CN108975713A - 复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法 - Google Patents

复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法 Download PDF

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CN108975713A CN201810892128.1A CN201810892128A CN108975713A CN 108975713 A CN108975713 A CN 108975713A CN 201810892128 A CN201810892128 A CN 201810892128A CN 108975713 A CN108975713 A CN 108975713A
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Abstract

本发明公开了一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，包括如下步骤：加工成型金属管件；加工成型玻璃管；对玻璃管进行核化处理；对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理，以形成微晶玻璃管；通过粘结物将微晶玻璃管固定贴合到金属管件上。本发明提供的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，通过金属管和玻璃微晶管复合形成的复合管，有效提升了管件的耐磨耐腐蚀性，同时使管件具备高硬度、高韧性及重量轻的特性。

Description

复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃-陶瓷技术领域，尤其涉及一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法。
背景技术
对于一些精密仪器，通常使用到管件，比如铁管、钢管、铜管等等，然而这类管件在长时间使用过程中会发生磨损、腐蚀等问题，易影响精密仪器的工作精度。在现有技术中，为了解决上述技术问题，通常在管件的表面添加涂层，比如二氧化硅、二氧化铬等，或在管件上增添套管，比如橡胶套管、塑料套管等；但是，上述涂层制造工艺繁琐，成本高，而增添套管的方式难以实现套管与金属管件的可靠结合，套管脱离风险高。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，以解决上述现有技术中的问题，提升管件的耐磨耐腐蚀性。
本发明提供了一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，包括下述步骤：
加工成型金属管件；
加工成型玻璃管；
对所述玻璃管进行核化处理；
对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理，以形成微晶玻璃管；
通过粘结物将所述微晶玻璃管固定贴合到所述金属管件上。
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，所述核化处理的温度为550℃～650℃；
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，所述晶化处理的温度为650℃～950℃。
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，在对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理之后，还包括：
对经过晶化处理后的玻璃管进行研磨抛光定型，以形成微晶玻璃管。
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，所述加工成型玻璃管具体包括：
(1)配料，按以下重量百分比配置玻璃原材料：
二氧化硅为45wt％～61wt％；
氧化钾为3wt％～10wt％；
氧化钙为20wt％～30wt％；
氟为3wt％～11wt％；
氧化钠为6wt％～12wt％；
五氧化二磷为3wt％～6wt％；
氧化铝为1wt％～3wt％；
氧化锆为3wt％～8wt％；
(2)使所述玻璃原材料在电池窑中熔化，以得到熔化料；
(3)将所述熔化料输入至出料盆；
(4)通过出料盆将设定量的熔化料输入至拉管机上，以拉管成型玻璃坯；
(5)对所述玻璃坯进行退火处理，以形成所述玻璃管。
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，所述使玻璃原材料在电池窑中熔化，具体包括：
向电池窑中加入玻璃原材料、硝酸钠溶剂、澄清剂和氧化锌粉以进行熔化，得到熔化料。
