CN105621884B - 无铅晶质玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铅晶质玻璃及其制备方法，其组分范围按氧化物的重量百分比计含有：SiO2 45‑52％；B2O3 4.1‑5.2％；K2O 6.1‑8.1％；MnO2 0.3‑0.6％；PrO2 5.4‑12％；TiO2 6.3‑7.4％；In2O3 8.5‑16.9％；ZnO 3.9‑6.5％；Y2O3 3.7‑4.2％；以及Cs2NaSbCl6 2.1‑4.1％。本发明具有光学常数折射率(nd)在1.58‑1.62范围内，色散系数(vd)在33‑46范围内，密度在2.3‑2.7g/m3的范围内，并具有良好的化学稳定性和工艺性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃及其制备方法。更具体地说，本发明涉及一种高透光、无气泡并且不含生物毒性的无铅晶质玻璃及其制备方法。
背景技术
截至到目前，含有铅和砷的晶质玻璃仍在用于装饰、灯饰及工艺品等众多领域。但这类玻璃在生产、加工和使用过程中都造成环境的污染和人身的侵害。早在多年前日本、欧盟就已发布禁止铅玻璃这类产品的制造、加工的法令，欧盟已从2006年7月起，禁止所有常规铅玻璃产品的进口，因此采用不含铅和砷的晶质玻璃取代含铅和砷的晶质玻璃已成当务之急。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种无铅晶质玻璃，所述玻璃的重量百分比组成为：
B2O3 4.1-5.2％；
K2O 6.1-8.1％；
MnO2 0.01-0.03％；
PrO2 5.4-12％；
TiO2 6.3-7.4％；
In2O3 8.5-16.9％；
ZnO 3.9-6.5％；
Y2O3 3.7-4.2％；以及
Cs2NaSbCl6 2.1-4.1％，余量为SiO2。
优选地，其组分还含有重量百分比为0.12-0.36％的TeO2。
本发明还有一个目的是提供一种无铅晶质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、在800-850℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1150-1250℃进行成型；
S5、成型后的玻璃在700℃进行退火6小时，得到成品。
本发明制得的玻璃中，由下面所述的原因选择上述含量的每个成分。如下所述中，每个成分含量范围是以重量份数来表示。
SiO2是作为玻璃生成体的必需成分，如果低于45％则难以获得透明度达到90％的玻璃，且玻璃颜色深和化学稳定性不够。如果含量高于55％则难以获得折射率大于1.56的玻璃，并且该玻璃的熔化性能变坏，为了获得具有高透过和良好均匀性的玻璃，SiO2的含量范围应选择在45-52％为宜。
B2O3与SiO2相同，也是玻璃生成体的必需成分。如该成分的含量低于4％，将使熔化性能变差，难以获得均匀玻璃。如果该成分含量超过10％，将使玻璃颜色加深和化学稳定性变坏，尤其是难以获得所要求的光学性质。本发明中B2O3的含量为4.1-5.2％，此时玻璃抵抗酸液和碱液的程度最强。
为增加玻璃的熔化性能，加入K2O和PrO2成分，当K2O含量超过10％，PrO2含量超过15％则玻璃的失透倾向增大，并难以获得所要求的光学性质，同时为使玻璃具有良好的抗热冲击性，K2O和PrO2的总含量应控制在20％以内。
In2O3和TiO2成分是提高光学常数的主要氧化物，如其含量分别低于8％和5％，难以达到所要求的光学常数，如果TiO2含量超过10％，玻璃颜色不但加深难以达到玻璃的“白度”要求，并且容易产生波筋，使玻璃对光的折射或反射产生差异，In2O3和TiO2的总百分比应控制在20％为佳。
为了提高玻璃的机械强度和化学稳定性，本发明采用3.9-6.5％的ZnO和3.7-4.2％的Y2O3成分，以使得玻璃的莫氏硬度达到7.7，并且玻璃的抗水性质保持在1级，密度也处于较低的范围。
为减小色散系数和提高白光透过，可加入Cs2NaSbCl6成分，其含量如低于2％，则可能产生麻点或光畸变等缺陷，如含量超过5％，则难以提高所要求的光学常数，同时将使熔化特性变坏，因此其最佳含量应控制在低于2-5％。
为了缩短玻璃退火消除应力的时间，可选择加入微量MnO2，但引入量不能超过0.05％，否则玻璃将呈现浅紫色。
为使玻璃具有良好的澄清效果，可加入TeO2成分作为脱泡剂，对该成分引入量在0.5％以内即可。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明是一种环保晶质玻璃，不含有毒有害的重金属成分，本发明生产的玻璃可以用于食品行业中。
