CN108101364A - 一种耐高温玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温玻璃，由包含以上重量份的组分制成：石英砂60‑80份、纯碱30‑40份、二氧化硅20‑30份、云母粉15‑35份、二氧化锆10‑30份、碳酸锶10‑20份、硼酸锌5‑15份、钛白粉3‑8份、氮化硅5‑10份、三氧化二铬2‑8份、氧化钼5‑10份、氧化铝5‑15份、钨镍合金8‑15份、氧化铋3‑8份、芒硝1‑5份、铝酸钙1‑3份、氧化钴3‑6份和助剂4‑8份。本发明制得的玻璃具有良好的耐高温性能，且具有良好的透明性和坚硬度，并且制备方法简单，易于工业化生产。

Description

一种耐高温玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃材料术领域，具体涉及一种耐高温玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃按其主要成分可分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃，其主要成分为SiO2，SiO2被广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。
随着对玻璃应用的逐渐增加，对具有不同性能的玻璃的研究也逐渐成为人们研究的焦点，特别是通过改变玻璃的组成，而使玻璃具有不同的性能。二氧化锆具有优良的热稳定性和化学稳定性，具有高熔点、高沸点、导热系数小、硬度大、耐磨性好、常温下为绝缘体、折射率高的特点，但是由于二氧化锆有着很高的熔点，所以限制其在玻璃领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐高温玻璃及其制备方法，制得的玻璃具有良好的耐高温性能，且具有良好的透明性和坚硬度，并且制备方法简单，易于工业化生产。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种耐高温玻璃，由包含以上重量份的组分制成：石英砂60-80份、纯碱30-40份、二氧化硅20-30份、云母粉15-35份、二氧化锆10-30份、碳酸锶10-20份、硼酸锌5-15份、钛白粉3-8份、氮化硅5-10份、三氧化二铬2-8份、氧化钼5-10份、氧化铝5-15份、钨镍合金8-15份、氧化铋3-8份、芒硝1-5份、铝酸钙1-3份、氧化钴3-6份和助剂4-8份。
优选的，由包含以上重量份的组分制成：石英砂70份、纯碱35份、二氧化硅25份、云母粉22份、二氧化锆20份、碳酸锶15份、硼酸锌10份、钛白粉5份、氮化硅7份、三氧化二铬5份、氧化钼7份、氧化铝10份、钨镍合金12份、氧化铋5份、芒3份、铝酸钙2份、氧化钴4.5份和助剂6份。
优选的，所述助剂由以下重量份的原料混合而成：碳粉2-4份、硝石粉1.5-3.5份、氮化镁1-3份、焦炭粉0.5-1.5份。
一种耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴、助剂按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得到配合料；
(2)将混合均匀的配合料振动混匀或球磨混匀；
(3)将球磨均匀的原料送入1200-1300℃的坩埚中进行熔制得到玻璃液，将坩埚盖盖上后在1400-1450℃下熔制2-4h；
(4)将步骤(3)中熔制完成后的玻璃液放入工作池中进行澄清均化，澄清均化温度为1600-1650℃；
(5)将澄清均化后无气泡的玻璃液倒入预热至300-400℃的金属模具中成型，然后将成型的玻璃试样放入450-550℃的马弗炉中保温3-5h，再升温至600-650℃保温1-3h；
(6)利用退火设备进行退火处理，自然冷却，即获得耐高温玻璃。
优选的，所述振动混匀为为将原料投入振动罐振动20-40min，振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，功率为0.80kW。
优选的，所述球磨均匀条件为将原料置于球磨机上湿磨30-40min，湿磨介质为酒精，球磨机转速为350-400r/min，球料质量比为10：1。
优选的，所述坩埚为刚玉坩埚或素瓷坩埚。
优选的，步骤(5)中，所述升温速率为10-20℃/min。
优选的，所述步骤(6)中退火处理是在退火窑中进行的，退火温度为300-400℃，退火时间2-4h。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的制得的耐高耐玻璃，通过加入石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴和助剂，制得的耐高温玻璃具有良好的耐热性能，且具有良好的透明性和坚硬度；
(2)本发明利用振动混匀或球磨混匀的方式将原料研磨成粉末状，这样使得制得玻璃质地更加均匀，平整度高，且进一步提高了玻璃耐高温性能；
