CN107285636A - 一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法 - Google Patents

一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法，其包括如下步骤：先将氧化铝，氧化锆，稀土氧化物的粉体按照比例制备成陶瓷浆料，可以通过球磨，砂磨的方式做成水性的氧化物粉体浆料，将浆料通过常规的喷雾干燥，进行造粒，将造好的颗粒粉体在乙炔‑氧气火焰中进行燃烧高温热处理，制备成非晶态粉体，再将火焰处理后的粉体收集之后，冷压成型，或制备成浆料浇筑成型，成型后的块体在进行烧结热处理，最终形成无空隙，致密的微晶玻璃。本发明的微晶玻璃生成效率高，制作温度低，没有空隙，表面更加光滑，耐化学腐蚀性能更好。

Description

一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及化学技术领域，具体涉及材料技术领域，特别涉及一种耐磨高强度微晶玻璃制备方法。
背景技术
微晶玻璃一般含有玻璃相与陶瓷相，其中的陶瓷相(晶相)与玻璃相的比例的大小，陶瓷相的尺寸大小，晶相的成分等最终决定着微晶玻璃的性能。微晶玻璃与普通的玻璃相比，具有更好的韧性，更高的机械强度，更高的耐热性；而与普通的陶瓷相比，微晶玻璃更加致密光滑，没有空隙孔洞，可以是透明的也可以是不透明的，制作温度与成本以及其后加工成本也比一般的氧化物结构陶瓷更加低。典型的微晶玻璃被广泛应用于厨房用具，室内外墙壁装修，齿科材料等各个领域。
微晶玻璃的制备方式主要有两种，一种是先通过熔融制备氧化物玻璃前驱体，再将固化后的玻璃体重新在玻璃转化点Tg以上的适当温度进行热处理，析出晶相，冷却后制备成微晶玻璃(整体析晶法)。根据析出的晶相的颗粒大小，晶相的折射率等光学性质，这种方法既可以生产透明的也可以生产不透明的微晶玻璃材料。由于先需要通过熔融法制备一定形状体积的玻璃体，该玻璃体的成分需要具备一定的热稳定性与玻璃的形成能力，故前驱体中一般都含有大量的二氧化硅，如：SiO2-Al2O3-Li2O,SiO2-Al2O3-MgO体系等等。另一种方法是首先将熔融玻璃液体通过快速冷却，比如：将玻璃熔融液浇注在水中制备成玻璃相的粉体，再将较粗原始的玻璃相粉体破碎并进行压制或者浇筑成型，再经过一定温度的烧结热处理，通过粉体的表面析晶过程而制备成微晶玻璃(烧结法)。这种方式不需要在前驱体内导入氧化锆，氧化钛之类的晶核，虽然无法做成透明的微晶玻璃，但可以生产大尺寸的，比如：建筑幕墙的微晶玻璃。不管是何种方式，为了首先生成稳定的玻璃前驱体，微晶玻璃中一般要含有大量的二氧化硅为主要的玻璃形成物质，以实现玻璃前驱体的稳定成型。减少了二氧化硅含量，则无法生成有一定热稳定性，化学稳定性的玻璃体，因而也就无法制备微晶玻璃。微晶玻璃的许多性能因为SiO2的存在而受到很大的限制。一方面，二氧化硅赋予微晶玻璃一定的热稳定性，化学稳定性，玻璃前驱体形成能力，但是二氧化硅的机械强度并不高，与Al2O3,ZrO2等陶瓷相比，它的硬度，弹性模量，机械强度等都要低许多，如果要进一步提高微晶玻璃的机械强度，必须减少SiO2的含量，而这样又会导致玻璃前驱体的难以制备。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种不含或者只含少量的SiO2的一种微晶玻璃的制备方法，以实现高硬度高机械强度的微晶玻璃。本发明的产品的成分更加接近最常用的Al2O3、ZrO2氧化物陶瓷而不是普通的微晶玻璃。
为达到上述目的，本发明第一方面提供技术方案是：一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法，其包括如下步骤：
(1)取氧化铝，氧化锆，稀土氧化物的粉体按照重量比3:1:3备用，和水进行混合，球磨后制备成陶瓷粉体浆料，总的粉体与水的重量比为3～2:1.5～1；
(2)将步骤(1)所得的陶瓷粉体浆料进行喷雾干燥制备成平均颗粒大小D50在50～60 微米的颗粒粉体；
(3)将步骤(2)的颗粒粉体在乙炔-氧气火焰中燃烧进行高温热处理，制备成非晶态粉体；
(4)再将火焰处理后的非晶态粉体收集，冷压成型或制备成浆料浇筑成型；
(5)将成型后的块体在800-1000℃的温度进行烧结热处理，最终形成耐磨高强度微晶玻璃。
本发明一优选技术方案，所述氧化铝为阿尔法氧化铝。
本发明一优选技术方案，所述稀土氧化物选自稀土氧化镧，还可以是氧化钇，氧化铈。
本发明一优选技术方案，步骤(1)中，总的粉体与水的重量比为2:1。
本发明一优选技术方案，氧化铝，氧化锆，稀土氧化物粉体的含量在99％以上。
本发明一优选技术方案，步骤(3)中，乙炔-氧气火焰的温度为2700-3000℃。
本发明制备既有普通微晶玻璃的高致密度、无空隙、光滑明亮的特点，又有氧化物陶瓷材料的高硬度、高耐磨性、耐高温、韧性高的特点。本发明的主要成分为最常用的Al2O3与ZrO2氧化物陶瓷，但与氧化铝、氧化锆陶瓷相比，本发明的微晶玻璃生成效率高，制作温度低，没有空隙，表面更加光滑，耐化学腐蚀性能更好，制作成本大大降低，且不含氧化硅相或者少量氧化硅(≤10％)。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
(1)首先将市售的阿尔法氧化铝，氧化锆，稀土氧化镧的粉体(含量都在99％以上)按照重量比例3:1:3与水进行混合，总的粉体与水的比例为2:1，再经过球磨成均匀的陶瓷粉体浆料。球磨是使用搅拌式球磨机，以氧化锆球为媒体。球磨介质可以是氧化锆，也可以是氧化铝球。
