本发明专利技术涉及制备一种基本上板形的玻璃陶瓷制品的方法，其具有改进的抗温差能力或强度。该玻璃陶瓷制品含有热液石英混合晶体（ＫＭＫ）或高温石英混合晶体（ＨＱＭＫ）及热液石英混合晶体（ＫＭＫ），所述方法包括以２０Ｋ／ｍｉｎ－１５０Ｋ／ｍｉｎ，优选大于１５Ｋ／ｍｉｎ的加热速率加热高温石英混合晶态的玻璃陶瓷制品以形成热液石英混合晶体。这种高加热速率提高了抗温差能力。
Process for the preparation of glass ceramic articles
The present invention relates to a method for producing a substantially plate-shaped glass ceramic product having improved resistance to temperature difference or strength. The glass ceramics containing keatite mixed crystals (KMK) or high temperature quartz mixed crystal (HQMK) and keatite mixed crystals (KMK), the method includes using 20K / min - 150K / min glass ceramic products, preferably greater than 15K / min heating rate high temperature quartz mixed crystal to form keatite mixed crystals. This high heating rate increases the resistance to temperature difference.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备其内部至少一部分具有热液石英混合晶相的玻璃陶瓷制品的方法。
技术介绍
众所周知，Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃可以转化为以高温石英(high quartz)混合晶体(HQMK)和/或热液石英混合晶体(KMK)为主要晶相的玻璃陶瓷制品。这种玻璃陶瓷的制备以几个阶段进行。为了消除热应力，在熔融和热成型之后，通常将玻璃冷却至转变温度(Tg)区域的温度。之后，将该材料进一步冷却至室温。起始玻璃在第二控制温度处理下结晶并转化为玻璃陶瓷制品。这种陶瓷化发生在多阶段温度过程中，其中晶核通常由TiO2-或ZrO2/TiO2混合晶体通过600-800℃温度下的成核(nuclei formation)来制备。SnO2和V2O5也可以参与成核过程。在约700-900℃的结晶温度加热期间，高温石英混合晶体从这些核中生长。由于具有小于100nm的小晶体粒度，制得了具有高温石英混合晶相的光学透明玻璃陶瓷。取决于材料或生产过程的温度和时间，可以通过降低成核含量或成分来制备基于高温石英混合晶体的较大晶体和相应的半透明玻璃陶瓷。在约900℃-1250℃范围的进一步加热过程中，高温石英混合晶体进一步转化成热液石英混合晶体。结构相变的温度和时间条件取决于组成。向热液石英混合晶体的转化与晶体的生长联系在一起，即，增加晶体尺寸，借此增加光散射的发生，即，光的透射逐渐降低。由于这些原因，玻璃陶瓷制品逐渐半透明，最终不透明。由Li2O-Al2O3-SiO2系(LAS系)制备的玻璃陶瓷的关键特性是材料的可制备性，对于除残余玻璃相外，热液石英混合晶体作为主要的晶相的材料，该玻璃陶瓷在从室温到700℃的温度下具有低于1.5×10-6K-1的最低热膨胀系数(TAK)。除了残余的玻璃相以外，以高温石英混合晶体为主要晶相的玻璃陶瓷是即使在这个温度范围中TAK低于0.3×10-6K-1的材料，因而热膨胀接近于零。由于热膨胀低，所以以HQMK为主晶相的玻璃陶瓷具有优异的温差强度(temperature difference strength，TUF)和抗变温能力(temperature changeresistance)。以高温石英混合晶体作主要晶相的透明玻璃陶瓷可用作，例如，阻燃玻璃、烟囱(chimney)窗口、数字保护单元的反射体(卷轴机(beamer))或用作烹饪器皿。对于用作烹饪表面，期望光透射率降低到50％以下，以避免观察到烹饪表面(例如感应烹饪表面)下面的仪器，并使辐射体、卤素加热体和玻璃加热器的光辐射降低到期望值。例如通过用有色的金属氧化物对透明玻璃陶瓷染色和通过将玻璃陶瓷转化为半透明或不透明来实现光透射的降低。用高温石英混合晶体作主要晶相的玻璃陶瓷非常广泛地用于烹饪表面。因为它在室温至700℃之间具有低于0.3×10-6K-1的低热膨胀系数(TAK)，这些玻璃陶瓷具有大于800℃的显著抗温差能力或强度(temperature differenceresistance or strength，TUF)，这满足了烹饪表面的所有要求。