CN110776259A - 低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法和应用 - Google Patents

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余仁安
吴斐
施小罗
范文筹
刘志潜
何龙
刘宗玉
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Abstract

本发明公开了一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉，其主要成分包括由重量百分比为50～70wt%的SiO2、5～15wt%的Al2O3、5～10wt%的Li2O、3～8wt%的B2O3、0～5wt%的ZrO2、0～5wt%的MgO、0～5wt%的ZnO、0～5wt%的BaO和0～10wt%的β‑锂霞石的原料制备而成。通过备料、混磨、烧制熔块，制玻璃粉等步骤制得玻璃粉成品。本发明制得的玻璃粉是一种热膨胀系数低、温度低的环保型玻璃粉，可作为保护层可应用于微晶玻璃表面，应用效果好。

Description

低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及玻璃粉领域，尤其涉及一种低膨胀系数中低温环保型玻璃粉及其制备方法和应用。
背景技术
釉是施加于制品表面上的一层很薄的玻璃体，目的在于改善制品表面物理化学性能和力学性能，并对制品表面进行装饰，在制品表面封装保护领域得到愈加广泛的应用。
玻璃釉与基体紧密结合，常现开裂、剥落等问题，特别在高温条件下 (300℃以上)时表现更为突出，其最主要因素为釉和基体的膨胀系数匹配性。当玻璃粉的膨胀系数低于基体时，冷却过程中，釉比基体收缩小，釉除受本身收缩作用自动变形外，还受到基体收缩时所赋予它的压缩作用，使它产生压缩弹性形变，从而在凝固的釉层中保留永久压应力。反之，当玻璃釉的膨胀系数高于基体时，冷却过程中，釉比基体收缩大，釉受到基体的拉伸作用，产生拉伸弹性形变，釉中保留永久张应力。具有压缩应力的釉一般称为正釉，具有张应力的釉称为负釉，釉的抗压强度远大于抗张强度，故负釉易裂。正釉，一方面能减轻表面裂纹源的危害，同时又能抵消一部分加在制品上的张力负载。相对而言，正釉不仅不裂，反而能提高制品的机械强度，起到改善表面力学性能和热性能的良好作用。
近年来随着微晶玻璃制造成本的大幅降低，微晶玻璃制品广泛应用于日常生活用品，微晶玻璃结合导磁膜、厚膜电阻电加热等，亦处于积极开发推广中。此时，需求开发一种热膨胀系数与微晶玻璃相当的环保型玻璃釉，作为保护层应用于微晶玻璃制品表面。而热膨胀系数极低、温度偏低的此类玻璃釉还未见诸相关文献资料。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种可用于微晶玻璃表面的低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉。针对现有技术的上述缺陷，提供一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种中低温环保型玻璃粉包括由重量百分比为50～70wt％的SiO2、5～ 15wt％的Al2O3、5～10wt％的Li2O、3～8wt％的B2O3、0～5wt％的ZrO2、0～5wt％的MgO、0～5wt％的ZnO、0～5wt％的BaO或0～10wt％的β-锂霞石的原料制备而成。
优选的，所述原料粒度的颗粒大小小于10μm。
根据本发明的另一个方面，一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉的制备方法，包括如下步骤：
S1：配料混磨，按权利要求1所述的重量百分比称取各组分原料并混合均匀后干法球磨6H备用；
S2：烧制熔块，将所述步骤S1球磨后的原料进行烧制、水淬、烘干；
S3：制玻璃粉，将所述步骤S2烘干后的熔块进行湿法球磨6H后烘干，筛分，制得玻璃粉成品。
优选的，所述步骤S2中的烧制条件为熔融温度1500～1600℃，保温时长 30min。
优选的，所述步骤S3中的粉料的颗粒大小小于3μm，用400目过目筛筛分。
优选的，所述步骤S3还包括如下步骤：
S31：细磨，在所述步骤S3制得玻璃粉中添加β-锂霞石，湿法球磨2H，烘干，筛分；
S32：烧制熔块，将步骤S31烘干后的原料进行烧制、水淬、烘干。
优选的，所述步骤S31中，所述β-锂霞石的按重量百分比添加比例为0～ 10wt％。
优选的，所述步骤S31中粉料的颗粒大小小于10μm，用200目过目筛筛分。
优选的，所述步骤S32中的烧制条件为熔融温度1300～1350℃，保温时长30min。
根据本发明的另一方面，一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉的应用，包括将上所述方法的制得的玻璃粉制成玻璃浆料后通过丝网印刷在微晶玻璃制品表面，然后进行烧釉，所述烧釉的温度为835℃，保温时长为10min，所述微晶玻璃表面涂覆的所述玻璃釉层的厚度为20～30μm。
和现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：本发明提供了一种低膨胀系数的的中低温环保型玻璃粉及其制备方法和应用，按本发明的原料配比制得的玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts测试，测试其热膨胀系数α(20-600℃)在0.4～0.62×10-6/℃之间，其软化温度Ts在720℃～ 805℃之间，作为微晶玻璃表面的釉质保护层，其热膨胀系数与微晶玻璃相当，软化温度偏低，可提高微晶玻璃制品的机械强度，改善其表面力学性能和热性能。
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，其中描述了实现本发明采用的实施例。
实施例一
一种中低温环保型玻璃粉制备方法包括如下步骤：
S1，备料混磨，称取质量百分比为65wt％的SiO2、12wt％的Al2O3、6wt％的Li2O、5wt％的B2O3、3wt％的ZrO2、4wt％的MgO、3wt％的ZnO和2wt％的BaO 原料，各原料粒度的颗粒大小控制在小于10μm，混合均匀后，干法球磨 6H；
S2：烧制熔块，将步骤S1球磨后的原料进行烧制、水淬、烘干；
具体的，该熔融温度优选为1500～1600℃之间，保温30min。
S3：制玻璃粉，将步骤S2烘干后的原料进行湿法球磨6H后烘干筛分；
