CN105859143A - 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105859143A
CN105859143A CN201610200072.XA CN201610200072A CN105859143A CN 105859143 A CN105859143 A CN 105859143A CN 201610200072 A CN201610200072 A CN 201610200072A CN 105859143 A CN105859143 A CN 105859143A
Authority
CN
China
Prior art keywords
devitrified glass
glass
breaking strength
minutes
high breaking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610200072.XA
Other languages
English (en)
Inventor
赵修建
邓陆梅
饶剑
冯晋阳
陶海征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201610200072.XA priority Critical patent/CN105859143A/zh
Publication of CN105859143A publication Critical patent/CN105859143A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法，所述微晶玻璃的配合料按重量百分比计含有如下成分：SiO2 60～75％，Al2O3 1～15％，Li2O 10～20％，Na2O 1～3％，KBr 1～5％，P2O5 0～5％，ZrO2 1～5％，CeO2 0～3％，V2O5 0～1％。其制备方法包括配料、熔化澄清、成型、退火及微晶化处理；其中熔化澄清温度为1400～1550℃保温4～8小时；微晶化处理工艺参数为：室温下升温至580～600℃保温10～30分钟，再升温至650～750℃保温15～60分钟，然后升温至800～850℃保温15～60分钟。

Description

一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于无机材料技术领域，涉及一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
目前，对于大量特定环境中使用的玻璃，如实验台面、烹饪器具、微波餐具、电子器件模块或太阳能模块的基材、防火窗等，不仅需要具备一定的透明性能，同时需要具有优良的力学性能如具有较高的抗折强度。这类材料一般是通过微晶化处理最后得到具有一定透明性的微晶玻璃，其中最受人们青睐、应用最多的是锂铝硅体系微晶玻璃，且围绕该体系也出现了许多专利：CN102976616，介绍了一种锂铝硅微晶玻璃浮法制备方法；CN104108883，介绍了一种高强度二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法；CN101538118，介绍了一种激光陀螺仪用超低膨胀微晶玻璃及其制备方法；CN104169232，介绍了透明的低色锂铝硅酸盐玻璃陶瓷和其用途。上述方法所得微晶玻璃的力学性能一般，其报道的抗折强度往往低于200Mpa。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种抗折强度高的微晶玻璃及其制备方法，所制备的微晶玻璃抗折强度达200～600Mpa。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种具有高抗折强度的微晶玻璃，所述微晶玻璃的配合料按重量百分比计含有如下成分：SiO2 60～75％，Al2O3 1～15％，Li2O 10～20％，Na2O 1～3％，KBr 1～5％，P2O5 0～5％，ZrO2 1～5％，CeO2 0～3％，V2O5 0～1％。
优选的是，所述微晶玻璃的配合料按重量百分比计含有如下成分：SiO260～70％，Al2O3 5～12％，Li2O 10～15％，Na2O 1～3％，KBr 1～5％，P2O5 1～3％，ZrO21～5％，CeO2 0.5～2％，V2O5 0.1～0.5％。
按上述方案，所述微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60～80％。
按上述方案，所述微晶玻璃抗折强度为200～600Mpa，在可见光波段的透过率为50～70％。
本发明具有高抗折强度的微晶玻璃的制备方法包括：将配合料混合均匀，在1400～1550℃保温4～8小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理，然后进行微晶化处理，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃；
所述微晶化处理工艺参数为：室温下升温至580～600℃保温10～30分钟，再升温至650～750℃保温15～60分钟，然后升温至800～850℃保温15～60分钟。
优选的是，所述退火处理工艺为：退火温度为560℃，退火时间为30分钟。
按上述方案，所述升温速率为1℃/min。
本发明的有益效果在于：
本发明通过控制玻璃组成中的SiO2含量(60～75％)，一方面可以提高玻璃的透明度，同时可以提高玻璃的稳定性；与现有技术相比，本发明加入Al2O3的量较少，仅为1～15％，Al2O3的引入可以抑制玻璃的析晶，提高玻璃的化学稳定性、机械强度、硬度及耐热性能，本发明通过降低基础玻璃中氧化铝的用量，适当提高石英的比例以适当降低玻璃的熔融温度，另外，氧化铝含量降低，也使得玻璃在析晶处理过程中，玻璃会生成不同的晶相颗粒，这些晶相颗粒相互制约，从而更容易产生颗粒度细小的晶粒。
本发明为降低玻璃的熔制温度，增加Li2O含量至10～20％、Na2O含量至1～3％，这些碱金属氧化物是有效的玻璃助熔剂，特别是氧化锂既可以起到助熔的作用，同时也能有效降低玻璃的热膨胀系数，从而提高玻璃的热稳定性能。另外，该玻璃热处理后生成的主晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60～80％，这些不同晶相相互制约在材料内部形成一个交叉的网络结构，使得样品的力学性能得到很好的提高。
