CN107500530A - 高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用 - Google Patents

高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用 Download PDF

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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

高强度防裂耐高温玻璃的制备方法及其应用
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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