如上所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其中，优选的是，向电池窑中加入94wt％～97wt％的玻璃原材料，1.5wt％～2.5wt％的硝酸钠溶剂，0.2wt％～0.8wt％的澄清剂，1wt％～3wt％的氧化锌粉。
本发明提供的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，通过金属管和玻璃微晶管复合形成的复合管，有效提升了管件的耐磨耐腐蚀性，同时使管件具备高硬度、高韧性及重量轻的特性。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供了一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、加工成型金属管件；具体地，可以通过现有的垂直拉管技术拉管成型金属管件。
步骤2、加工成型玻璃管。
步骤3、对玻璃管进行核化处理；其中，核化处理的温度可以为550℃～650℃，优选为560℃、580℃、600℃、620℃、640℃。
步骤4、对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理，以形成微晶玻璃管。其中，晶化处理的温度可以为650℃～950℃，优选为660℃、720℃、 780℃、840℃、900℃。
其中，在上述核化温度和晶化温度下，可以使微晶玻璃管具有较强的耐磨耐腐蚀性，以及较强的韧性。
步骤5、通过粘结物将微晶玻璃管固定贴合到金属管件上；其中，粘结物可以为高温耐磨胶。
通过本申请提供的制备方法，实现了金属管和微晶玻璃复合后得到复合管，使该复合管具有较强的耐磨耐腐蚀性和较强的韧性。
其中，金属管可以为钢、铝、铸铁等金属，在本实施例中，金属管的材质优选为铁，铁的硬度较高，介于钢和铜之间，同时在相同体积的条件下，铁的质量小于钢，铁质的管件成型工艺相对于钢制的管件较简单，采用铁质管件和微晶玻璃管配合的结构，可以同时具备重量轻、高硬度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特性。
进一步地，为了使微晶玻璃管获得优质的表面状态，可以对经过晶化处理后的玻璃管进行研磨抛光定型。
具体而言，对加工成型玻璃管具体可以包括下述步骤：
(1)配料，按以下重量百分比配置玻璃原材料：
二氧化硅为45wt％～61wt％；氧化钾为3wt％～10wt％；氧化钙为 20wt％～30wt％；氟为3wt％～11wt％；氧化钠为6wt％～12wt％；五氧化二磷为3wt％～6wt％；氧化铝为1wt％～3wt％；氧化锆为3wt％～8wt％。
(2)使玻璃原材料在电池窑中熔化，以得到熔化料。
(3)将熔化料输入至出料盆。
(4)通过出料盆将设定量的熔化料输入至拉管机上，以拉管成型玻璃坯。
(5)对玻璃坯进行退火处理，以形成玻璃管。
其中，在第一种实施例中，按以下重量百分比配置玻璃原材料：二氧化硅为45wt％；氧化钾为5wt％；氧化钙为30wt％；氟为5wt％；氧化钠为8wt％；五氧化二磷为3wt％；氧化铝为1wt％；氧化锆为3wt％。将该玻璃原材料在1380℃下熔化24h，获得熔化料；将熔化料降温至1220℃澄清后，继续降温至1000℃并保温1h，获得半成品玻璃料；将半成品玻璃料在550℃下保温5h，再经过8h均匀升温至800℃后保温6h进行晶化处理，接着匀速退火即制得微晶玻璃。
本实施例制得的微晶玻璃莫氏硬度为6.8，冲击韧性为4.9kj/cm2。
在第二种实施例中，按以下重量百分比配置玻璃原材料：二氧化硅为50wt％；氧化钾为6wt％；氧化钙为22wt％；氟为4wt％；氧化钠为 6wt％；五氧化二磷为4wt％；氧化铝为2wt％；氧化锆为6wt％。将该玻璃原材料在1400℃下熔化18h，获得熔化料；将熔化料降温至1200℃澄清后，继续降温至1020℃并保温10min，获得半成品玻璃料；将半成品玻璃料在600℃下保温3h，再经过6h均匀升温至820℃后保温3h进行晶化处理，接着匀速退火即制得微晶玻璃。
本实施例制得的微晶玻璃莫氏硬度为7，冲击韧性为5.1kj/cm2。
在第三种实施例中，按以下重量百分比配置玻璃原材料：二氧化硅为61wt％；氧化钾为3wt％；氧化钙为20wt％；氟为3wt％；氧化钠为6wt％；五氧化二磷为3wt％；氧化铝为1wt％；氧化锆为3wt％。将该玻璃原材料在1420℃下熔化20h，获得熔化料；将熔化料降温至1250℃澄清后，继续降温至1050℃并保温40min，获得半成品玻璃料；将半成品玻璃料在580℃下保温4h，再经过6h均匀升温至780℃后保温4h进行晶化处理，接着匀速退火即制得微晶玻璃。
本实施例制得的微晶玻璃莫氏硬度为6.9，冲击韧性为5.0kj/cm2。
