CN107500530A - 高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用，(一)、将如下质量份数的原料粉粹：石英8.5‑8.8，碳酸钠0.2‑0.3，石灰0.3‑0.4，硼硅酸盐0.6‑0.65；(二)、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；(三)、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700‑1800℃加热，保温至5‑8小时；(四)、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，沉淀后均匀地摊平在锡液表面上；(五)、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却；(六)、退火：冷却后进入退火窑退火3‑4小时，自然冷却得到高强度防裂耐高温玻璃平板。本发明工艺制备的玻璃片具备良好的耐高温性、耐腐蚀性、绝缘性、热稳定性和透光性。
Description
技术领域
本发明属于特种玻璃制备技术领域，具体涉及一种高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用。
背景技术
高温玻璃是一定温度和压力条件下使用的玻璃，具有透明度高、耐热性能稳定、耐压强度高、化学性良好等特点。高温玻璃按材质分，有“钠钙料高温玻璃”、“硼硅料高温玻璃”、“微晶料高温玻璃”、“石英料高温玻璃”四大系列，数个品种。
现有技术中，高温玻璃的加工普遍采用先进的冷加工技术，该技术有效地保证了各类玻璃的内在质量和强度，但是仍然存在问题，耐高温的玻璃，绝缘性能达不到完全绝缘状态，有些耐高温的玻璃强度达不到特种使用的要求；此外，现有技术制备的耐高温玻璃，不能同时具备热稳定性、透光性、耐腐蚀性的优点，对于一些使用场合下，达不到使用的标准和要求。
发明内容
本发明研究发现，玻璃的性能不仅与制备的原料组成有很大的关联性，而且制备工艺的各个环节、参数都对制备的产品有很大的影响，本发明提供一种能够具备热稳定性、透光性、耐腐蚀性、电绝缘性、高强度的玻璃，开发具备这些性能的玻璃在加热底盘上的应用。
为实现上述目的，本发明设计的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(一)、将如下质量份数的原料粉粹：
石英8.5-8.8，碳酸钠0.2-0.3，石灰0.3-0.4，硼硅酸盐0.6-0.65，氧化钾0.1-0.15；
(二)、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
(三)、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700-1800℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至20-24小时；
(四)、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
(五)、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至800-900℃，保温2-4小时；
(六)、退火：冷却后进入退火窑，在400-500℃下退火3-4小时，自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板。
进一步地，在上述步骤(六)中，自然冷却之前进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化。
较佳地，上述原料质量份数如下：石英8.5-8.6，碳酸钠0.2-0.25，石灰0.3-0.35，硼硅酸盐0.6-0.65，氧化钾0.1-0.12。
较佳地，混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700-1750℃加热。
本发明体统一种上述方法制备的高强度防裂耐高温玻璃的应用，其作为加热底盘应用于电加热壶、电磁炉、电炖锅。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：
该玻璃具有一系列优良的物理、化学性能：
1、具有优良的耐高温性能：
该玻璃是由高纯度二氧化硅经特殊工艺熔融而成的玻璃体材料，软化点温度约为1300℃，在1000℃下可长时间使用，最高使用瞬时温度可达1500℃。
2、耐腐蚀性：
除氢氟酸外，该类高温玻璃几乎不与其他酸类物质发生化学反应，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不锈钢的150倍，尤其是在高温下的化学稳定性，是其他任何工程材料都无法比拟的，是一种良好的耐化学侵蚀材料。
3、热稳定性好：
热膨胀系数极小，膨胀系数仅是普通玻璃的1/10-1/20，并能承受剧烈的温度变化，改工艺制备的玻璃片，加热至1100℃左右，放入常温水中，再次加热至1100℃左右，再次放入常温中，并不发生炸裂和形变。
4、透光性能好：
经过试验，该玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在92％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达83％以上。
5、电绝缘性能好：
该类高温玻璃的电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料，即使在高温下也具有良好的电性能，作为电加热壶的加热底盘，使用安全。
6、本发明的配方里面添加设定量的氧化钾，作为氧化助熔剂，同时可减少成型时的析晶现象。
7、可产规格：
圆板最大直径φ300mm，矩形板最大规格700*800mm，可产厚度:1-30mm，各规格均按实际需求生产。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明的实施例1的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将如下质量份数的原料粉粹：
石英8.5，碳酸钠0.3，石灰0.4，硼硅酸盐0.65，氧化钾0.1；
S2、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
S3、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至7小时；
S4、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
S5、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至800℃，保温2小时；
S6、退火：冷却后进入退火窑，在400℃下退火3小时，然后进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化，然后自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板。
本发明的实施例2的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将如下质量份数的原料粉粹：石英8.8，碳酸钠0.2，石灰0.4，硼硅酸盐0.6，氧化钾0.15；
