CN115650580A - 一种耐高温钢化玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃技术领域，提出了一种耐高温钢化玻璃及其制备方法，钢化玻璃的包括以下重量份的原料：石英砂60‑80份、二氧化硅10‑20份、纯碱10‑20份、白云石10‑15份、芒硝5‑10份、硝酸铈1‑2份、氧化铋3‑5份、氧化钇4‑5份、氧化钽5‑6份。通过上述技术方案，解决了现有技术中钢化玻璃自爆问题以及耐高温性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃技术领域，具体的，涉及一种耐高温钢化玻璃及其制备方法。
背景技术
钢化玻璃是一种预应力玻璃，是将退火后的玻璃加工成所需的尺寸和形状，在高温下加热至软化点温度，然后淬火而成。钢化玻璃具有较高的机械强度、冲击强度、弯曲强度以及良好的安全性和热稳定性，它是目前最常用的安全玻璃形式。因此，钢化玻璃广泛应用于建筑、汽车、家用电器、家具、电子和仪器等领域。
但是对于钢化玻璃，最可能出现的问题是发生自爆现象。而引起钢化玻璃产生自爆的主要原因是由于玻璃中存在着微小的硫化镍结石。镍可能来源于生产设备中的部件，硫主要来源于生产原料和燃料。当温度超过1000℃后，硫化镍将以液滴的形式存在于熔融玻璃液体中，最终α晶体形式存在于室温下的钢化玻璃中，α晶体硫化镍不稳定，并逐渐转变为β这种变化将导致硫化镍石体积膨胀2%-4%，导致局部应力集中，最后整个钢化玻璃会在这一点上破裂，发生自爆现象。除了硫化镍结石外，玻璃中的其他杂质颗粒、微气泡、夹杂物都会造成玻璃的“自爆”。
而对于钢化玻璃，由于热变温度较低，在一些特殊高温作业领域无法长期使用，同样也存在玻璃自爆的危险性。
发明内容
本发明提出一种耐高温钢化玻璃及其制备方法，解决了现有技术中钢化玻璃自爆问题以及耐高温性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种耐高温钢化玻璃，包括以下重量份的原料：石英砂60-80份、二氧化硅10-20份、纯碱10-20份、白云石10-15份、芒硝5-10份、硝酸铈1-2份、氧化铋3-5份、氧化钇4-5份、氧化钽5-6份。
优选的，所述的一种耐高温钢化玻璃，按照重量份：氧化铋为氧化钇与氧化钽之和的35%-45%。
优选的，所述的一种耐高温钢化玻璃，按照重量份：氧化钇＜氧化钽。
优选的，所述的一种耐高温钢化玻璃，包括以下重量份的原料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋4份、氧化钇4份、氧化钽6份。
本发明还提出一种所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、将原料混合均匀后球磨；
S2、加热熔制成玻璃液；
S3、成型后冷却并进行预处理得玻璃基片；
S4、对所述玻璃基片进行淬冷处理；
S5、进行热浸处理，得到耐高温钢化玻璃。
优选的，球磨至≤200目。
优选的，所述S2中，加热熔制温度为1400-1550℃，使得原料形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃。
优选的，所述S3中，成型后冷却至300-350℃，保温10-15min后自然冷却至室温。
优选的，所述S3中，预处理为包括切割、磨边、清洗、干燥。
优选的，所述S4中，淬冷处理具体为：
将所述玻璃基片以20℃/min升温至150-170℃，保温4-5min；
于2-3min内快速升温至650-700℃，保温4-5min；
于风栅中，吹风20-25s降温至350-380℃，然后再次吹风2-3min，降温至50-80℃，自然冷却至室温。
优选的，所述S5中，热浸处理具体为：
以10℃/min升温至290-300℃，保温1-2h；
以5℃/min降温至室温。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中以石英砂为主要成分，配合加入二氧化硅、纯碱、白云石、芒硝，进一步添加少量的氧化铋、氧化钇、氧化钽，并各原料的用量进行了探究，保证了制备过程中的可熔性，以及得到的玻璃的耐温变性能。进一步的限定了氧化铋为氧化钇与氧化钽之和的35%-45%，且氧化钇＜氧化钽，能够保证玻璃的化学稳定性和耐温性。
2、针对本发明的配方，相应的限定了钢化玻璃的制备方法，通过调整淬冷工艺以及热浸工艺，减少局部应力集中发生的可能性，保证了钢化玻璃的耐冲击性能，使得钢化玻璃具有较长的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种耐高温钢化玻璃的制备方法：
备料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋4份、氧化钇4份、氧化钽6份。
S1、将原料混合均匀后球磨至≤200目；
S2、加热至1500-1550℃，使得原料形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃加热熔制成玻璃液；
S3、成型后降温至320℃，保温10min后自然冷却至室温，并进行切割、磨边、清洗、干燥得玻璃基片；
S4、进行淬冷处理：
以20℃/min升温至150℃，保温5min；
于2.5min内快速升温至680℃，保温5min；
于风栅中，吹风20s降温至380℃，然后再次吹风2.5min，降温至60℃，自然冷却至室温；
S5、进行热浸处理：
以10℃/min升温至300℃，保温2h；
以5℃/min降温至室温，得到耐高温钢化玻璃。
实施例2
一种耐高温钢化玻璃的制备方法：
备料：石英砂60份、二氧化硅10份、纯碱10份、白云石10份、芒硝5份、硝酸铈1份、氧化铋3份、氧化钇4份、氧化钽5份。
S1、将原料混合均匀后球磨至≤200目；
S2、加热至1500-1550℃，使得原料形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃加热熔制成玻璃液；
S3、成型后降温至350℃，保温10min后自然冷却至室温，并进行切割、磨边、清洗、干燥得玻璃基片；
S4、进行淬冷处理：
以20℃/min升温至170℃，保温4min；
于2min内快速升温至650℃，保温5min；
于风栅中，吹风20s降温至380℃，然后再次吹风2min，降温至80℃，自然冷却至室温；
S5、进行热浸处理：
以10℃/min升温至295℃，保温1.5h；
以5℃/min降温至室温，得到耐高温钢化玻璃。
实施例3
一种耐高温钢化玻璃的制备方法：
备料：石英砂80份、二氧化硅20份、纯碱20份、白云石15份、芒硝10份、硝酸铈2份、氧化铋5份、氧化钇5份、氧化钽6份。
S1、将原料混合均匀后球磨至≤200目；
S2、加热至至1500-1550℃，使得原料形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃加热熔制成玻璃液；
