CN106957143A - 一种耐热玻璃材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玻璃材料技术领域，提供了一种耐热玻璃材料及制备方法，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为3‑8份，K2O为11‑19份，SiO2为14‑19份，Tm2O3为4‑9份，Yb2O3为6‑12份，Er2O为7‑14份，Nb2O5为7‑17份，Bi2O3为9‑15份。本发明旨在解决普通的玻璃材料由于其耐热性能较差、热膨胀系数过高从而不耐热性环境、受热不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于玻璃材料技术领域，具体地，涉及一种耐热玻璃材料及制备方法。
背景技术
耐热玻璃是指能够承受冷热聚变温差变化的特种玻璃，具有低膨胀、抗热震、耐热、耐腐蚀、强度高等一系列优良性能，多用于器皿、工业锅炉视镜和机械设备视窗玻璃等。
耐热玻璃含有耐热性强的硼酸、硅酸成分，能够承受冷热聚变温差变化的特种玻璃。热膨胀系数（因温度提高导致玻璃体膨胀的比率）比较小，在急剧温度变化下也不易破碎。具有低膨胀、抗热震、耐高温、耐腐蚀、强度高等一系列优良性能。其原料价格比普通玻璃高，制造费用也较高，因此耐热玻璃的销售价比普通玻璃、钢化玻璃高。耐热玻璃材质使用安全系数高，绝不会发生类似钢化玻璃的自爆现象；热膨胀系数小，耐急剧温度变化范围大（≥120℃）、耐热最高温度达1200℃。耐热玻璃多用于器皿、奶瓶、实验用烧杯、工业锅炉视镜、机械设备视窗玻璃等。
多数玻璃的组成成分中都有硅酸盐类成分，如硅酸钠、硅酸钾等。这些成分的存在会制约玻璃的使用。如果玻璃的主要组成都为硅酸盐类成分，其耐热性较差，经过长时间接触碱液后，玻璃表面会不平滑，影响玻璃的性能。玻璃也和大多数物质一样，在受热后，会产生一定的膨胀，玻璃过分的膨胀会影响玻璃的稳定性。
常规的玻璃材料的耐热性能较差、热膨胀系数较高，长期处于碱性环境下玻璃的外表会产生较大的侵蚀现象。同时其较高的热膨胀系数也会让其在受热后趋于不稳定。因此有必要提高玻璃的耐热性能和热稳定性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种耐热玻璃材料，旨在解决普通的玻璃材料由于其耐热性能较差、热膨胀系数过高从而不耐热性环境、受热不稳定的问题。
本发明的另一个目的在于提供该耐热玻璃材料的制备方法。
根据本发明的一个方面提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为3-8份，K2O为11-19份，SiO2为14-19份，Tm2O3为4-9份，Yb2O3为6-12份，Er2O为7-14份，Nb2O5为7-17份，Bi2O3为9-15份。
优选地，TeO2为4-7份，K2O为12-18份，SiO2为15-18份，Tm2O3为5-7份，Yb2O3为7-11份，Er2O为8-13份，Nb2O5为8-16份，Bi2O3为10-14份。
优选地，TeO2为5份，K2O为15份，SiO2为16份，Tm2O3为6份，Yb2O3为9份，Er2O为9份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份。
根据本发明的另一个方面，提供所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为3-8份，K2O为11-19份，SiO2为14-19份，Tm2O3为4-9份，Yb2O3为6-12份，Er2O为7-14份，Nb2O5为7-17份，Bi2O3为9-15份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
优选地，所述粉碎后用400-500目筛子筛选出通过的粉末。
优选地，所述将刚玉坩埚加热至1200-1300℃。
优选地，所述温度达到最高后保持温度不变2-4h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明制备得到的玻璃材料具有较低的热膨胀系数，制备的玻璃材料在密闭情况下，表面喷涂10wt%的氢氧化钠溶液后分别放置30h或50h表面无腐蚀现象。在350℃、400℃下放置25h后无软化现象；
（2）本发明制备得到的玻璃材料的耐热性能较好、热膨胀系数较低，长期处于高温环境下玻璃无软化现象。同时其较低的热膨胀系数也会让其在受热后趋于稳定。因此有较好的耐热性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明制备得到的玻璃材料具有较低的热膨胀系数，制备的玻璃材料在密闭情况下，表面喷涂10wt%的氢氧化钠溶液后分别放置30h或50h表面无腐蚀现象。在350℃、400℃下放置25h后无软化现象；
本发明制备得到的玻璃材料的耐热性能较好、热膨胀系数较低，长期处于高温环境下玻璃无软化现象。同时其较低的热膨胀系数也会让其在受热后趋于稳定。因此有较好的耐热性能。
实施例1
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为8份，K2O为11份，SiO2为19份，Tm2O3为4份，Yb2O3为12份，Er2O为7份，Nb2O5为17份，Bi2O3为9份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为8份，K2O为11份，SiO2为19份，Tm2O3为4份，Yb2O3为12份，Er2O为7份，Nb2O5为17份，Bi2O3为9份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用500目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1200℃。
所述温度达到最高后保持温度不变4h。
实施例2
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为3份，K2O为19份，SiO2为14份，Tm2O3为9份，Yb2O3为6份，Er2O为14份，Nb2O5为7份，Bi2O3为15份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为3份，K2O为19份，SiO2为14份，Tm2O3为9份，Yb2O3为6份，Er2O为14份，Nb2O5为7份，Bi2O3为15份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用400目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1300℃。