本发明中引入P2O5、ZrO2作为晶核剂，作为玻璃在晶化过程中产生晶粒的促进剂。现有技术中大多采用二氧化钛作为晶核剂，由于二氧化钛的钛离子很容易变价而使玻璃着色，使得产品合格率低。而氧化锆化学性能稳定，不会出现元素离子的变价问题，使得其适用范围得到了很大的扩充。本发明引入的P2O5不仅可以促进玻璃的析晶，而且对于玻璃析出晶体的大小也有很大的影响，随着P2O5使用量在一定范围内不断增加，玻璃析出晶体颗粒的粒度会不断减小，热处理后微晶玻璃中晶体颗粒大小可以控制到50-90纳米，因此，所得到的微晶玻璃产品在具有透过性的基础上能够获得更高的机械强度。大量实验研究表明，两种氧化物的最佳含量分别为：P2O5 0～5％、ZrO21～5％。
本发明以溴化钾的方式在玻璃组成中引入溴离子，溴离子的引入可以大大促进玻璃中晶体颗粒的生成，从而缩减了样品的热处理保温时间。本发明中该体系玻璃微晶化处理工艺参数分别为：580～600℃保温10～30分钟，650～750℃保温15～60分钟，800～850℃保温15～60分钟，而现有技术中每个温度阶段的保温时间一般都大于1小时。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 60.00％、Al2O3 15.00％、Li2O 20.00％、Na2O 1.00％、KBr 1.00％、ZrO2 1.00％、CeO2 1.90％、V2O5 0.10％；
2)将配合料混合均匀，在1520℃保温4小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至610℃保温30分钟，然后升温至815℃保温30分钟，升温速率为1℃/min，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60％。其抗折强度220Mpa，在可见光波段的透过率达到60％。
实施例2
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 75.0％、Al2O3 1.0％、Li2O 15.0％、Na2O 1.0％、KBr 4.6％、P2O5 2.0％、ZrO2 1.0％、CeO20.25％、V2O5 0.15％；
2)将配合料混合均匀，在1500℃保温4小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至650℃保温15分钟，然后升温至800℃保温15分钟，升温速率为1℃/min。微晶化处理结束后随炉自然冷却，得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60％。其抗折强度310Mpa，在可见光波段的透过率达到60％。
实施例3
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 70.0％、Al2O3 1.0％、Li2O 16.5％、Na2O 1.0％、KBr 4.6％、P2O5 3.5％、ZrO2 2.0％、CeO21.25％、V2O5 0.15％；
2)将配合料混合均匀，在1450℃保温4小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至650℃保温15分钟，然后升温至800℃保温15分钟，升温速率为1℃/min。微晶化处理结束后随炉自然冷却，得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60％。其抗折强度380Mpa，在可见光波段的透过率达到60％。
实施例4
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 65.0％、Al2O3 6.0％、Li2O 15.0％、Na2O 1.0％、KBr 4.6％、P2O5 3.0％、ZrO2 2.5％、CeO21.25％、V2O5 0.15％；
2)将配合料混合均匀，在1500℃保温4小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至680℃保温20分钟，然后升温至810℃保温15分钟，升温速率为1℃/min，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60％。其抗折强度450Mpa，在可见光波段的透过率达到65％。
实施例5
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 65.0％、Al2O3 7.0％、Li2O 13.0％、Na2O 2.0％、KBr 4.6％、P2O5 3.0％、ZrO2 4.0％、CeO21.2％、V2O5 0.2％；
2)将配合料混合均匀，在1550℃保温5小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至720℃保温30分钟，然后升温至820℃保温30分钟，升温速率为1℃/min，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量55％。其抗折强度460Mpa，在可见光波段的透过率达到70％。
实施例6
1)称取原料：玻璃配合料按照氧化物质量百分比组成为：SiO2 68.0％、Al2O3 5.0％、Li2O 15.0％、Na2O 3.0％、KBr 4.4％、P2O5 3.0％、ZrO2 1.0％、CeO20.5％、V2O5 0.1％；
2)将配合料混合均匀，在1530℃保温4小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理(560℃保温30分钟)，然后进行微晶化处理，微晶化处理具体工艺参数为：室温下升温至580℃保温10分钟，再升温至750℃保温15分钟，然后升温至800℃保温30分钟，升温速率为1℃/min，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃。
经测试，微晶玻璃主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量70％。其抗折强度520Mpa，在可见光波段的透过率达到50％。

