005份、二氧化锡0.01份、以及5%的助溶剂。
优选的,由以下成分组成:氧化硅34份、氧化钙10份、氧化镁11.5份、氧化铝10份、磷酸铝9份、氟化钙5.5份、氧化锆5.份、氧化锂5.份、氧化铋1份、氧化钛2份、氧化钡2份、氧化锑1.2份、氧化镧1.2份、碳酸铈1.2份、氧化锌0.03份、三氯化金0.008份、二氧化锡0.015份、以及2%的助溶剂、1%的着色剂。
一种微晶玻璃的制备方法,其特征在于包括熔化、晶化以及退火三个步骤。
一种微晶玻璃的制备方法,其特征在于包括研碎、烧结以及退火三个步骤。
一种机械转轴,其特征在于,由所述微晶玻璃制成。
一种机械力臂,其特征在于,由所述微晶玻璃制成。
一种传动杠杆,其特征在于,由所述微晶玻璃制成。
一种建筑支架,其特征在于,由所述微晶玻璃制成。
一种吊顶龙骨,其特征在于,由所述微晶玻璃制成。
本发明的这种吊顶龙骨的仿石玻璃内含有较多的晶体,晶体的比例约为70%。不透明,晶粒较为粗大。其机械性能优异,可以根据助溶剂的多少采用合适的制备方法。根据着色剂的不同制成不同的颜色。由于硅的含量较低,同时钙镁的特殊比例,可以含有较少的助溶剂,以保证机械性能,抗压强度大于420MPa,抗折强度大于100MPa。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详述。本发明的仿石玻璃,质量百分比计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝8~12份、磷酸铝8~10份、氟化钙5~6份、氧化钾0.1~2份、氧化钠0.01~0.1份、三氯化金0.01~0.016份、二氧化锡0.01~0.02份、硫酸铜0.01~0.1份、氧化硼1~3份、氧化锆5~6份、氧化锂5~6份、氧化铋0.1~3份、氧化钛1~3份、氧化钡1~3份、氧化锑1~1.5份、五氧化二钒1~1.9份、氧化镧1~1.5份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、氧化铁0.01~0.1份。
氧化硅(SiO2)为主要成分,能降低玻璃的热膨胀系数,提高微晶玻璃的硬度、机械强度等。氧化钙(CaO)可以增加机械强度,提高结晶稳定性,当其与氧化镁和氧化硅的质量比为1:1.2:3.7时机械性能最优。氧化镁(MgO)可以提高机械强度,易于氧化钙和氧化硅形成高强度结晶骨架,镁硅钙的特殊比例可以形成共熔体,提高强度、降低熔融粘度。氧化铝(Al2O3)可以提高整体强度和硬度,一般来说,氧化铝含量越高,强度越高,但是氧化铝过多对粘度和热膨胀系数是不利的。仿石材料的膨胀系数过高,容易导致门窗和桌面等处隆起或出现裂缝,不利于长时间使用。磷酸铝(AlPO4)可以改变透光率,使材料泛白或者增加白点。氟化钙(CaF2)可以提高晶体的数量,提高抗折强度,但是过多粘度大,降低光泽度。氧化钾(K2O)可以用于助熔,同时形成晶体。氧化钠(Na2O)与氧化钾的作用类似,但是氧化钠对强度影响较大。三氯化金(AuCl3)提高了500至600nm范围内可见光的吸收,遮挡绿色,此外高温分解为一氯化金可以改善晶粒,氯气有助于排除气泡。三氯化金同时可以起到着色和改善晶粒的目的。二氧化锡(SnO2)可以稳定三氯化金。硫酸铜(CuSO4)可以淡化铁元素的青色,使整体仿石效果更佳。氧化硼(B2O3)可以降低热膨胀系数,降低晶体颗粒,同时助熔。氧化锆(ZrO2)可以改善耐水性,同时提高晶体数量。氧化锂(Li2O)可以提高硬度和密度并且有利于降低热膨胀系数,形成LAS系。氧化铋(Bi2O3)提高机械性能和密实性。氧化钛(TiO2)可以降低透光率,改善色泽。氧化钡(BaO)可以提高机械性能,但是不利于膨胀系数,形成BAS系。氧化锑(Sb2O3)有利于排除气泡,提高整体密实性,提高机械性能。五氧化二钒(V2O5)可以着色,降低透光率,提高仿石效果,还可以降低热膨胀系数。氧化镧(La2O3)可以改善光泽,提高玻璃的力学性能。碳酸铈(Ce2(CO3)3)可以稳定铁元素,同时减少气泡。在本申请中,采用铈的碳酸盐优于镧的碳酸盐。氧化锌(ZnO)可以提高晶体质量。氧化铁(Fe2O3)可以使玻璃着绿色。
本发明的这种仿石玻璃可以采用多种制备方法,为了控制玻璃内晶体的数目,优选采用析晶法。以下提供一种析晶法制备该仿石玻璃,当然本发明的仿石玻璃采用通常的微晶玻璃的制备方法同样可以。
一种仿石玻璃的制备方法,按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型再退火,最后取出仿石玻璃,其中在所述成型部内以1320℃至1400℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为1至10小时。降温后,成型后再退火,最后取出仿石玻璃。成型部的保温过程有利于晶核的生长。由于结晶过程中,原料可能粘在模腔内,需要破坏模腔,所以模腔可以采用成本较低的耐热陶瓷,或者采用锡制模腔。控制模腔的温度可以采用钼电极。
