CN106904836A - 一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃及其制备方法，所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：25‑35％、GeO2：15‑25％、FeO：10‑15％、CaO：10‑20％、MgO：4‑6％、Al2O3：1‑2％、Li2O：2‑4％、BaO：0.5‑1％、Y2O3:0.01‑0.05％、Sb2O3:0.3‑0.5％、K2O：1‑2％、NaO：1‑2％、InF3:0.1‑0.3％、TFe：3‑5％。本发明得到的微晶玻璃光泽柔和晶莹、致密无暇、色调均匀，加入Li2O和InF3后，促进微晶玻璃的析晶，从而提高微晶玻璃的整体性能，尤其耐磨耐蚀性能强，发光强度相比于基质玻璃中有明显提高，适合作为光通信、显示及存储等领域的主动光学材料。

Description

一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微晶玻璃，具体是一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃是指特定组分的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量结晶相及玻璃相的既有玻璃性能又具有陶瓷性能的复合材料。微晶玻璃自问世以来就因为它的组成成分可调，功能可设计而备受广大科研工作者的青睐。玻璃相与结晶相的分布状况随其比例而变化:当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。
市场上的微晶玻璃光泽度大于90，具有板面平整洁净，纹理清晰雅致，光泽柔和晶莹，色彩绚丽璀璨等优点。由于微晶玻璃表面光泽度高，导致其遇到划痕比抛光砖更容易显现出来，而一般微晶玻璃莫氏硬度只能达到6级，所以微晶玻璃容易被划伤、耐磨性较低，这一缺点在很大程度上限制了微晶玻璃的应用，如，普通微晶玻璃不适合大面积铺贴地面。
微晶玻璃的力学性能取决于晶相的种类、尺寸与数量、残余玻璃相的种类与数量，以及裂纹、气泡、杂质等因素。而微晶玻璃的化学组成直接影响其晶相的种类和含量、热处理制度、热膨胀系数，进而影响微晶玻璃的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、强度高的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：25-35％、GeO2：15-25％、FeO：10-15％、CaO：10-20％、MgO：4-6％、Al2O3：1-2％、Li2O：2-4％、BaO：0.5-1％、Y2O3:0.01-0.05％、Sb2O3:0.3-0.5％、K2O：1-2％、NaO：1-2％、InF3:0.1-0.3％、TFe：3-5％。
作为本发明进一步的方案：所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：25-35％、GeO2：15-25％、FeO：10-15％、CaO：12-18％、MgO：4.5-5.5％、Al2O3：1.2-1.8％、Li2O：2.5-3.5％、BaO：0.6-0.9％、Y2O3:0.02-0.04％、Sb2O3:0.35-0.45％、K2O：1.2-1.8％、NaO：1.2-1.8％、InF3:0.15-0.25％、TFe：3.5-4.5％。
作为本发明进一步的方案：所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：35％、GeO2：20％、FeO：12％、CaO：15％、MgO：5％、Al2O3：1.57％、Li2O：3％、BaO：0.8％、Y2O3:0.03％、Sb2O3:0.4％、K2O：1.5％、NaO：1.5％、InF3:0.2％、TFe：4％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料1-3h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1-2h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以15-20℃/min的升温速率升温至800-900℃，保温10-20min，然后以10-15℃/min的升温速率升温至1450-1500℃，保温1-2h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为100-150目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在650-750℃的条件下保温1-2h进行核化处理；再以2-4℃/min的速度升温至850-900℃，保温2-4h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
作为本发明再进一步的方案：所述玻璃液的粘度为10-15Pa·s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明得到的微晶玻璃光泽柔和晶莹、致密无暇、色调均匀，加入Li2O和InF3后，促进微晶玻璃的析晶，从而提高微晶玻璃的整体性能，尤其耐磨耐蚀性能强，发光强度相比于基质玻璃中有明显提高，适合作为光通信、显示及存储等领域的主动光学材料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：35％、GeO2：25％、FeO：15％、CaO：12.09％、MgO：4％、Al2O3：1％、Li2O：2％、BaO：0.5％、Y2O3:0.01％、Sb2O3:0.3％、K2O：1％、NaO：1％、InF3:0.1％、TFe：3％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料1h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以15℃/min的升温速率升温至800℃，保温10min，然后以10℃/min的升温速率升温至1450℃，保温1h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；所述玻璃液的粘度为10Pa·s；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为100目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在650℃的条件下保温1h进行核化处理；再以2℃/min的速度升温至850℃，保温2h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
实施例2
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：35％、GeO2：25％、FeO：12.78％、CaO：12％、MgO：4.5％、Al2O3：1.2％、Li2O：2.5％、BaO：0.6％、Y2O3:0.02％、Sb2O3:0.35％、K2O：1.2％、NaO：1.2％、InF3:0.15％、TFe：3.5％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料1h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1.2h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以16℃/min的升温速率升温至820℃，保温12min，然后以11℃/min的升温速率升温至1460℃，保温1.2h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；所述玻璃液的粘度为11Pa·s；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为110目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在680℃的条件下保温1.2h进行核化处理；再以2.5℃/min的速度升温至860℃，保温2.5h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
实施例3