(3)本发明制得的耐高温玻璃处理方法简单，制得的玻璃具有良好的可加工性能，在较长使用时间后，仍能保持颜色不变，不会出现发黄现象；
(4)本发明的耐高温玻璃，其制备方法简单，且制备过程无毒无害，具有成本低，工艺简单，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。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。
实施例1
一种耐高温玻璃，由包含以上重量份的组分制成：石英砂70份、纯碱35份、二氧化硅25份、云母粉22份、二氧化锆20份、碳酸锶15份、硼酸锌10份、钛白粉5份、氮化硅7份、三氧化二铬5份、氧化钼7份、氧化铝10份、钨镍合金12份、氧化铋5份、芒3份、铝酸钙2份、氧化钴4.5份和助剂6份。
其中，所述助剂由以下重量份的原料混合而成：碳粉3份、硝石粉2份、氮化镁2份、焦炭粉1份。
一种耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴、助剂按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得到配合料；
(2)将混合均匀的配合料振动混匀或球磨混匀；
(3)将球磨均匀的原料送入1250℃的坩埚中进行熔制得到玻璃液，将坩埚盖盖上后在1420℃下熔制3h；
(4)将步骤(3)中熔制完成后的玻璃液放入工作池中进行澄清均化，澄清均化温度为1630℃；
(5)将澄清均化后无气泡的玻璃液倒入预热至350℃的金属模具中成型，然后将成型的玻璃试样放入500℃的马弗炉中保温4h，再升温至625℃保温2h；
(6)利用退火设备进行退火处理，自然冷却，即获得耐高温玻璃。
其中，所述振动混匀为为将原料投入振动罐振动30min，振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，功率为0.80kW。
其中，所述球磨均匀条件为将原料置于球磨机上湿磨35min，湿磨介质为酒精，球磨机转速为380r/min，球料质量比为10：1。
其中，所述坩埚为刚玉坩埚或素瓷坩埚。
其中，步骤(5)中，所述升温速率为15℃/min。
优选的，所述步骤(6)中退火处理是在退火窑中进行的，退火温度为350℃，退火时间3h。
实施例2
一种耐高温玻璃，由包含以上重量份的组分制成：石英砂60份、纯碱30份、二氧化硅20份、云母粉15份、二氧化锆10份、碳酸锶10份、硼酸锌5份、钛白粉3份、氮化硅5份、三氧化二铬2份、氧化钼5份、氧化铝5份、钨镍合金8份、氧化铋3份、芒硝1份、铝酸钙1份、氧化钴3份和助剂4份。
其中，所述助剂由以下重量份的原料混合而成：碳粉2份、硝石粉1.5份、氮化镁1份、焦炭粉0.5份。
一种耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴、助剂按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得到配合料；
(2)将混合均匀的配合料振动混匀或球磨混匀；
(3)将球磨均匀的原料送入1200℃的坩埚中进行熔制得到玻璃液，将坩埚盖盖上后在1400℃下熔制2h；
(4)将步骤(3)中熔制完成后的玻璃液放入工作池中进行澄清均化，澄清均化温度为1600℃；
(5)将澄清均化后无气泡的玻璃液倒入预热至300℃的金属模具中成型，然后将成型的玻璃试样放入450℃的马弗炉中保温3h，再升温至600℃保温1h；
(6)利用退火设备进行退火处理，自然冷却，即获得耐高温玻璃。
其中，所述振动混匀为为将原料投入振动罐振动20min，振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，功率为0.80kW。
其中，所述球磨均匀条件为将原料置于球磨机上湿磨30min，湿磨介质为酒精，球磨机转速为350r/min，球料质量比为10：1。
其中，所述坩埚为刚玉坩埚或素瓷坩埚。
其中，步骤(5)中，所述升温速率为10℃/min。
其中，所述步骤(6)中退火处理是在退火窑中进行的，退火温度为300℃，退火时间2h。
实施例3
一种耐高温玻璃，由包含以上重量份的组分制成：石英砂80份、纯碱40份、二氧化硅30份、云母粉35份、二氧化锆30份、碳酸锶20份、硼酸锌15份、钛白粉8份、氮化硅10份、三氧化二铬8份、氧化钼10份、氧化铝15份、钨镍合金15份、氧化铋8份、芒硝5份、铝酸钙3份、氧化钴6份和助剂8份。
其中，所述助剂由以下重量份的原料混合而成：碳粉4份、硝石粉3.5份、氮化镁3份、焦炭粉1.5份。
一种耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴、助剂按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得到配合料；