具体的，细磨时，粉料粒度的颗粒大小控制在小于3μm，用400目的过目筛进行筛分。
经检测，将步骤S3制得玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts，其线膨胀系数α(20-600℃)为0.62×10-6/℃，软化温度Ts为720℃。
实施例二
本实施例与实例一的实施步骤基本相同，主要区别在于原料的配比成分的不同，其中各原料称取质量百分比为70wt％的SiO2、10wt％的Al2O3、8wt％的Li2O、5wt％的B2O3、0wt％的ZrO2、2wt％的MgO、3wt％的ZnO和2wt％的BaO 原料，经检测，玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts，其线膨胀系数α(20-600℃)为0.56×10-6/℃，软化温度Ts为775℃，其他相同的就不一一重复赘述。
实施例三
本实施例与实例一的实施步骤基本相同，主要区别在于原料的配比成分的不同，其中各原料称取质量百分比为70wt％的SiO2、6wt％的Al2O3、10wt％的 Li2O、6wt％的B2O3、0wt％的ZrO2、3wt％的MgO、3wt％的ZnO和2wt％的BaO原料，经检测，玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts，其线膨胀系数α(20-600℃)为0.52×10-6/℃，软化温度Ts为735℃，其他相同的就不一一重复赘述。
实施例四
本实施例的中低温环保型玻璃粉制备方法包括如下步骤：
S1，备料混磨，称取质量百分比为70wt％的SiO2、6wt％的Al2O3、10wt％的Li2O、6wt％的B2O3、0wt％的ZrO2、3wt％的MgO、3wt％的ZnO和2wt％的BaO 原料，各原料粒度的颗粒大小控制在小于10μm，混合均匀后，干法球磨 6H；
S2：烧制熔块，将步骤S1球磨后的原料进行烧制、水淬、烘干；
具体的，该熔融温度优选为1500～1600℃之间，保温30min。
S3：制玻璃粉，将步骤S2烘干后的原料湿法球磨6H后烘干筛分；
具体的，细磨时，粉料粒度的颗粒大小控制在小于3μm，用400目的过目筛进行筛分。
S31：细磨，在步骤S3制得的玻璃粉中添加β-锂霞石，湿法球磨2H，烘干后用200目过目筛筛分，粉料粒度的颗粒大小小于10μm；
具体的，β-锂霞石的添加比例为5wt％。
S32：烧制熔块，将步骤S31球磨后的原料进行烧制、水淬、烘干。
具体的，烧制熔块B的烧融温度为1300～1350℃之间，保温30min。
经检测，制得玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts，其线膨胀系数α(20-600℃)为0.45×10-6/℃，软化温度Ts为785℃。
实施例五
本实施例与实施例四的实施步骤基本相同，主要区别为β-锂霞石的添加比例为10wt％，制得玻璃粉按国标制样测试热膨胀系数α和软化温度Ts，其线膨胀系数α(20-600℃)为0.4×10-6/℃，软化温度Ts为805℃，其他相同的就不一一重复赘述。
根据本发明的另一方面，可将实施例一至实施例五制得玻璃粉制成玻璃浆料通过丝网印刷在微晶玻璃制品表面，然后进行烧釉，烧釉的温度为835℃，保温时长为10min，其微晶玻璃表面涂覆的玻璃釉层的厚度为20～30μm，涂覆有玻璃釉保护层的微晶玻璃制品可提高其机械强度，改善其表面力学性能和热性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉，其特征在于，其主要成分由重量百分比为50～70wt%的SiO2、5～15wt%的Al2O3、5～10wt%的Li2O、3～8wt%的B2O3、0～5wt%的ZrO2、0～5wt%的MgO、0～5wt%的ZnO、0～5wt%的BaO或0～10wt%的β-锂霞石的原料制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉,其特征在于，所述原料粒度的颗粒大小小于10μm 。
3.根据权利要求1-2所述任一的低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
S1：配料混磨，按权利要求1或2所述的重量百分比称取各组分原料并混合均匀后干法球磨6H备用；
S2：烧制熔块，将所述步骤S1球磨后的原料进行烧制、水淬、烘干；
S3：制玻璃粉，将所述步骤S2烘干后的熔块进行湿法球磨6H 后烘干，筛分，制得玻璃粉成品。
4.根据权利要求3所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的烧制条件为熔融温度1500～1600℃，保温时长30min。
5.根据权利要求3所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的粉料的颗粒大小小于3μm，用400目过目筛筛分。
6.根据权利要求3所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括如下步骤：
S31：细磨，在所述步骤S3制得玻璃粉中添加β-锂霞石，湿法球磨2H，烘干，筛分；
S32：烧制熔块，将步骤S31烘干后的原料进行烧制、水淬、烘干。
7.根据权利要求6所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法，其特征在于，所述步骤S31中，所述β-锂霞石的按重量百分比添加比例为0～10wt%。
8.根据权利要求6所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法，其特征在于，所述步骤S31中粉料的颗粒大小小于10μm，用200目过目筛筛分。
9.根据权利要求7所述的一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉及其制备方法，其特征在于，所述步骤S32中的烧制条件为熔融温度1300～1350℃，保温时长30min。
10.一种低膨胀系数的中低温环保型玻璃粉的应用，其特征在于，将权利要求3-9所述方法的制得的玻璃粉制成玻璃浆料后通过丝网印刷在微晶玻璃制品表面，然后进行烧釉，所述烧釉的温度为835℃，保温时长为10min，所述微晶玻璃表面涂覆的所述玻璃釉层的厚度为20～30μm。
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