具有低铑含量的玻璃陶瓷制造技术

一种具有低铑含量的玻璃陶瓷前体玻璃和玻璃陶瓷，以及一种控制这种玻璃和玻璃陶瓷中铑的量的方法。该前体玻璃和玻璃陶瓷包含约1ppm-约10ppm的铑,且在一些实施方式中,包含约1ppm-约6ppm的铑。减少来自含铑的材料例如合金的铑溶解进入玻璃熔体的控制方法包括通过绕着含铑的材料的外部(不接触玻璃的)表面施加高湿度条件，控制和/或降低含铑的容器/玻璃界面处的氧分压。更低的铑浓度使得铑对玻璃陶瓷白色颜色的着色效果最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请根据35U.S.C.§119要求2013年05月30日提交的美国临时申请系列第61/828895号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。
技术介绍
因为贵金属具有高温性质如强度、韧性、可焊接性、耐氧化性和暴露于形成玻璃的熔体时的相对惰性的组合，贵金属(通常是包含0-20重量％铑的铂合金)广泛用于玻璃熔融槽中。源自贵金属的内含物的形成以及铑的着色效应是令人关注的。如之前所报道，可通过下述方式减缓和潜在地消除玻璃中的铑内含物：控制贵金属的不接触玻璃的表面上的氢分压，以及在玻璃组合物中配料多价氧化物。然而，没有研究来自玻璃熔融过程中所用的贵金属合金的铑溶解以及铑对玻璃或玻璃-陶瓷的着色效应的最小化。概述本专利技术提供具有低铑含量的玻璃陶瓷前体玻璃和玻璃陶瓷，以及提供控制这种玻璃和玻璃陶瓷中铑的量的方法。该前体玻璃和玻璃陶瓷包含约1ppm-约10ppm,且在一些实施方式中,包含约1ppm-约6ppm的铑。减少来自含铑的材料例如合金中的铑溶解进入玻璃熔体的控制方法包括控制和/或降低含铑的容器/玻璃界面处的氧分压。这可通过绕着含铑的材料的外部(不接触玻璃的)表面施加高湿度条件来实现。在一种实施方式中,水蒸气、氧气和氮气的混合物产生所需的湿度和降低(reducing)气氛。更低的铑浓度使得对玻璃陶瓷白色颜色的着色效应最小化。因此，本专利技术的一方面是提供包含约1ppm-约10ppm铑的氧化锂-氧化铝-二氧化硅玻璃陶瓷。在400-700nm的波长范围中，玻璃陶瓷的不透明度是至少85％，且玻璃陶瓷具有CIELAB颜色空间坐标L*、a*和b*，其中L*是至少92且b*是至少-0.3。本专利技术的第二方面提供控制或减少玻璃陶瓷前体玻璃和玻璃陶瓷中溶解的方法。所述方法包括提供前体玻璃的熔体，其中该熔体接触含铑的材料；和将含铑的材料的外部表面暴露于包含水蒸气的气氛,其中该水蒸气抑制铑在熔体中的溶解。从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本专利技术的上述及其他方面、优点和显著特征。附图简要说明图1a的图表显示通过CIELABL*颜色坐标表达的玻璃陶瓷颜色对玻璃陶瓷前体玻璃中的铑浓度的敏感性；图1b的图表显示通过CIELABa*和b*颜色坐标表达的玻璃陶瓷颜色对玻璃陶瓷前体玻璃中的铑浓度的敏感性；图2a是由表1所列的样品形成的玻璃陶瓷的CIELABL*颜色坐标和铑含量的关系图；图2b是由表1所列的样品形成的玻璃陶瓷的CIELABa*颜色坐标和铑含量的关系图；图2c是由表1所列的样品形成的玻璃陶瓷的CIELABb*颜色坐标和铑含量的关系图；和图3示意性地显示玻璃熔体中铑溶解的机理。具体描述在下面的描述中，在图中所示的多个视图中，类似的附图标记表示类似或对应的部分。还应理解，除非另外指出，术语如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是为了方便而采用的词语，不构成对术语的限制。此外，应理解，描述一个基团为包含一组元素中的至少一种和它们的组合的时候，该基团可包含任意数量的所列元素(单独的元素或者这些元素的组合)，或者由任意数量的所列元素(单独的元素或者这些元素的组合)组成，或者主要由任意数量的所列元素(单独的元素或者这些元素的组合)组成。类似的，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。还应理解，本说明书和附图所批露的各种特征可以任意和全部组合来使用。如本文所使用,术语“玻璃”和“多种玻璃(glasses)”同时包含玻璃和玻璃陶瓷。术语“玻璃制品”和“多种玻璃制品(glassarticles)”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的任何物体。