高TUF是烹饪表面必不可少的特性。通过大功率的卤素加热体(halogenheating body)或辐射加热体将烹饪区的材料加热至高温。为保证迅速烹饪需要这种高温。当然温度限制器将加热体控制在大约560℃以上，但是在非正常的使用期间，例如空罐加热或当烹饪区只有部分地覆盖，玻璃陶瓷烹饪表面温度能高达约700℃和更高。玻璃陶瓷约1.5W/mK的低热导率保证接近烹饪区的温度迅速降低，并使它们的边缘保持冷却。出于安全和节省能量的考虑，这是非常理想的。由于加热的烹饪区和冷的周围区的结合，要求辐射加热或气体加热的烹饪表面材料具有700℃和更高温度的TUF。由于在热负荷下产生高热诱导应力，因而材料由于表面损坏如擦伤而导致的损坏的危险增加。热液石英混合晶体作为主要晶相的玻璃陶瓷的烹饪表面到目前为止没有发现广泛的应用。因为当高温石英混合晶体玻璃陶瓷转化成热液石英混合晶体玻璃陶瓷时，热膨胀系数(TAK)增加。在20-700℃之间的TAK增加到值σ，该值主要在0.5×10-6K-1以上。尤其是熔化良好而且抗失透的组合物具有高的热膨胀系数。就这些组合物而言，不能获得用于现代烹饪表面系统的足够TUF，因为这些现代烹饪表面系统具有高功率的加热体。美国专利US4,977,110描述了一种不透明的玻璃陶瓷，其具有热液石英混合晶体作为主要晶相，并用氧化铈染为米色(beige)。从约750-850℃的成核温度开始，通过在约1025-1175℃的温度段结晶来制备。加热速率总计最高4K/min。在最大温度下的保持时间(holding time)总计1小时。获得的玻璃陶瓷在0-300℃之间具有1.5×10-6K-1的非常高的热膨胀系数(TAK)。美国专利US5,491,115描述了一种基于热液石英混合晶体的不透明的玻璃陶瓷，用氧化铁和氧化钴将其染成深蓝。该玻璃陶瓷通过以下方法制备，首先以5K/min的加热速率加热至800-850℃的成核温度。之后，以5K/min的加热速率将其加热至900℃的结晶温度。并在这个温度下保持45-60分钟。在一个附加步骤中，在冷却玻璃陶瓷之前，以5K/min的加热速率将温度升高至1150℃的转化温度。为了增加玻璃陶瓷板的破坏强度，到目前为止，已经控制了陶瓷化工艺，并且选择的玻璃组成使热液石英混合晶体在玻璃陶瓷的内部作为主要的晶相存在，而高温石英混合晶体是表面层的晶相。这例如在美国专利US4,218,512和4,211,820、WO99/06334 A1或EP1170264 A1中公开。由于高温石英混合晶体的热膨胀低于热液石英混合晶体的热膨胀，在玻璃陶瓷晶体冷却期间，诱发压缩张力或应力，这抵消了使用期间由较小表面损坏产生的强度损失。按照美国专利US4,211,820和EP1170264 A1的制备方法，在加热至650-760℃或675-725℃的成核温度之后，在760-850℃或825-950℃的温度范围进行结晶。因为热液石英混合晶相已经在结晶期间生成。按照US4,218,512，将温度依次升高到593℃、752℃和880℃的不同等级，并在每个等级上保持两个小时。按照WO99/06334，依次重复几个温度循环，但是每一个循环都有一个不同的最大温度。在约20分钟的670-800℃的成核阶段以后，在15-30分钟内将温度增加至1050-1070℃的最大温度，并保持11-29分钟。最大温度越高，保温时间成比例地变短。该专利中公开的最大加热速率低于或等于10K/min。EP1170264A1公开了抗温差能力或强度(TUF)的数据。该EP参考文献的玻璃陶瓷材料的TUF值＞650℃，优选＞700℃。此外，按照EP1170264A1制备的样品具有＞18cm(在一个球落体试验中用200g重的钢球测试的平均破坏高度)的抗冲击性。通常情况下，通过适当的回火获得抗冲击性。公开的TUF涉及材料常数。该文描述了通过特定的陶瓷化获得TUF的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，该方法有助于制备整体或部分转化为热液石英混合晶体的玻璃陶瓷，其具有高的机械稳定性，并由此适用于提供玻璃陶瓷烹饪表面。本专利技术进一步的目的是提供一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备基本上板形的玻璃陶瓷制品的方法，所述的玻璃陶瓷制品含有热液石英混合晶体（ＫＭＫ）或含有高温石英混合晶体（ＨＱＭＫ）及所述的热液石英混合晶体（ＫＭＫ），所述方法包括以２０Ｋ／ｍｉｎ－１５０Ｋ／ｍｉｎ的加热速率加热高温石英混合晶态的玻璃陶瓷制品以形成所述的热液石英混合晶体。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：O白克，F格比尔，C卢斯，B露丁格，F施巴斯，M布格，I科斯摩斯，W肖米鲍尔，M穆勒尔，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。