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：35％、GeO2：20％、FeO：12％、CaO：15％、MgO：5％、Al2O3：1.57％、Li2O：3％、BaO：0.8％、Y2O3:0.03％、Sb2O3:0.4％、K2O：1.5％、NaO：1.5％、InF3:0.2％、TFe：4％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料2h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1.5h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以18℃/min的升温速率升温至850℃，保温15min，然后以12℃/min的升温速率升温至1480℃，保温1.5h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；所述玻璃液的粘度为12Pa·s；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为120目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在700℃的条件下保温1.5h进行核化处理；再以3℃/min的速度升温至880℃，保温3h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
实施例4
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：32％、GeO2：22％、FeO：14％、CaO：11.46％、MgO：5.5％、Al2O3：1.8％、Li2O：3.5％、BaO：0.9％、Y2O3:0.04％、Sb2O3:0.45％、K2O：1.8％、NaO：1.8％、InF3:0.25％、TFe：4.5％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料3h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1.8h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以19℃/min的升温速率升温至880℃，保温18min，然后以14℃/min的升温速率升温至1490℃，保温1.8h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；所述玻璃液的粘度为14Pa·s；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为140目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在720℃的条件下保温1.8h进行核化处理；再以3.5℃/min的速度升温至890℃，保温3.5h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
实施例5
一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：32％、GeO2：20％、FeO：10.15％、CaO：15％、MgO：6％、Al2O3：2％、Li2O：4％、BaO：1％、Y2O3:0.05％、Sb2O3:0.5％、K2O：2％、NaO：2％、InF3:0.3％、TFe：5％。
所述高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料3h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混2h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以20℃/min的升温速率升温至900℃，保温20min，然后以15℃/min的升温速率升温至1500℃，保温2h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；所述玻璃液的粘度为15Pa·s；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为150目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在750℃的条件下保温2h进行核化处理；再以4℃/min的速度升温至900℃，保温4h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
本发明得到的微晶玻璃光泽柔和晶莹、致密无暇、色调均匀，加入Li2O和InF3后，促进微晶玻璃的析晶，从而提高微晶玻璃的整体性能，尤其耐磨耐蚀性能强，发光强度相比于基质玻璃中有明显提高，适合作为光通信、显示及存储等领域的主动光学材料。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，其特征在于，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：25-35％、GeO2：15-25％、FeO：10-15％、CaO：10-20％、MgO：4-6％、Al2O3：1-2％、Li2O：2-4％、BaO：0.5-1％、Y2O3:0.01-0.05％、Sb2O3:0.3-0.5％、K2O：1-2％、NaO：1-2％、InF3:0.1-0.3％、TFe：3-5％。
2.根据权利要求1所述的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，其特征在于，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：25-35％、GeO2：15-25％、FeO：10-15％、CaO：12-18％、MgO：4.5-5.5％、Al2O3：1.2-1.8％、Li2O：2.5-3.5％、BaO：0.6-0.9％、Y2O3:0.02-0.04％、Sb2O3:0.35-0.45％、K2O：1.2-1.8％、NaO：1.2-1.8％、InF3:0.15-0.25％、TFe：3.5-4.5％。
3.根据权利要求1所述的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃，其特征在于，按终产品的化学组成计，其组成为：SiO2：35％、GeO2：20％、FeO：12％、CaO：15％、MgO：5％、Al2O3：1.57％、Li2O：3％、BaO：0.8％、Y2O3:0.03％、Sb2O3:0.4％、K2O：1.5％、NaO：1.5％、InF3:0.2％、TFe：4％。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按照上述重量百分比进行配料；
(2)将配料好的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的原料置于高能球磨机中球磨混料1-3h；
(3)将上述球磨得到的粉料放入刚玉罐中湿混1-2h，制成浆料，再将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；
(4)将混合料放入柑锅中，以15-20℃/min的升温速率升温至800-900℃，保温10-20min，然后以10-15℃/min的升温速率升温至1450-1500℃，保温1-2h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃液；
(5)将玻璃液浇注至高速旋转的转盘中，通过离心粒化作用，并在压缩空气作用下完成显热回收和玻璃颗粒制备；
(6)将得到的玻璃颗粒放入球磨机中研磨，得到粒度为100-150目的玻璃粉末，将所述玻璃粉末压制成型得到玻璃粗品；
(7)将所述玻璃粗品放置于耐火模具中，在650-750℃的条件下保温1-2h进行核化处理；再以2-4℃/min的速度升温至850-900℃，保温2-4h进行晶化处理；晶化处理完成后随炉冷却；
(8)对随炉冷却得到的微晶玻璃进行打磨、抛光制备成最终的微晶玻璃产品。
5.根据权利要求4所述的高透明度耐磨耐蚀的微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述玻璃液的粘度为10-15Pa·s。
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