(2)将所得的浆料进行喷雾干燥制备成平均颗粒大小D50在50-60微米的粉体。
(3)将粉体通过乙炔-氧气火焰进行热处理。火焰枪使用市售的PG-550，最高温度约 3000℃附近，粉体经过火焰后，急冷变成玻璃相。
(4)将火焰热处理后的粉体，通过干压成型。
(5)将成型好的物体放入高温炉体中1000℃进行热处理12小时，冷却后获得不含氧化硅相或者少量氧化硅(≤10％)的微晶玻璃。
经过检测，本实施例1得到的微晶玻璃的机械性能如下所示：
比重 硬度 抗压强度 抗折强度 杨氏模量 吸水率
5.55 11.6Gpa 550Mpa 255Mpa 133Gpa 0
这些指标大大了超过普通的SiO2-Al2O3系统以及其他以氧化硅为基础的微晶玻璃的检测数据。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法，其包括如下步骤：
(1)取氧化铝，氧化锆，稀土氧化物的粉体按照重量比3:1:3备用，和水进行混合，球磨后制备成陶瓷粉体浆料，总的粉体与水的重量比为3～2:1.5～1；
(2)将步骤(1)所得的陶瓷粉体浆料进行喷雾干燥制备成平均颗粒大小D50在50～60微米的颗粒粉体；
(3)将步骤(2)的颗粒粉体在乙炔-氧气火焰中燃烧进行高温热处理，制备成非晶态粉体；
(4)再将火焰处理后的非晶态粉体收集，冷压成型或制备成浆料浇筑成型；
(5)将成型后的块体在800-1000℃的温度进行烧结热处理，最终形成耐磨高强度微晶玻璃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铝为阿尔法氧化铝。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土氧化物选自稀土氧化镧、氧化钇或氧化铈。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，总的粉体与水的重量比为2:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，乙炔-氧气火焰的温度为2700-3000℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113912297A (zh) * 2021-08-02 2022-01-11 北京科技大学 一种固化放射性废料的烧绿石基玻璃陶瓷及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101810858A (zh) * 2010-01-14 2010-08-25 同济大学 具有磁性和放射性的微晶玻璃微球、制备方法及其应用
CN101935208A (zh) * 2010-08-06 2011-01-05 中国科学院理化技术研究所 稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料及其制备方法
CN103137424A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 通用电气公司 具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯
CN103619769A (zh) * 2011-06-28 2014-03-05 3M创新有限公司 玻璃陶瓷及其制备方法
CN104370470A (zh) * 2014-10-28 2015-02-25 江苏宜达新材料科技有限公司 一种超低膨胀系数高透明度的微晶玻璃及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101810858A (zh) * 2010-01-14 2010-08-25 同济大学 具有磁性和放射性的微晶玻璃微球、制备方法及其应用
CN101935208A (zh) * 2010-08-06 2011-01-05 中国科学院理化技术研究所 稀土铝酸盐单相或复相纳米晶透明陶瓷材料及其制备方法
CN103619769A (zh) * 2011-06-28 2014-03-05 3M创新有限公司 玻璃陶瓷及其制备方法
CN103137424A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 通用电气公司 具有改进的流明维持的、利用硅酸锌磷光剂的荧光灯
CN104370470A (zh) * 2014-10-28 2015-02-25 江苏宜达新材料科技有限公司 一种超低膨胀系数高透明度的微晶玻璃及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张杰等著: "《贵州下寒武统含多金属元素黑色页岩系成因及应用矿物学研究》", 29 February 2012, 北京：冶金工业出版社 *
李云凯编著: "《陶瓷及复合材料》", 31 August 2007, 北京理工大学出版社 *
温秉权主编: "《机械制造基础》", 31 January 2017, 北京理工大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113912297A (zh) * 2021-08-02 2022-01-11 北京科技大学 一种固化放射性废料的烧绿石基玻璃陶瓷及其制备方法

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