CN106565097A - 一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，所述耐热微晶玻璃由以下重量百分比的原料制备而成：碳酸锂7.2％‑8.8％、氢氧化铝22％‑24.4％、石英砂49‑51.6、氧化镁1.6％‑2.5％、氧化锌4.2％‑6.8％、钛白粉1.3％‑2.2％、磷酸二氢铵1.5％‑4％、氧化锑1.3％、碳酸钡1.1％‑2.7％，硝酸钠0.5％‑1.4％，锆英砂1.2％‑1.8％；本发明要解决的技术问题是针对Li2O‑AL2O‑SiO2耐热微晶玻璃熔制温度高，玻璃液粘度大，料性短的特点，提供一种在不改变玻璃主要理化性能的前提下，能降低LAS基础玻璃的熔制温度的办法。

Description

一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及耐热玻璃的制备方法，具体涉及一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法。
背景技术
将特定组成的基础玻璃，在一定温度热处理后就变成具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，称之为微晶玻璃。
Li2O-AL2O-SiO2系微晶玻璃是微晶玻璃种的一个主要品种，是以Li2O、AL2O3、SiO2为主要成分的玻璃，经过热处理后形成以β-石英固溶体为主要晶相的微晶玻璃,它集优异的热学性能、光学性能和化学稳定性于一身，是一种十分重要的透明多晶材料。在高科技方面，可用于制造激光陀螺仪、气体激光器、大型天文望远镜等。在民用上可用于生产耐热炊具、餐具、电磁灶面板、封闭电炉面板、高温炉观察窗等。
制备这种微晶玻璃的主要成分是SiO2和AL2O3，在所有玻璃的成分中SiO2和AL2O3属难熔成分，在这种微晶玻璃中SiO2和AL2O3在玻璃中的质量分数一般都达到85%以上，因此这种玻璃很难熔化，熔制温度在1600℃以上，这在很大程度上限制了其生产规模和实际应用。因此，玻璃生产工作者们在不断探索在不改变Li2O-AL2O-SiO2(后简写成LAS）系微晶玻璃主要理化性能的前提下，降低LAS基础玻璃熔融温度的途径。本发明在LAS系玻璃内引入一定量的ZnO，优化成核剂TiO2和ZrO2的比例，添加少量的MgO、P2O5和Na2O在1490-1530℃的温度下熔制出了LAS系微晶玻璃，并通过试验，在600-620℃时核化2小时，在650-680℃时晶化1小时，制得密度高，膨胀系数小的耐热透明微晶玻璃，经测试急冷温差达800℃。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对Li2O-AL2O-SiO2耐热微晶玻璃熔制温度高，玻璃液粘度大，料性短的特点，提供一种在不改变玻璃主要理化性能的前提下，能降低LAS基础玻璃的熔制温度的办法。
本发明的技术解决方案：
一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述耐热微晶玻璃由以下重量百分比的原料制备而成：碳酸锂7.2%-8.8%、氢氧化铝22%-24.4%、石英砂49-51.6、氧化镁1.6%-2.5%、氧化锌4.2%-6.8%、钛白粉1.3%-2.2%、磷酸二氢铵1.5%-4%、氧化锑1.3%、碳酸钡1.1%-2.7%，硝酸钠0.5%-1.4%，锆英砂1.2-1.8份。
作为本方案的进一步优化，所述耐热微晶玻璃的制备过程包括以下步骤：
(1）熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化；
(2）成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；
(3）退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；
(4）之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；
(5）将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；
(6）将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
作为本方案的进一步优化，所述步骤(1）中熔化温度1490-1530℃，熔制时间4-6小时。
作为本方案的进一步优化，所述步骤(5）中成核温度600-620℃，时间为2小时，晶化温度650-680℃，时间为1时。
本发明的有益效果：
1.本发明因使玻璃的熔制温度降低而又能保证耐热微晶玻璃的理化性能，突破了LAS系玻璃的生产瓶颈，打开了大规模生产LAS系玻璃的大门，可以设想本发明得以推广，那么我国的LAS系玻璃制成的各种价廉物美的产品就可能迅速占领国际市场，当然价格昂贵的康宁微晶玻璃烧锅可以不再进口了；
2.本发明采用环保的原料，生产过程无有毒、有害气体排放，玻璃无毒、无气味、无变质，符合国家卫生标准；
3.本发明所用材料来源广泛可靠，工艺不复杂，生产成本低，而且这种玻璃的不合格品及生产过程产生的碎料都可重熔利用，节约资源，无固体垃圾是真正的环保、绿色材料，因此本发明具有很强的实用性和推广性。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1：
取碳酸锂8.4份、氢氧化铝22.6份、石英砂49.8份、氧化镁1.9份、氧化锌5.4份、钛白粉2.1份、磷酸二氢铵1.5份、氧化锑1.3份、碳酸钡1.1份，硝酸钠0.9份，锆英砂1.4份。熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化，熔化温度1490℃，熔制时间4小时；成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；成核温度590℃，时间为2小时，晶化温度640℃，时间为1时，将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
实施例2：
取碳酸锂8.8份、氢氧化铝24.4份、石英砂51.6份、氧化镁1.6份、氧化锌4.2份、钛白粉1.3份、磷酸二氢铵2.7份、氧化锑1.3份、碳酸钡1.1份，硝酸钠1.4份，锆英砂1.7份。熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化，熔化温度1530℃，熔制时间6小时；成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；成核温度620℃，时间为2小时，晶化温度670℃，时间为1时，将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
实施例3：
取碳酸锂8.2份、氢氧化铝23.2份、石英砂49.6份、氧化镁2.5份、氧化锌5.1份、钛白粉1.7份、磷酸二氢铵3.5份、氧化锑1.3份、碳酸钡2.7份，硝酸钠1.2份，锆英砂1.3份。熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化，熔化温度1520℃，熔制时间5小时；成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；成核温度610℃，时间为2小时，晶化温度665℃，时间为1时，将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
实施例4：
取碳酸锂8.6份、氢氧化铝22份、石英砂49.3份、氧化镁2.1份、氧化锌5.9份、钛白粉2.2份、磷酸二氢铵4.0份、氧化锑1.3份、碳酸钡2.3份，硝酸钠0.7份，锆英砂1.4份。熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化，熔化温度1510℃，熔制时间5.5小时；成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；成核温度600℃，时间为2小时，晶化温度655℃，时间为1时，将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
实施例5：
取碳酸锂7.2份、氢氧化铝22.6份、石英砂49.1份、氧化镁1.8份、氧化锌6.8份、钛白粉2.1份、磷酸二氢铵4.1份、氧化锑1.3份、碳酸钡3.0份，硝酸钠0.5份，锆英砂1.3份。熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95%以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化，熔化温度1505℃，熔制时间4.7小时；成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度；将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；成核温度595℃，时间为2小时，晶化温度645℃，时间为1时，将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
结合实施例1至实施例5进行理化性能测试如下表1所示：
表1为实施例1-5理化性能测试结果：
从上表工艺参数栏看到，本发明LAS微晶玻璃的熔制温度在1530℃以下，比一般LAS耐热微晶玻璃的熔制温度低了100℃左右，大大降低了大规模化生产LAS耐热微晶玻璃的难度。该玻璃的晶化温度很低在670℃以下，时间很短，使用1小时就使玻璃内的β-石英固溶体达到最大的比例，因此规模化生产时可减少晶化设备的投入，缩短晶化时间，节约能源，提供生产效率。
从理化性能栏看到的各项数据，达到了耐热微晶玻璃的标准，强度高，耐热急变性能好，安全，卫生，环保。
本发明的基本教导已加以说明，对具有本领域通常技能的人而言，许多延伸和变化将是显而易知者。由于说明书揭示的本发明可在未脱离本发明精神或大体特征的其它特定形式来实施，且这些特定形式的一些形式已经被指出，所以，说明书揭示的实施例应视为举例说明而非限制。本发明的范围是由所附的申请专利范围界定，而不是由上述说明所界定，对于落入申请专利范围的均等意义与范围的所有改变仍将包含在其范围之内。