S2、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
S3、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1750℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至5小时；
S4、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
S5、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至800℃，保温4小时；
S6、退火：冷却后进入退火窑，在500℃下退火3小时，然后进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化，然后自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板。
本发明的实施例3的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将如下质量份数的原料粉粹：石英8.6，碳酸钠0.25，石灰0.35，硼硅酸盐0.6，氧化钾0.12；
S2、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
S3、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1800℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至6小时；
S4、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
S5、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至850℃，保温3小时；
S6、退火：冷却后进入退火窑，在450℃下退火3小时，然后进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化，然后自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板。
本发明的实施例4的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将如下质量份数的原料粉粹：石英8.7，碳酸钠0.28，石灰0.35，硼硅酸盐0.65，氧化钾0.13；
S2、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
S3、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1780℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至6.8小时；
S4、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
S5、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至880℃，保温4小时；
S6、退火：冷却后进入退火窑，在500℃下退火3小时，然后进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化，然后自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板
上述4个实施例制备的玻璃片的各种性能测试试验数据如下：
表1是4个实施例制备的玻璃片耐高温性能测试：
| 实施例 | 变形点 | 软化点 | 连续工作温度 |
| 1 | 1375℃ | 1330℃ | 1000℃ |
| 2 | 1300℃ | 1380℃ | 1100℃ |
| 3 | 1345℃ | 1360℃ | 1150℃ |
| 4 | 1355℃ | 1390℃ | 1008℃ |
表2是4个实施例制备的玻璃片耐腐蚀性能测试：
玻璃片在比重为1.82的浓硫酸重浸泡24小时，检测得到的玻璃密度数据：
| 实施例 | 密度(克/平方厘米) |
| 1 | 2.36 |
| 2 | 2.35 |
| 3 | 2.34 |
| 4 | 2.35 |
对4个实施例制备的玻璃片的电气性能进行测试，玻璃片均几乎不含电碱离子，故为不良导体，在常温下，测得的固有电阻达到的10Ω/㎝以上，绝缘性能好。
对4个实施例制备的玻璃片的热稳定性进行测试，将玻璃片投入到至1100℃左右的液体中，取出放入到常温水中，玻璃片没有发生炸裂和形变；再次将玻璃片投入到至1100℃左右的液体中，再取出放入到常温水中，玻璃片仍然没有发生炸裂和形变，试验表明本发明方法制备的玻璃片热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化。
对4个实施例制备的玻璃片的透光性进行测试，对紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率均在92％以上，在紫外光谱区的透过率均可达80％以上。
本发明工艺制备的玻璃片具备良好的耐高温性、耐腐蚀性、绝缘性、热稳定性和透光性，可作为电加热底盘的绝佳选料，适用于电加热壶，尤其是养生壶、医用煎药壶、电磁炉、电炖锅。
Claims (5)
1.一种高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(一)、将如下质量份数的原料粉粹：
石英8.5-8.8，碳酸钠0.2-0.3，石灰0.3-0.4，硼硅酸盐0.6-0.65；氧化钾0.1-0.15；
(二)、将上述粉粹后的原料干燥处理，均匀混合；
(三)、熔制：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700-1800℃加热，形成均匀无气泡的液态玻璃，保温至20-24小时；
(四)、将熔制后的液态玻璃经过流槽砖进入盛有熔融锡液的锡槽中，玻璃液的密度小于锡液的密度，玻璃液浮在锡液表面上，在玻璃液本身的重力及表面张力作用下，均匀地摊平在锡液表面上；
(五)、定型：玻璃液上表面受到高温区的抛光作用使玻璃液的两个表面平整，成平板的定型后，冷却至800-900℃，保温2-4小时；
(六)、退火：冷却后进入退火窑，在400-500℃下退火3-4小时，自然冷却至常温，得到高强度防裂耐高温玻璃平板。
2.根据权利要求1所述的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(六)中，在自然冷却之前进行淬火处理，消除玻璃内部应力、分相、晶化。
3.根据权利要求1所述的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，其特征在于：原料质量份数如下：石英8.5-8.6，碳酸钠0.2-0.25，石灰0.3-0.35，硼硅酸盐0.6-0.65，氧化钾0.1-0.12。
4.根据权利要求1所述的高强度防裂耐高温玻璃的制备方法，其特征在于：混合后的原料加入到池窑或坩埚窑内，逐渐升温至1700-1750℃加热。
5.一种权利要求1制备的高强度防裂耐高温玻璃的应用，其特征在于：作为加热底盘应用于电加热壶、养生壶、医用煎药壶、电磁炉、电炖锅。
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