一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃及其制备方法技术

一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃，按重量百分比计微晶玻璃的基本组分为：包括65～69%的SiO2、19～20%的Al2O3、3.1～4.2%的Li2O、3～4.5%的B2O3、0.1～0.4%的Na2O、0.1～0.4%的K2O、0.3～0.5%的MgO、0.6～1.4%的BaO、0.6～1.4%的ZnO、1.0～1.7%的TiO2、1.0～1.3%的ZrO2、0.4～0.8%的P2O5、0.3～0.8%的F和0.02～0.3%的CeO2；在基本组分重量为100%的情况下另加入不超过基本组分总重量4%的着色剂。本发明专利技术的彩色微晶玻璃透明度高、膨胀系数超低且能制作大型尺寸或复杂结构的制品。

【技术实现步骤摘要】
一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种Li2O～Al2O3～SiO2系微晶玻璃
，具体地说是涉及一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃及其制备方法，该彩色微晶玻璃及其彩色微晶玻璃制品能够用于极冷极热环境下要求超低膨胀系数、高透明度等的耐热器皿中，适合作为有大型尺寸或者复杂结构的、可安全用于饮食料理行业的微晶玻璃制品，如蒸煮用厨具锅、炒锅、烘烤锅等明火加热的炊具、厨具、餐具和实验室加热器皿。
技术介绍
微晶玻璃是化学成份和熔化要求很高的特定组成玻璃，在一定温度下热处理后变成有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，也称作陶瓷玻璃。它具有低膨胀系数、机械强度高、化学稳定性及热稳定性好、使用温度高及坚硬耐磨等优良性能。由于玻璃组成在很大范围内调整，析出的晶相细小而分布均匀，因为微晶玻璃材料具有许多其它材料无法取代的优越性能。与石英玻璃相比，微晶玻璃由于析出了细小均匀的微晶而具有更好的气密性，并因此获得较高的机械强度；同时，微晶玻璃的膨胀系数可以通过控制晶相的组成在很大范围内进行调节，超低膨胀微晶玻璃的获得是通过玻璃种析出C轴方向为负膨胀的β～锂霞石、β～石英固溶体、α～锂霞石等晶相，与具有正膨胀的参与玻璃相组合而获得接近零膨胀甚至负膨胀的材料，微晶玻璃是通过玻璃在热处理过程中控制晶化而获得有残余玻璃相的多晶固定材料，玻璃中析出的微晶晶相小而分布均匀，使得微晶玻璃材料具有许多其它材料无法取代的优越性能，从而在国防、航空、运输、建筑、生产科研及生活等领域作为结构材料、技术材料、电绝缘材料、光学材料等获得广泛地应用。目前的微晶玻璃，大部分是建筑装饰性材料、工艺制品等，也有一部分是用于电磁炉、微波炉等的加热板盘、烤板等制品（如专利文献1：专利申请号为200510034455.6，专利文献2：专利申请号为200510079037.9），但是该微晶玻璃在其制造过程中玻璃的粘度高，不适合制造压制成型的大型尺寸或者复杂结构的成型制品，比如用于蒸煮用厨具锅等。而且在微晶玻璃的配方中，一般都选用传统的氧化砷和/或者氧化锑作玻璃澄清剂，而存在对环境和玻璃的污染，也不适合于用于饮食料理的炊具、厨具、餐具等加热器皿。其中专利文献1（专利申请号为200510034455.6）公开一种微晶玻璃配方，选用TiO2、ZrO2和P2O5三种晶核剂的组合，改善了晶化温度范围，但没有说明适合制作蒸煮用厨具锅等压制成型的大型尺寸或者复杂结构的微晶玻璃制品。专利文献2（专利申请号为200510079037.9）公开一种微晶玻璃配方，增加了澄清剂氧化砷和氧化锑的比例，改善了透明度。专利文献3（专利申请号为200710029525.8）公开一种微晶玻璃配方，增加了氧化钇，降低了晶化温度。专利文献4（专利申请号为201010184813.2）公开了一种含钕紫红色微晶玻璃配方，以硝酸钕作为着色剂，并提高了氧化锂的含量，降低了玻璃溶制温度。其中钕元素作为核反应废物加以利用。