2、本发明得到的晶质玻璃具有高透过的光谱特性，更小的密度，其光学常数折射率(nd)在1.58-1.62范围内，色散系数(vd)在33-46范围内，密度在2.3-2.7g/m3的范围内，并具有良好的化学稳定性和工艺性能。
3、本发明提供的制备方法充分考虑了各物质的熔点和沸点，分阶段加热，保证了各成分充分混合，更进一步地降低了反应温度和反应时间，本工艺生产的玻璃澄清度更高，韧性更强。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
配方：SiO2 45％；B2O3 4.1％；K2O 6.1％；MnO2 0.01％；PrO2 8％；TiO2 6.3％；In2O3 15.03％；ZnO6.5％；Y2O3 4.2％；Cs2NaSbCl6 4.1％以及TeO2 0.36％。
制备工艺：S1、在800℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1150℃进行成型；
S5、成型后的玻璃在700℃进行退火6小时，得到成品。
对试样进行检测，其光学常数折射率(nd)为1.58，色散系数(vd)为33，密度为2.3g/m3，该玻璃具有良好的耐酸碱性能。
实施例2
配方：SiO2 52％；B2O35.2％；K2O 8.1％；MnO2 0.03％；PrO2 5.4％；TiO27.4％；In2O3 12.05％；ZnO 3.9％；Y2O3 3.7％；Cs2NaSbCl6 2.1％以及TeO2 0.12％。
制备工艺：S1、在850℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1250℃进行成型；
S5、成型后的玻璃在700℃进行退火6小时，得到成品。
对试样进行检测，其光学常数折射率(nd)为1.62，色散系数(vd)为46，密度为2.7g/m3，该玻璃具有良好的耐酸碱性能。
实施例3
配方：SiO2 48.41％；B2O3 4.6％；K2O 7.9％；MnO2 0.02％；PrO2 12％；TiO26.6％；In2O3 8.5％；ZnO 5.5％；Y2O3 3.9％；Cs2NaSbCl62.4％以及TeO2 0.17％。
制备工艺：S1、在820℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1180℃进行成型；
S5、成型后的玻璃在700℃进行退火6小时，得到成品。
对试样进行检测，其光学常数折射率(nd)为1.6，色散系数(vd)为40，密度为2.5g/m3，该玻璃具有良好的耐酸碱性能。
实施例4
配方：SiO2 47.28％；B2O3 4.9％；K2O 7.1％；MnO2 0.03％；PrO2 5.4％；TiO26.8％；In2O3 16.9％；ZnO 4％；Y2O3 3.9％；Cs2NaSbCl6 3.5％以及TeO2 0.19％。
制备工艺：S1、在800-850℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1200℃进行成型；
S5、成型后的玻璃在700℃进行退火6小时，得到成品。
对试样进行检测，其光学常数折射率(nd)为1.61，色散系数(vd)为39，密度为2.5g/m3，该玻璃具有良好的耐酸碱性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (3)
1.一种无铅晶质玻璃，其特征在于，所述玻璃的重量百分比组成为：
B2O3 4.1-5.2％；
K2O 6.1-8.1％；
MnO2 0.3-0.6％；
PrO2 5.4-12％；
TiO2 6.3-7.4％；
In2O3 8.5-16.9％；
ZnO 3.9-6.5％；
Y2O3 3.7-4.2％；以及
Cs2NaSbCl6 2.1-4.1％，余量为SiO2。
2.如权利要求1所述的无铅晶质玻璃，其特征在于，其组分还含有重量百分比为0.12-0.36％的TeO2。
3.如权利要求2所述的无铅晶质玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在800-850℃下将In2O3、B2O3以及K2O进行配料，得A料，
S2、向A料中混合SiO2、PrO2、TeO2以及Cs2NaSbCl6，在0.5小时内升温至1350℃熔化1小时，得到B料；
S3、向B料中依次加入Y2O3、TiO2和ZnO，在0.5小时内升温至1450℃后加入MnO2，继续熔化3小时，得到玻璃液；
S4、将玻璃液在1150-1250℃进行成型；
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Legal Events
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