Claims (7)

1.一种具有高抗折强度的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃的配合料按重量百分比计含有如下成分：SiO2 60～75％，Al2O3 1～15％，Li2O10～20％，Na2O 1～3％，KBr 1～5％，P2O5 0～5％，ZrO2 1～5％，CeO2 0～3％，V2O5 0～1％。
2.根据权利要求1所述的具有高抗折强度的微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃的配合料按重量百分比计含有如下成分：SiO2 60～70％，Al2O35～12％，Li2O 10～15％，Na2O 1～3％，KBr 1～5％，P2O5 1～3％，ZrO2 1～5％，CeO2 0.5～2％，V2O5 0.1～0.5％。
3.根据权利要求1所述的具有高抗折强度的微晶玻璃，其特征在于：其主要晶相为Li2Si2O5、β-锂辉石以及少量的锂霞石，晶相含量60～80％。
4.根据权利要求1所述的具有高抗折强度的微晶玻璃，其特征在于：其抗折强度为200～600Mpa，在可见光波段的透过率为50～70％。
5.一种权利要求1-4任一所述的具有高抗折强度的微晶玻璃的制备方法，包括：将配合料混合均匀，在1400～1550℃保温4～8小时进行熔化，经澄清后浇注成型、退火处理，然后进行微晶化处理，微晶化处理结束后随炉自然冷却,得到微晶玻璃；
所述微晶化处理工艺参数为：室温下升温至580～600℃保温10～30分钟，再升温至650～750℃保温15～60分钟，然后升温至800～850℃保温15～60分钟。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理工艺为：退火温度为560℃，退火时间为30分钟。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述升温速率为1℃/min。
CN201610200072.XA 2016-03-31 2016-03-31 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法 Pending CN105859143A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610200072.XA CN105859143A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610200072.XA CN105859143A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105859143A true CN105859143A (zh) 2016-08-17