所述温度达到最高后保持温度不变2h。
实施例3
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为7份，K2O为12份，SiO2为18份，Tm2O3为5份，Yb2O3为11份，Er2O为8份，Nb2O5为16份，Bi2O3为10份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为7份，K2O为12份，SiO2为18份，Tm2O3为5份，Yb2O3为11份，Er2O为8份，Nb2O5为16份，Bi2O3为10份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用450目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1250℃。
所述温度达到最高后保持温度不变3h。
实施例4
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为4份，K2O为18份，SiO2为15份，Tm2O3为7份，Yb2O3为7份，Er2O为13份，Nb2O5为8份，Bi2O3为14份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为4份，K2O为18份，SiO2为15份，Tm2O3为7份，Yb2O3为7份，Er2O为13份，Nb2O5为8份，Bi2O3为14份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用480目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1280℃。
所述温度达到最高后保持温度不变3h。
实施例5
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为5份，K2O为15份，SiO2为16份，Tm2O3为6份，Yb2O3为9份，Er2O为9份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为5份，K2O为15份，SiO2为16份，Tm2O3为6份，Yb2O3为9份，Er2O为9份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用400-500目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1200-1300℃。
所述温度达到最高后保持温度不变2-4h。
实施例6
本实施例提供一种耐热玻璃材料，所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为6份，K2O为14份，SiO2为17份，Tm2O3为8份，Yb2O3为9份，Er2O为8份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份。
本实施例所述的耐热玻璃材料制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为6份，K2O为14份，SiO2为17份，Tm2O3为8份，Yb2O3为9份，Er2O为8份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
所述粉碎后用420目筛子筛选出通过的粉末。
所述将刚玉坩埚加热至1220℃。
所述温度达到最高后保持温度不变4h。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种耐热玻璃材料，其特征在于：所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为3-8份，K2O为11-19份，SiO2为14-19份，Tm2O3为4-9份，Yb2O3为6-12份，Er2O为7-14份，Nb2O5为7-17份，Bi2O3为9-15份。
2.根据权利要求1所述的耐热玻璃材料，其特征在于：所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为4-7份，K2O为12-18份，SiO2为15-18份，Tm2O3为5-7份，Yb2O3为7-11份，Er2O为8-13份，Nb2O5为8-16份，Bi2O3为10-14份。
3.根据权利要求1所述的耐热玻璃材料，其特征在于：所述耐热玻璃材料包括如下重量份数的组分：TeO2为5份，K2O为15份，SiO2为16份，Tm2O3为6份，Yb2O3为9份，Er2O为9份，Nb2O5为11份，Bi2O3为12份。
4.实现如权利要求1-3所述的耐热玻璃材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）取玻璃成分重量比为：TeO2为3-8份，K2O为11-19份，SiO2为14-19份，Tm2O3为4-9份，Yb2O3为6-12份，Er2O为7-14份，Nb2O5为7-17份，Bi2O3为9-15份，将上述氧化物对应的原料进行混合；
（2）将混匀后的玻璃原料使用超微粉碎机进行粉碎，粉碎后用筛子筛选出通过的粉末；
（3）打开刚玉坩埚，将通过筛子的粉末加入刚玉坩埚中，以升温速率为30℃/min的情况下将刚玉坩埚加热，温度达到最高后保持温度不变，同时对玻璃液进行搅拌；
（4）搅拌结束后通气进行澄清；
（5）澄清后将玻璃液体浇注至模具中；
（6）浇注后对玻璃进行退火，再降温，最后冷却至室温，制备得耐热的玻璃材料。
5.根据权利要求4所述的耐热玻璃材料的制备方法，其特征在于：所述粉碎后用400-500目筛子筛选出通过的粉末。
6.根据权利要求4所述的耐热玻璃材料的制备方法，其特征在于：所述将刚玉坩埚加热至1200-1300℃。
7.根据权利要求4所述的耐热玻璃材料的制备方法，其特征在于：所述温度达到最高后保持温度不变2-4h。
8.根据权利要求4所述的耐热玻璃材料的制备方法，其特征在于：所述第一阶段先从最高温退火至850-900℃时保持1.5-2.5h，再降至温度为400℃时保持2-3h。
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