专利文献5（专利申请号为201110118778.9）公开一种微晶玻璃配方，增加了氟元素，以及钾离子交换处理工序。在专利文献2、专利文献3、专利文献4、和专利文献5都选用了氧化砷和或者氧化锑作为澄清剂，无法解决其对环境和玻璃的污染问题，该种微晶玻璃制品难以作为用于饮食料理行业的炊具、厨具、餐具等加热器皿；亦难以作为制作蒸煮用厨具锅等压制成型的大型尺寸或者复杂结构的微晶玻璃制品。常规的微晶玻璃都是乳白色或黑色，且多为半透明色，由于产品色泽单调，难以满足现代消费人群对炊具、厨具、餐具等产品在使用功能和外观艺术方面的双重要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种适宜制作大型尺寸或者复杂结构的超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃及其制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃，包括基础玻璃、晶核剂、澄清剂和着色剂，其特征在于：按重量百分比计微晶玻璃的基本组分为：包括65～69%的SiO2、19～20%的Al2O3、3.1～4.2%的Li2O、3～4.5%的B2O3、0.1～0.4%的Na2O、0.1～0.4%的K2O、0.3～0.5%的MgO、0.6～1.4%的BaO和0.6～1.4%的ZnO组成的基础玻璃，1.0～1.7%的TiO2、1.0～1.3%的ZrO2、0.4～0.8%的P2O5和0.3～0.8%的F组成的晶核剂，以及0.02～0.3%的CeO2作为澄清剂，CeO2的掺入使得该微晶玻璃的可见光透过率在厚度不超过4mm时不小于94.0%；在上述基本组分重量为100%的情况下另加入不超过基本组分总重量4%的着色剂，着色剂为SrO、Y2O3、V2O5、Cr2O3、La2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、Ni2O3、CuO中的一种或一种以上的混合物；上述玻璃原料经熔融、成型、晶化处理即可得到含有的β-石英固溶体的成分为Li2O-Al2O3-2SiO2的彩色微晶玻璃。上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2与SiO2的含量之比CeO2/SiO2为0.0003～0.0043；上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2与Al2O3的含量之比CeO2/Al2O3为0.0010～0.0158。上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2、SiO2、Al2O3三者的重量百分含量之和CeO2+SiO2+Al2O3=85.1～88.3%。一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述的制备方法按下述步骤进行：（1）按照彩色微晶玻璃的配方配料；（2）混合；（3）熔融：将固态玻璃原料投入熔融温度为1400～1500℃的熔融炉并保持24小时以上，即得熔解的高温玻璃原液；（4）冷却：将高温玻璃原液冷却至1300～1330℃；（5）成型：采用模具设备将冷却后的高温玻璃原液压制成型为玻璃原片，成型温度为1250～1300℃；（6）退火处理：将玻璃原片放入退火炉进行退火处理，退火炉采取阶梯式降温，设定温度600～500℃，时间30分钟以上，然后缓慢的自然冷却至室温，即得到消除了热应力的玻璃原片；（7）热处理：将玻璃原片放入高温炉里进行热处理，热处理结束后即可在玻璃原片中生成均一的低膨胀β-石英固溶体微晶，获得具有超低膨胀系数高透明度特性的彩色微晶玻璃；（8）修边；（9）检验；（10）印花；（11）烘干；（12）成品检验；（13）包装；（14）入库。所述的步骤（3）中的熔融炉为电熔炉或坩埚炉或火焰炉。所述的步骤（3）中的熔融过程中通过澄清剂CeO2除去固态玻璃原料熔解时产生的气泡和异物。所述的步骤（6）中的退火自然冷却时间不低于1小时。