Family

ID=56627703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610200072.XA Pending CN105859143A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105859143A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277800A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 湖北戈碧迦光电科技股份有限公司 Li2O‑Al2O3‑SiO2系统微晶玻璃的制备方法和应用
CN107082568A (zh) * 2017-04-25 2017-08-22 福州大学 一种锂钠共掺的齿科微晶玻璃及其制备和应用
CN108083641A (zh) * 2017-11-28 2018-05-29 湖南航天磁电有限责任公司 一种高力学性能的微晶玻璃的制备方法
CN108821595A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 武汉理工大学 一种高硬度零膨胀透明微晶玻璃及其制备方法
CN110104954A (zh) * 2019-05-28 2019-08-09 科立视材料科技有限公司 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷
CN114180831A (zh) * 2021-12-29 2022-03-15 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种可光刻玻璃及其微结构加工方法
WO2023024164A1 (zh) * 2021-08-25 2023-03-02 清远南玻节能新材料有限公司 微晶玻璃及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103896491A (zh) * 2014-03-08 2014-07-02 曹小松 一种用于制作工艺品的晶质仿石材料
WO2016032097A1 (ko) * 2014-08-29 2016-03-03 주식회사 하스 고강도와 심미성을 지닌 크리스토벌라이트 결정상 함유 리튬 디실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103896491A (zh) * 2014-03-08 2014-07-02 曹小松 一种用于制作工艺品的晶质仿石材料
WO2016032097A1 (ko) * 2014-08-29 2016-03-03 주식회사 하스 고강도와 심미성을 지닌 크리스토벌라이트 결정상 함유 리튬 디실리케이트 결정화 유리 및 이의 제조방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277800A (zh) * 2016-08-26 2017-01-04 湖北戈碧迦光电科技股份有限公司 Li2O‑Al2O3‑SiO2系统微晶玻璃的制备方法和应用
CN106277800B (zh) * 2016-08-26 2019-10-11 湖北戈碧迦光电科技股份有限公司 Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的制备方法和应用
CN107082568A (zh) * 2017-04-25 2017-08-22 福州大学 一种锂钠共掺的齿科微晶玻璃及其制备和应用
CN108083641A (zh) * 2017-11-28 2018-05-29 湖南航天磁电有限责任公司 一种高力学性能的微晶玻璃的制备方法
CN108083641B (zh) * 2017-11-28 2020-08-07 湖南航天磁电有限责任公司 一种高力学性能的微晶玻璃的制备方法
CN108821595A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 武汉理工大学 一种高硬度零膨胀透明微晶玻璃及其制备方法
CN110104954A (zh) * 2019-05-28 2019-08-09 科立视材料科技有限公司 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷
CN110104954B (zh) * 2019-05-28 2022-08-23 科立视材料科技有限公司 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷
WO2023024164A1 (zh) * 2021-08-25 2023-03-02 清远南玻节能新材料有限公司 微晶玻璃及其制备方法与应用
CN114180831A (zh) * 2021-12-29 2022-03-15 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种可光刻玻璃及其微结构加工方法
CN114180831B (zh) * 2021-12-29 2024-04-02 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种可光刻玻璃及其微结构加工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105859143A (zh) 一种具有高抗折强度的微晶玻璃及其制备方法
CN104370470B (zh) 一种超低膨胀系数高透明度的微晶玻璃及其制备方法
CN105948516B (zh) 抗辐射锂铝硅系低膨胀视窗玻璃及其加工工艺
CN102503141B (zh) 一种微晶玻璃及其制备方法
US9919953B2 (en) Fusion formable lithium aluminosilicate glass ceramic
TWI558681B (zh) 熔合形成及離子交換的玻璃陶瓷
JP6417526B2 (ja) 霞石結晶相を含む光形成性ガラスセラミック
JP5089012B2 (ja) アルミノ珪酸リチウムガラスセラミックと金属との複合部材
EP2763940B1 (en) A glass-ceramic material and its production method
WO2007113242A1 (en) β-SPODUMENE GLASS-CERAMIC MATERIALS AND PROCESS FOR MAKING THE SAME
CN111072276B (zh) 含复合澄清剂的锂铝硅微晶玻璃及其制备方法
JP2010116315A (ja) 結晶化ガラス
CN1944300B (zh) 低膨胀系数微晶玻璃及其热处理方法
CN105948514A (zh) 一种“熔融-冷却”法析晶的高结晶度彩色透明微晶玻璃的制造方法
CN115304259A (zh) 一种低膨胀镁铝硅堇晶石微晶玻璃及其制备方法
CN105776873A (zh) 一种“熔融-冷却”法析晶的高结晶度透明微晶玻璃
CN1315747C (zh) 一种含氟磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法
JP2013087022A (ja) Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラス
CN105314852A (zh) 一种稀土掺杂钙铝硅系透明玻璃陶瓷及其制备方法
CN100352782C (zh) 一种含磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法
CN116444140B (zh) 调控微晶玻璃析晶的方法及其制品
WO2024017081A1 (zh) 一种耐酸碱性优异的微晶玻璃及其制备方法和用途
CN116332517A (zh) 一种低膨胀系数透明微晶玻璃及其制备方法
CN115772003B (zh) 一种无色透明玻璃组合物、微晶玻璃及其制备方法
CN106565097A (zh) 一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160817

RJ01 Rejection of invention patent application after publication