CN108863059A - 一种耐磨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磨耐高温玻璃及其制备方法，由以下重量份的原料组成：石英砂60‑70份、二氧化硅30‑40份、纯碱15‑25份、氧化镁10‑20份、二氧化钼5‑10份、氮化硅2‑6份、助熔剂2‑4份、晶核剂0.5‑1份和复合澄清剂0.5‑1.5份。本发明的玻璃具有优异的耐磨及耐高温性能，并且该制备方法简单，易于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃材料技术领域，尤其涉及一种耐磨耐高温玻璃及其制备方法。
背景技术
随着工业的不断发展，科学技术的不断提高，玻璃已不仅仅是单纯的玻璃，而是具有多种特殊性能，能够满足各种性能要求的玻璃制品
例如耐磨耐高温玻璃，是在一定的温度、介质和压力等级条件下玻璃能达到或者承受相应的温度并耐相应压力等级和适用介质的特种玻璃，一般是采用高纯硅质矿物质材料，经高温提炼而成，其在高温环境下依旧可以保持着玻璃原有的通透性及透明度。耐磨耐高温玻璃具有透明度高、耐高温、耐磨、热稳定性好、化学性能稳定等特点，是工业自动化生产线不可或缺的关键元件，广泛应用于压力容器制造厂、钢铁、冶金、石化、军工、灯具等行业领域。
在中国专利(申请号：201510299747.6)提供了一种耐高温玻璃及其制备方法，由包含以下重量份的组分制成：二氧化硅75-80份、二氧化锆8-15份、氧化硼5-8份、氮化硅1.1-1.9份、碳化硅晶须0.5-1.2份、三氧化二铬0.12-0.38份、钨镍合金 0.08-0.5份和二水合氯化铜0.02-0.08份。该玻璃耐高温性能虽然得到一定的提升，但其耐磨性能较差，难以满足使用需求。
鉴于此，有必要提供一种耐磨耐高温玻璃及其制备方法，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明目的在于为了解决上述问题，提供一种耐磨耐高温玻璃及其制备方法，通过该方法制得的玻璃具有优异的耐磨及耐高温性能，并且该制备方法简单，易于工业化生产。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂60-70份、二氧化硅30-40份、纯碱15-25份、氧化镁10-20份、二氧化钼5-10份、氮化硅2-6份、助熔剂2-4份、晶核剂0.5-1份和复合澄清剂0.5-1.5份。
作为优选方案，由以下重量份的原料组成：石英砂65份、二氧化硅35份、纯碱20份、氧化镁15份、二氧化钼7.5份、氮化硅4份、助熔剂3份、晶核剂0.7份和复合澄清剂 1份。
作为优选方案，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
作为优选方案，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
作为优选方案，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈2-6份、硝酸钡1-5份、碳酸锶0.5-2份和氟化钙0.2-0.8份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1450-1550℃，然后加入晶核剂，保温1-4h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火1-3h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以2-5℃/min的速率升温至650-750℃，保温1-3h；以2-5℃/min的速率降温至450-550℃，保温3-5h；以0.5-1.5℃ /min的速率降温至300℃，保温2-4h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
作为优选方案，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
作为优选方案，所述步骤(2)中的玻璃混合料熔化温度为1470-1520℃。
作为优选方案，所述步骤(3)中提前预热模具温度为550-650℃。
作为优选方案，所述步骤(4)中的晶化制度为：以3.5℃/min的速率升温至700℃，保温2h；以3.5℃/min的速率降温至500℃，保温4h；以1℃/min的速率降温至300℃，保温3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明的耐磨耐高温玻璃，通过加入石英砂、二氧化硅、氧化镁、氮化硅，使得制得的玻璃具有良好的耐磨耐高温性能，同时加入的二氧化钼进一步提高玻璃的耐磨性能。
(2)本发明通过加入助熔剂可以降低体系的熔制温度，提高玻璃的晶化率；同时加入的晶核剂，可使晶体发育的更加细小，晶体析出率高，从而使得制得的玻璃耐磨性高，以及耐高温性能优异。
(3)本发明通过加入复合澄清剂和流平剂，消除了玻璃液中气泡的产生，同时可降低玻璃液粘度，增加玻璃液流动性能，使玻璃中的各原料配合的更加紧密，使玻璃的强度进一步加强，同时耐磨耐高温性能进一步提高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂60份、二氧化硅30份、纯碱15份、氧化镁10份、二氧化钼5份、氮化硅2份、助熔剂2份、晶核剂0.5份和复合澄清剂0.5份。
其中，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
其中，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
其中，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈2份、硝酸钡1份、碳酸锶0.5份和氟化钙0.2份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1450℃，然后加入晶核剂，保温1h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火1h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以2℃/min的速率升温至650℃，保温1h；以2℃/min的速率降温至450℃，保温3h；以0.5℃/min的速率降温至 300℃，保温2h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
其中，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
其中，所述步骤(3)中提前预热模具温度为550℃。
实施例2
本实施例的耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂70份、二氧化硅40份、纯碱25份、氧化镁20份、二氧化钼10份、氮化硅6份、助熔剂4份、晶核剂1份和复合澄清剂1.5份。
其中，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
其中，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
其中，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈6份、硝酸钡5份、碳酸锶2份和氟化钙0.8份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1550℃，然后加入晶核剂，保温4h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火3h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以5℃/min的速率升温至750℃，保温3h；以5℃/min的速率降温至550℃，保温5h；以1.5℃/min的速率降温至 300℃，保温4h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
其中，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
其中，所述步骤(3)中提前预热模具温度为650℃。
实施例3
本实施例的耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂65份、二氧化硅35份、纯碱20份、氧化镁15份、二氧化钼7.5份、氮化硅4份、助熔剂3份、晶核剂0.7份和复合澄清剂1份。
其中，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
其中，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