所述的步骤（7）中的热处理过程分为微晶核析出和微晶成长两个阶段，微晶核析出阶段所需的温度为550～650℃，持续时间为1～3h；微晶成长阶段所需的温度为700～750℃，持续时间为1～2h。所述的步骤（5）中的成型能将高温玻璃原液压制成型为具有大型尺寸或者复杂结构的、能用于饮食料理行业的炊具、厨具、餐具和实验室加热器皿用玻璃制品原片。本专利技术相比现有技术有如下优点：1、本专利技术选用廉价稀土环保型玻璃澄清剂CeO2代替传统的氧化砷和氧化锑，CeO2在玻璃高温熔融时能分解出氧，是一种强氧化剂，具有澄清作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃，包括基础玻璃、晶核剂、澄清剂和着色剂，其特征在于：按重量百分比计微晶玻璃的基本组分为：包括65～69%的SiO2、19～20%的Al2O3、3.1～4.2%的Li2O、3～4.5%的B2O3、0.1～0.4%的Na2O、0.1～0.4%的K2O、0.3～0.5%的MgO、0.6～1.4%的BaO和0.6～1.4%的ZnO组成的基础玻璃，1.0～1.7%的TiO2、1.0～1.3%的ZrO2、0.4～0.8%的P2O5和0.3～0.8%的F组成的晶核剂，以及0.02～0.3%的CeO2作为澄清剂，CeO2的掺入使得该微晶玻璃的可见光透过率在厚度不超过4mm时不小于94.0%；在上述基本组分重量为100%的情况下另加入不超过基本组分总重量4%的着色剂，着色剂为SrO、Y2O3、V2O5、Cr2O3、La2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、Ni2O3、CuO中的一种或一种以上的混合物；上述玻璃原料经熔融、成型、晶化处理即可得到含有的β‑石英固溶体的成分为Li2O‑Al2O3‑2SiO2的彩色微晶玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种超低膨胀系数高透明度的彩色微晶玻璃的制备方法，其特征在于：该彩色微晶玻璃包括基础玻璃、晶核剂、澄清剂和着色剂，按重量百分比计微晶玻璃的基本组分为：包括65～69%的SiO2、19～20%的Al2O3、3.1～4.2%的Li2O、3～4.5%的B2O3、0.1～0.4%的Na2O、0.1～0.4%的K2O、0.3～0.5%的MgO、0.6～1.4%的BaO和0.6～1.4%的ZnO组成的基础玻璃，1.0～1.7%的TiO2、1.0～1.3%的ZrO2、0.4～0.8%的P2O5和0.3～0.8%的F组成的晶核剂，以及0.02～0.3%的CeO2作为澄清剂，CeO2的掺入使得该微晶玻璃的可见光透过率在厚度不超过4mm时不小于94.0%；在上述基本组分重量为100%的情况下另加入不超过基本组分总重量4%的着色剂，着色剂为SrO、Y2O3、V2O5、Cr2O3、La2O3、MnO2、Fe2O3、Co2O3、Ni2O3、CuO中的一种或一种以上的混合物；上述玻璃原料经熔融、成型、晶化处理即可得到含有的β-石英固溶体的成分为Li2O-Al2O3-2SiO2的彩色微晶玻璃；上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2与SiO2的含量之比CeO2/SiO2为0.0003～0.0043；上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2与Al2O3的含量之比CeO2/Al2O3为0.0010～0.0158；上述彩色微晶玻璃组分中的CeO2、SiO2、Al2O3三者的重量百分含量之和CeO2+SiO2+Al2O3=85.1～88.3%；所述的制备方法按下述步骤进行：（1）按照彩色微晶玻璃的配方配料；（2）混合；（3）熔融：将固态玻璃原料投入熔融温度为1400～1500℃的熔融炉并保持24小时以上，即得熔解的高温玻璃原液；（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋达光，
申请(专利权)人：蒋达光，
类型：发明
国别省市：江苏;32