(2)将混合均匀的配合料振动混匀或球磨混匀；
(3)将球磨均匀的原料送入1300℃的坩埚中进行熔制得到玻璃液，将坩埚盖盖上后在1450℃下熔制4h；
(4)将步骤(3)中熔制完成后的玻璃液放入工作池中进行澄清均化，澄清均化温度为1650℃；
(5)将澄清均化后无气泡的玻璃液倒入预热至400℃的金属模具中成型，然后将成型的玻璃试样放入550℃的马弗炉中保温5h，再升温至650℃保温3h；
(6)利用退火设备进行退火处理，自然冷却，即获得耐高温玻璃。
其中，所述振动混匀为为将原料投入振动罐振动40min，振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，功率为0.80kW。
其中，所述球磨均匀条件为将原料置于球磨机上湿磨40min，湿磨介质为酒精，球磨机转速为400r/min，球料质量比为10：1。
其中，所述坩埚为刚玉坩埚或素瓷坩埚。
其中，步骤(5)中，所述升温速率为20℃/min。
其中，所述步骤(6)中退火处理是在退火窑中进行的，退火温度为400℃，退火时间4h。
性能测试：
采用实施例1～3制得的耐高温玻璃，以及选取另外两组市售的耐高温玻璃分别作为对照组1和对照组2，将实施例1-3和对照组1、对照组2的耐高温玻璃磨抛至厚度为5mm玻璃样片，并根据《GB15763.2-2005建筑用安全玻璃》进行测试，具体测试结果如表1所示：
表1
从表1中可以看出，本发明的耐高温玻璃与对照例相比，在热变温度、最高工作温度和莫氏硬度等性能指标上均优于对比例，说明本发明的耐高温玻璃具有具有优异的耐高温性能，同时具有较高的硬度，可用于一些特殊高温作业领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐高温玻璃，其特征在于：由包含以上重量份的组分制成：石英砂60-80份、纯碱30-40份、二氧化硅20-30份、云母粉15-35份、二氧化锆10-30份、碳酸锶10-20份、硼酸锌5-15份、钛白粉3-8份、氮化硅5-10份、三氧化二铬2-8份、氧化钼5-10份、氧化铝5-15份、钨镍合金8-15份、氧化铋3-8份、芒硝1-5份、铝酸钙1-3份、氧化钴3-6份和助剂4-8份。
2.根据权利要求1所述的耐高温玻璃，其特征在于：由包含以上重量份的组分制成：石英砂70份、纯碱35份、二氧化硅25份、云母粉22份、二氧化锆20份、碳酸锶15份、硼酸锌10份、钛白粉5份、氮化硅7份、三氧化二铬5份、氧化钼7份、氧化铝10份、钨镍合金12份、氧化铋5份、芒3份、铝酸钙2份、氧化钴4.5份和助剂6份。
3.根据权利要求1所述的耐高温玻璃，其特征在于：所述助剂由以下重量份的原料混合而成：碳粉2-4份、硝石粉1.5-3.5份、氮化镁1-3份、焦炭粉0.5-1.5份。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的耐高温玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将石英砂、纯碱、二氧化硅、云母粉、二氧化锆、碳酸锶、硼酸锌、钛白粉、氮化硅、三氧化二铬、氧化钼、氧化铝、钨镍合金、氧化铋、芒硝、铝酸钙、氧化钴、助剂按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得到配合料；
（2）将混合均匀的配合料振动混匀或球磨混匀；
（3）将球磨均匀的原料送入1200-1300℃的坩埚中进行熔制得到玻璃液，将坩埚盖盖上后在1400-1450℃下熔制2-4h；
（4）将步骤（3）中熔制完成后的玻璃液放入工作池中进行澄清均化，澄清均化温度为1600-1650℃；
（5）将澄清均化后无气泡的玻璃液倒入预热至300-400℃的金属模具中成型，然后将成型的玻璃试样放入450-550℃的马弗炉中保温3-5h，再升温至600-650℃保温1-3h；
（6）利用退火设备进行退火处理，自然冷却，即获得耐高温玻璃。
5.根据权利要求4所述的耐高温玻璃，其特征在于：所述振动混匀为为将原料投入振动罐振动20-40min，振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，功率为0.80kW。
6.根据权利要求4所述的耐高温玻璃，其特征在于：所述球磨均匀条件为将原料置于球磨机上湿磨30-40min，湿磨介质为酒精，球磨机转速为350-400r/min，球料质量比为10：1。
7.根据权利要求4所述的耐高温玻璃，其特征在于：所述坩埚为刚玉坩埚或素瓷坩埚。
8.根据权利要求4所述的耐高温玻璃，其特征在于：步骤（5）中，所述升温速率为10-20℃/min。
9.根据权利要求4所述的耐高温玻璃，其特征在于：所述步骤（6）中退火处理是在退火窑中进行的，退火温度为300-400℃，退火时间2-4h。
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