其中，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈4份、硝酸钡3份、碳酸锶1.4份和氟化钙0.5份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1500℃，然后加入晶核剂，保温2.5h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火2h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以3.5℃/min的速率升温至700℃，保温2h；以3.5℃/min的速率降温至500℃，保温4h；以1℃/min的速率降温至 300℃，保温3h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
其中，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
其中，所述步骤(3)中提前预热模具温度为600℃。
实施例4
本实施例的耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂62份、二氧化硅33份、纯碱18份、氧化镁13份、二氧化钼6份、氮化硅3份、助熔剂2.5份、晶核剂0.6份和复合澄清剂0.8份。
其中，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
其中，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
其中，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈3份、硝酸钡2份、碳酸锶0.8份和氟化钙0.3份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1480℃，然后加入晶核剂，保温2h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火1.5h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以3℃/min的速率升温至680℃，保温1.5h；以3℃/min的速率降温至480℃，保温3.5h；以0.8℃/min的速率降温至300℃，保温2.5h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
其中，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
其中，所述步骤(3)中提前预热模具温度为580℃。
实施例5
本实施例的耐磨耐高温玻璃，由以下重量份的原料组成：石英砂68份、二氧化硅38份、纯碱22份、氧化镁18份、二氧化钼8份、氮化硅5份、助熔剂3.5份、晶核剂0.8份和复合澄清剂1.2份。
其中，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
其中，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
其中，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈5份、硝酸钡4份、碳酸锶1.8份和氟化钙0.7份。
本发明还提供了上述耐磨耐高温玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
(2)将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1520℃，然后加入晶核剂，保温1-4h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
(3)将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火2.5h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
(4)将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以4℃/min的速率升温至720℃，保温2.5h；以4℃/min的速率降温至520℃，保温4.5h；以1.2℃/min的速率降温至300℃，保温3.5h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
其中，所述步骤(1)中的玻璃混合料的粒径小于40目。
其中，所述步骤(3)中提前预热模具温度为620℃。
对比例1
采用中国专利申请号201510299747.6中的方法制得的耐高温玻璃。
对比例2
除无晶核剂外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
对比例3
除无复合澄清剂外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
试验例
将实施例1-5及对比例1-3制得的玻璃进行性能检验，按照《GB15763.2-2005建筑用安全玻璃》规定的测试标准进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，本发明实施例制得的玻璃的抗压硬度、热变温度、最高工作温度和耐磨性等性能指标上均优于对比例，并且由对比例2、3可知，通过在玻璃中加入晶核剂和复合澄清剂可以玻璃的耐磨及耐高温性能。
综上，本发明的玻璃具有优异的耐磨及耐高温性能，并且该制备方法简单，易于工业化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐磨耐高温玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料组成：石英砂60-70份、二氧化硅30-40份、纯碱15-25份、氧化镁10-20份、二氧化钼5-10份、氮化硅2-6份、助熔剂2-4份、晶核剂0.5-1份和复合澄清剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐高温玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料组成：石英砂65份、二氧化硅35份、纯碱20份、氧化镁15份、二氧化钼7.5份、氮化硅4份、助熔剂3份、晶核剂0.7份和复合澄清剂1份。
3.根据权利要求1所述的耐磨耐高温玻璃，其特征在于，所述助熔剂为萤石、白云石和重晶石按质量比为3:2:1组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐磨耐高温玻璃，其特征在于，所述晶核剂为氧化锆、二氧化钛和三氧化二铬按质量比为1:1:1的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐磨耐高温玻璃，其特征在于，所述复合澄清剂由以下重量份的原料组成：二氧化铈2-6份、硝酸钡1-5份、碳酸锶0.5-2份和氟化钙0.2-0.8份。
6.根据权利要求1-5所述的耐磨耐高温玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照配比称取石英砂、二氧化硅、纯碱、氧化镁、二氧化钼、氮化硅和助熔剂粉碎，再将粉碎的原料和复合澄清剂投入到混料机充分混合，形成玻璃混合料；
（2）将混合后的玻璃混合料送入电阻炉进行熔化，熔化温度为1450-1550℃，然后加入晶核剂，保温1-4h，待熔体均化、澄清后形成合格的玻璃液；
（3）将玻璃液浇铸于提前预热的模具中，成形并退火1-3h，最后随炉冷却后得到基础玻璃；
（4）将基础玻璃送入电阻炉内进行晶化，晶化制度为：以2-5℃/min的速率升温至650-750℃，保温1-3h；以2-5℃/min的速率降温至450-550℃，保温3-5h；以0.5-1.5℃/min的速率降温至300℃，保温2-4h；然后随炉冷却后，得到耐磨耐高温玻璃。
7.根据权利要求6所述的耐磨耐高温玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的玻璃混合料的粒径小于40目。
8.根据权利要求6所述的耐磨耐高温玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的玻璃混合料熔化温度为1470-1520℃。
9.根据权利要求6所述的耐磨耐高温玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中提前预热模具温度为550-650℃。
10.根据权利要求6所述的耐磨耐高温玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的晶化制度为：以3.5℃/min的速率升温至700℃，保温2h；以3.5℃/min的速率降温至500℃，保温4h；以1℃/min的速率降温至300℃，保温3h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181123 |