S3、成型后降温至300℃，保温10min后自然冷却至室温，并进行切割、磨边、清洗、干燥得玻璃基片；
S4、进行淬冷处理：
以20℃/min升温至170℃，保温4min；
于3min内快速升温至700℃，保温5min；
于风栅中，吹风25s降温至350℃，然后再次吹风3min，降温至50℃，自然冷却至室温；
S5、进行热浸处理：
以10℃/min升温至290℃，保温2h；
以5℃/min降温至室温，得到耐高温钢化玻璃。
实施例4
一种耐高温钢化玻璃的制备方法：
备料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋4份、氧化钇5份、氧化钽5份。
其余与实施例1相同。
实施例5
一种耐高温钢化玻璃的制备方法：
备料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋5份、氧化钇4份、氧化钽6份。
其余与实施例1相同。
实施例6
与实施例1的区别在于：S4、进行淬冷处理：
以20℃/min升温至150℃，保温5min；
于2.5min内快速升温至680℃，保温5min；
于风栅中，吹风15s降温至380℃，然后再次吹风2.5min，降温至60℃，自然冷却至室温；
其余与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的区别在于：S4、进行淬冷处理：
以20℃/min升温至150℃，保温5min；
于2.5min内快速升温至680℃，保温5min；
于风栅中，吹风20s降温至450℃，然后再次吹风2.5min，降温至60℃，自然冷却至室温；
其余与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的区别在于：S5、进行热浸处理：
以15℃/min升温至300℃，保温2h；
以5℃/min降温至室温，得到耐高温钢化玻璃。
其余与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的区别在于：S5、进行热浸处理：
以15℃/min升温至300℃，保温2h；
以3℃/min降温至室温，得到耐高温钢化玻璃。
其余与实施例1相同。
对比例1
备料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋4份、氧化钇4份。
其余与实施例1相同。
对实施例和对比例得到的钢化玻璃进行性能测试，具体如下：
耐热冲击性能：按照《GB 15763.2-2005 建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》进行测试，记录最高耐热温度；
抗冲击性试验：按照《GB 15763.2-2005 建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》的实验方法和合格标准，每100mm增加落球高度，直至试样不合格，记录最大落球高度。
表1 实施例和对比例的钢化玻璃性能测试
本发明的得到的钢化玻璃的性能均能满足GB 15763.2-2005的规定，其中本发明的实施例1为综合性能最佳的实施例。与实施例1相比，实施例4中氧化钇与氧化钽的含量相同，而实施例1中氧化钇的含量小于氧化钽，实施例4的耐温性和抗冲击性都有所降低。实施例5中增大了氧化铋的含量，抗冲击性和耐热冲击性都不如实施例1。而实施例6-8中，改变了淬冷和热浸处理的条件，也会导致抗冲击性和耐热冲击性在一定程度上的降低。实施例9中在热浸处理时降低了降温速率，没有对钢化玻璃的性能带来进一步的提高，反而会降低生产效率。而对比例1中不添加氧化钽，会导致钢化玻璃的耐温性大幅度降低。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种耐高温钢化玻璃，其特征在于，包括以下重量份的原料：石英砂60-80份、二氧化硅10-20份、纯碱10-20份、白云石10-15份、芒硝5-10份、硝酸铈1-2份、氧化铋3-5份、氧化钇4-5份、氧化钽5-6份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温钢化玻璃，其特征在于，按照重量份：氧化铋为氧化钇与氧化钽之和的35%-45%。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温钢化玻璃，其特征在于，按照重量份：氧化钇＜氧化钽。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温钢化玻璃，其特征在于，包括以下重量份的原料：石英砂70份、二氧化硅15份、纯碱15份、白云石12份、芒硝8份、硝酸铈2份、氧化铋4份、氧化钇4份、氧化钽6份。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原料混合均匀后球磨；
S2、加热熔制成玻璃液；
S3、成型后冷却并进行预处理得玻璃基片；
S4、对所述玻璃基片进行淬冷处理；
S5、进行热浸处理，得到耐高温钢化玻璃。
6.根据权利要求5所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述S2中，加热熔制温度为1400-1550℃，使得原料形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃。
7.根据权利要求5所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述S3中，成型后冷却至300-350℃，保温10-15min后自然冷却至室温。
8.根据权利要求5所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述S3中，预处理为包括切割、磨边、清洗、干燥。
9.根据权利要求5所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述S4中，淬冷处理具体为：
将所述玻璃基片以20℃/min升温至150-170℃，保温4-5min；
于2-3min内快速升温至650-700℃，保温4-5min；
于风栅中，吹风20-25s降温至350-380℃，然后再次吹风2-3min，降温至50-80℃，自然冷却至室温。
10.根据权利要求5所述的耐高温钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述S5中，热浸处理具体为：
以10℃/min升温至290-300℃，保温1-2h；
以5℃/min降温至室温。
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- 2022-12-28 CN CN202211693650.XA patent/CN115650580A/zh active Pending
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