在成型部中降温速度优选的为5至10℃/min,退火过程的降温速度可以是1至10℃/min。此外,二次热处理可以进一步改善晶粒大小,提高机械性能,在此不做详述。在本发明中,可以根据需要设计成型部的腔体形状,以便用于仿石家具、仿石板材。
实施例一
该微晶玻璃由以下成分组成:氧化硅33.3Kg、氧化钙9Kg、氧化镁10.8Kg、氧化铝12Kg、磷酸铝10Kg、氟化钙6Kg、氧化锆6Kg、氧化锂6Kg、氧化铋3Kg、氧化钛3Kg、氧化钡3Kg、氧化锑1.5Kg、氧化镧1.5Kg、碳酸铈1.5Kg、氧化锌0.04Kg、三氯化金0.01Kg、二氧化锡0.02Kg以及着色剂。着色剂由以下成分组成:三氯化金0.005Kg、二氧化锡0.15Kg、硫酸铜0.008Kg、氧化铁0.005Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1700℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型再退火,最后取出仿石玻璃,其中在所述成型部内以1400℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为10小时。降温后,成型再退火,最后取出仿石玻璃。在成型部中降温速度优选的为10℃/min。取出仿石玻璃后,可以再采用退火工艺,降低内应力。
实施例二
该微晶玻璃由以下成分组成:氧化硅35Kg、氧化钙9.46Kg、氧化镁11.35Kg、氧化铝8Kg、磷酸铝8Kg、氟化钙5Kg、氧化锆5Kg、氧化锂5Kg、氧化铋0.1Kg、氧化钛1Kg、氧化钡1Kg、氧化锑1Kg、氧化镧1Kg、碳酸铈1Kg、氧化锌0.01Kg、三氯化金0.005Kg、二氧化锡0.01Kg以及助溶剂。助溶剂由以下成分组成:氧化硼5Kg、氧化钾2Kg、氧化钠0.1Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1600℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型再退火,最后取出仿石玻璃,其中在所述成型部内以1450℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为5小时。降温后,成型再退火,最后取出仿石玻璃。在成型部中降温速度优选的为8℃/min。
实施例三
该微晶玻璃由以下成分组成:氧化硅34Kg、氧化钙10Kg、氧化镁11.5Kg、氧化铝10Kg、磷酸铝9Kg、氟化钙5.5Kg、氧化锆5.Kg、氧化锂5.Kg、氧化铋1Kg、氧化钛2Kg、氧化钡2Kg、氧化锑1.2Kg、氧化镧1.2Kg、碳酸铈1.2Kg、氧化锌0.03Kg、三氯化金0.008Kg、二氧化锡0.015Kg、以及2%的助溶剂、1%的着色剂。着色剂由以下成分组成:氧化铒6.5Kg、三氯化金0.005Kg、二氧化锡0.15Kg、硫酸铜0.008Kg。助溶剂由以下成分组成:氧化硼2Kg、氧化钾1Kg、氧化钠0.1Kg。
按要求配置原料,将原材料通入熔化部,混合后熔化,形成熔融玻璃液,所述融化温度为1550℃。然后将玻璃液通入冷却部,在冷却部内均化,澄清,排出气泡,再将玻璃液排至成型部,成型再退火,最后取出仿石玻璃,其中在所述成型部内以1350℃的温度保温,玻璃液在成型部保存的时间为3小时。降温后,成型再退火,最后取出仿石玻璃。在成型部中降温速度优选的为5℃/min。
实施例四
该微晶玻璃由以下成分组成:氧化硅34Kg、氧化钙10Kg、氧化镁11.5Kg、氧化铝10Kg、磷酸铝9Kg、氟化钙5.5Kg、氧化锆5.Kg、氧化锂5.Kg、氧化铋1Kg、氧化钛2Kg、氧化钡2Kg、氧化锑1.2Kg、氧化镧1.2Kg、碳酸铈1.2Kg、氧化锌0.03Kg、三氯化金0.008Kg、二氧化锡0.015Kg。
可以采用更为具体的析晶法制备该微晶玻璃,以期获得更为理想的数据,包括以下步骤:
混合:按要求取原料,混合。
熔化:熔化至熔融状态,在1500℃至1550℃范围内均化、澄清、排出气泡,制成玻璃液,再以8.6℃/min的速率降至1360℃,保温7小时。
压延:将玻璃液倒入预烧至1150℃的容器中,将玻璃液压制成型,压延过程中环境温度为1150℃,压延时间为2min。
降温成型:以13℃/min的速率降至850℃,保温3.6小时,再以3.2℃/min的速率降至常温后制成玻璃体。
升温核化:以4.5℃/min的速率升温至610℃,保温1至3小时,再以2.6℃/min的速率升温至830℃,保温1.5小时。