应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致所针对的主题的基本功能改变。参见所有附图，并具体参见图1，应理解这些图的目的是描述本专利技术的具体实施方式，这些图不构成对本专利技术的说明书或所附权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。SiO2—Al2O3—Li2O体系中的玻璃陶瓷特征在于在宽的温度范围和氧化硅浓度下的低热膨胀。这些玻璃-陶瓷包含β-石英固溶体或β-锂辉石固溶体作为主要晶相。已知β-锂辉石相机械强度高，且热膨胀几乎为零。高机械强度和低热膨胀以及其它性质例如介电损耗，使得这些玻璃-陶瓷适用于消费电子产品和其它技术应用。玻璃-陶瓷的颜色通常是白色或透明的。消费电子产品应用通常要求颜色在较小范围之内变化的材料。玻璃-陶瓷通过具有所需的组成的玻璃的受控的成核和结晶来形成。成核包括将玻璃加热到成核温度，并允许玻璃在该成核温度下均热，在此过程中在玻璃中形成晶核。结晶包括将玻璃加热到结晶温度，并允许玻璃在该结晶温度下均热，在此过程中晶体在玻璃中生长并沉淀。然后，让所得玻璃陶瓷冷却至室温。玻璃-陶瓷的性质将取决于玻璃组成、成核和结晶参数和玻璃-陶瓷微观结构。因为具有性能特征例如白色的颜色、不透明度、对无线电波透明以及适用于通过离子交换进行化学强化的组合，玻璃陶瓷可用作移动电子装置的组件。这种产品可在使用铂递送系统的平台上生产。然而，为了减少这种产品的熔融和总体制造成本，可使用熔融装置，该熔融装置包含直接加热的铂/铑合金硬件，能在高的玻璃流量下生产高质量的玻璃(即,具有低数目的内含物)。来自合金的铑可溶解于前体玻璃，这产生黄色的脱落物(cast)，并使白色的玻璃陶瓷变色。本文所述的是用于玻璃陶瓷的玻璃前体，该玻璃前体已在包含低含量的铑的含铑的熔融器中处理。具体来说，玻璃前体和所得玻璃陶瓷包含或含有约1ppm-约10ppm的铑,且在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锂‑氧化铝‑二氧化硅玻璃陶瓷，在400‑700nm的波长范围中，所述玻璃陶瓷的不透明度是至少85％，且所述玻璃陶瓷具有CIELAB颜色空间坐标L*、a*和b*，其中L*是至少92且b*是至少‑0.3，以及其中所述玻璃陶瓷包含1ppm‑约10ppm的铑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.30 US 61/828,8951.一种氧化锂-氧化铝-二氧化硅玻璃陶瓷，在400-700nm的波长范围
中，所述玻璃陶瓷的不透明度是至少85％，且所述玻璃陶瓷具有CIELAB颜
色空间坐标L*、a*和b*，其中L*是至少92且b*是至少-0.3，以及其中所
述玻璃陶瓷包含1ppm-约10ppm的铑。
2.如权利要求1所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷是白色
或黑色的。
3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻
璃陶瓷对于约3kHz-约300GHz频率范围的无线电波是透明的。
4.如前述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃
陶瓷体是可离子交换的。
5.如权利要求5所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷是经过
离子交换的，且该玻璃陶瓷具有从玻璃陶瓷的表面延伸到层深度的层,其中
该层的压缩应力是至少300MPa,且其中该层深度是至少约30微米。
6.如前述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，L*是约
92.3-约94,b*是是约0.25到约-0.50,a*是约-0.10到约-0.50。
7.如前述任一项权利要求所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃料
陶瓷包含：约62-约75摩尔％SiO2；约10.5-约17摩尔％Al2O3；约5-约13摩
尔％Li2O；0-...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·比斯瓦斯，付强，D·M·莱恩曼，R·L·斯图尔特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US