需要说明的是，经过上述成分混合得到的微晶玻璃为硅碱钙石 (R2O-CaO-SiO2-F)-氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)复相微晶玻璃，其中，硅碱钙石为主要晶相，占60wt％～80wt％，氟磷灰石占20wt％～40wt％。
其中，五氧化二磷是形成氟磷灰石的晶核剂，由于氧化锆在硅酸盐玻璃中的溶解度较小，通过引入五氧化二磷可以降低玻璃料的粘度，促进氧化锆在玻璃体中的溶解。
而在一种对比例中，按以下重量百分比配置玻璃原材料：二氧化硅为61wt％；氧化钾为3wt％；氧化钙为20wt％；氟为3wt％；氧化钠为 6wt％；氧化铝为2wt％；氧化锆为5wt％。将该玻璃原材料在1420℃下熔化20h，获得熔化料；将熔化料降温至1250℃澄清后，继续降温至1050℃并保温40min，获得半成品玻璃料；将半成品玻璃料在580℃下保温4h，再经过6h均匀升温至780℃后保温4h进行晶化处理，接着匀速退火即制得微晶玻璃。
本实施例中制得的微晶玻璃莫氏硬度为5.3，冲击韧性为4.2kj/cm2。由于玻璃原材料中没有添加五氧化二磷，使得氧化铝为和氧化锆不能完全溶解在玻璃体中，导致最终制得的微晶玻璃的硬度和韧性较低。
其中，为了提高玻璃的化学稳定性和可操作性，在熔化玻璃原材料时，可以同时向电池窑中加入硝酸钠溶剂、澄清剂和氧化锌粉。
具体地，向电池窑中加入94wt％～97wt％的玻璃原材料， 1.5wt％～2.5wt％的硝酸钠溶剂，0.2wt％～0.8wt％的澄清剂，1wt％～3wt％的氧化锌粉。其中，在一种实施例中，玻璃原材料为94wt％，硝酸钠溶剂为2.2wt％，澄清剂为0.8wt％，氧化锌粉为3wt％；在另一种实施例中，玻璃原材料为97wt％，硝酸钠溶剂为1.6wt％，澄清剂为0.4wt％，氧化锌粉为1wt％。
通过上述方法制造的微晶玻璃管的冲击韧性为4.8kj/cm2～5.2 kj/cm2，微晶玻璃管的莫氏硬度为6.8～7；由此也增强了由金属管和微晶玻璃管构成的复合管的韧性和硬度。
本发明实施例提供的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，通过金属管和玻璃微晶管复合形成的复合管，有效提升了管件的耐磨耐腐蚀性，同时使管件具备高硬度、高韧性及重量轻的特性。
以上实施例详细说明了本发明的特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
加工成型金属管件；
加工成型玻璃管；
对所述玻璃管进行核化处理；
对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理，以形成微晶玻璃管；
通过粘结物将所述微晶玻璃管固定贴合到所述金属管件上。
2.根据权利要求1所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，所述核化处理的温度为550℃～650℃。
3.根据权利要求1所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，所述晶化处理的温度为650℃～950℃。
4.根据权利要求1所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，在对经过核化处理后的玻璃管进行晶化处理之后，还包括：
对经过晶化处理后的玻璃管进行研磨抛光定型，以形成微晶玻璃管。
5.根据权利要求1所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，所述加工成型玻璃管具体包括：
(1)配料，按以下重量百分比配置玻璃原材料：
二氧化硅为45wt％～61wt％；
氧化钾为3wt％～10wt％；
氧化钙为20wt％～30wt％；
氟为3wt％～11wt％；
氧化钠为6wt％～12wt％；
五氧化二磷为3wt％～6wt％；
氧化铝为1wt％～3wt％；
氧化锆为3wt％～8wt％；
(2)使所述玻璃原材料在电池窑中熔化，以得到熔化料；
(3)将所述熔化料输入至出料盆；
(4)通过出料盆将设定量的熔化料输入至拉管机上，以拉管成型玻璃坯；
(5)对所述玻璃坯进行退火处理，以形成所述玻璃管。
6.根据权利要求5所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，所述使玻璃原材料在电池窑中熔化，具体包括：
向电池窑中加入玻璃原材料、硝酸钠溶剂、澄清剂和氧化锌粉以进行熔化，得到熔化料。
7.根据权利要求6所述的复合有耐磨微晶玻璃的管道的制备方法，其特征在于，所述向电池窑中加入玻璃原材料、硝酸钠溶剂、澄清剂和氧化锌粉以进行熔化，具体包括：
向电池窑中加入94wt％～97wt％的玻璃原材料，1.5wt％～2.5wt％的硝酸钠溶剂，0.2wt％～0.8wt％的澄清剂，1wt％～3wt％的氧化锌粉。
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