Claims (4)

1.一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述耐热微晶玻璃由以下重量百分比的原料制备而成：碳酸锂7.2％-8.8％、氢氧化铝22％-24.4％、石英砂49-51.6、氧化镁1.6％-2.5％、氧化锌4.2％-6.8％、钛白粉1.3％-2.2％、磷酸二氢铵1.5％-4％、氧化锑1.3％、碳酸钡1.1％-2.7％，硝酸钠0.5％-1.4％，锆英砂1.2％-1.8％。
2.根据权利要求1所述的一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述耐热微晶玻璃的制备过程包括以下步骤：
(1)熔制：将上述配比原料拌匀，均匀度达95％以上，将拌匀的配合料放入刚玉坩埚内，然后置硅钼炉中熔化；
(2)成型：将熔制澄清好的玻璃液倒在不锈钢板上，摊成厚度为5mm的玻璃板，剩余部分用蒸馏水淬成碎粒；
(3)退火：将玻璃板放入温度为580℃的马弗炉内退化消除应力；
(4)之后进行玻璃的DTA分析，确定各试样的核化温度和晶化温度。
(5)将退火玻璃放入温度可程序控制的马弗炉内晶化；
(6)将晶化的玻璃板进行外观检查和理化性能测试。
3.根据权利要求2所述的一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔化温度1490-1530℃，熔制时间4-6小时。
4.根据权利要求2所述的一种可低温熔制的耐热微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中成核温度600-620℃，时间为2小时，晶化温度650-680℃，时间为1时。
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