晶化:以2.5℃/min的速率升温至1030℃,保温0.8小时,以0.4℃/min的速率将至25℃,制成微晶玻璃体。
二次退火:升温至650℃,保温1小时,再以0.63℃/min的速率将至常温,制成产品。
该制备方法已在其他申请文件中详述。
实施例五
该微晶玻璃由以下成分组成:氧化硅35Kg、氧化钙9.46Kg、氧化镁11.35Kg、氧化铝8Kg、磷酸铝8Kg、氟化钙5Kg、氧化锆5Kg、氧化锂5Kg、氧化铋0.1Kg、氧化钛1Kg、氧化钡1Kg、氧化锑1Kg、氧化镧1Kg、碳酸铈1Kg、氧化锌0.01Kg、三氯化金0.005Kg、二氧化锡0.01Kg。
可以采用更为具体的烧结法制备该微晶玻璃,以期获得更为理想的数据,包括以下步骤:
混合:按要求取原料,混合。
研碎:将原料研碎,要求所有颗粒直径小于1mm,平均直径为0.5至0.6mm;
压制成型:将原料装入预烧至350℃的容器,在55MPa下保压8min,压制过程中,环境温度为350℃,卸压制成胚体;
升温核化:环境压力20MPa,以4.5℃/min的速率升温至630℃,保温40min,再以14℃/min的速率升温至1150℃,保温3.5小时;
降温晶化:环境压力15MPa,以9℃/min的速率降至850℃,保温3.5小时,再以3.2℃/min的速率降至常温后制成微晶玻璃;
二次退火:升温至650℃,保温1小时,再以0.65℃/min的速率将至常温,制成产品。
下表为本发明的各实施例制备的仿石玻璃的参数,各参数为多各产品的均值或者典型值,不代表所有产品均在此范围内。现有技术一取自市售的某种微晶玻璃,现有技术二为市售的仿石板材。热膨胀系数参考--20至60℃的测量值,这是考虑到家具一般所处的环境温度,在该范围内视为线性膨胀。
以上为具体实施方式,本申请的保护范围以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种吊顶龙骨,其特征在于,质量百分比计,由以下成分组成:氧化硅33~36份、氧化钙9~10份、氧化镁10~12份、氧化铝8~12份、磷酸铝8~10份、氟化钙5~6份、氧化锆5~6份、氧化锂5~6份、氧化铋0.1~3份、氧化钛1~3份、氧化钡1~3份、氧化锑1~1.5份、氧化镧1~1.5份、碳酸铈1~1.5份、氧化锌0.01~0.04份、三氯化金0.005~0.01份、二氧化锡0.01~0.02份、以及0~5%的助溶剂、0~2%的着色剂。
2.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,所述氧化镁的含量是氧化钙的1.2倍,所述氧化硅的含量是氧化钙的3.7倍。
3.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,所述助溶剂为氧化钾、氧化钠、氧化硼中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,所述着色剂为三氯化金、五氧化二钒、氧化铒、氧化钕、氧化铁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,由以下成分组成:氧化硅33.3份、氧化钙9份、氧化镁10.8份、氧化铝12份、磷酸铝10份、氟化钙6份、氧化锆6份、氧化锂6份、氧化铋3份、氧化钛3份、氧化钡3份、氧化锑1.5份、氧化镧1.5份、碳酸铈1.5份、氧化锌0.04份、三氯化金0.01份、二氧化锡0.02份、以及2%的着色剂。
6.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,由以下成分组成:氧化硅35份、氧化钙9.46份、氧化镁11.35份、氧化铝8份、磷酸铝8份、氟化钙5份、氧化锆5份、氧化锂5份、氧化铋0.1份、氧化钛1份、氧化钡1份、氧化锑1份、氧化镧1份、碳酸铈1份、氧化锌0.01份、三氯化金0.005份、二氧化锡0.01份、以及5%的助溶剂。
7.根据权利要求1所述的吊顶龙骨,其特征在于,由以下成分组成:氧化硅34份、氧化钙10份、氧化镁11.5份、氧化铝10份、磷酸铝9份、氟化钙5.5份、氧化锆5.份、氧化锂5.份、氧化铋1份、氧化钛2份、氧化钡2份、氧化锑1.2份、氧化镧1.2份、碳酸铈1.2份、氧化锌0.03份、三氯化金0.008份、二氧化锡0.015份、以及2%的助溶剂、1%的着色剂。
8.一种吊顶龙骨的制备方法,其特征在于,根据权利要求1所述配比配置原材料,熔化析晶后,再退火。
9.一种吊顶龙骨的制备方法,其特征在于,根据权利要求1所述配比配置原材料,烧结析晶后,再退火。
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