一种低膨胀环保型乳白玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低膨胀环保型乳白玻璃及其制备方法，其制备原料包括如下质量百分比的组分：石英砂52％～56％、氧化铝4％～5％、氧化锆3.5％～4％、氧化钨7％～8％、磷酸氢铵2％～2.5％、碳酸钠12.5％～14％、碳酸钙6％～7％、五水硼砂2.5％～3％、碳酸镁5％～6％。本发明专利技术通过熔铸法来制备低膨胀环保型乳白玻璃，获得的乳白玻璃耐温急变性不低于200，热膨胀系数优于1×10

A Low Expansion Environment-friendly Milky White Glass and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种低膨胀环保型乳白玻璃及其制备方法
本专利技术属于玻璃制备
，具体涉及一种低膨胀环保型乳白玻璃及其制备方法。
技术介绍
乳白玻璃又称微晶玻璃或陶瓷玻璃。传统的乳白玻璃常用的乳浊剂为氟化物，氟化物以其乳浊稳定、价格低廉等优势一举成为生产乳浊玻璃的主要乳浊剂。但氟化物乳浊剂污染环境，危害操作人员的身体健康；对耐火材料腐蚀严重，一般溶制含氟乳浊玻璃的密炉寿命只有一年左右；氟的挥发还会导致料方不稳、原料浪费。环保型乳白玻璃在生产中其环保型的挥发小，对环境的危害小，对窑炉的侵蚀小，从而使窑炉的使用寿命得到延长，这大大节约了生产成本。但是，环保型乳白玻璃在熔融时所需要的熔融温度高，以及乳浊稳定性差(耐温急变性不稳定且低)。本专利技术的目的在于开发无氟环保、热性能优异的乳白玻璃，必将推动行业的科技进步，给企业带来巨大的经济效益和社会效益。随着材料科学的迅速发展，研究和开发低膨胀或零膨胀材料，可以显著提高材料的抗热冲击性能，延长材料的使用寿命。本专利技术将负热膨胀材料作为填充相与正热膨胀的玻璃基体进行复合，制备低热膨胀系数的乳白玻璃。立方相ZrW2O8在-100～780℃的宽温度区间内始终保持负热膨胀特性，平均膨胀系数为-8.7×10-6/K，且表现为各向同性。但ZrW2O8热力学稳定的温度范围窄，只在1105～1257℃之间热力学稳定，低于此温度，在780～1105℃之间将分解成ZrO2和WO3；高于此温度将形成ZrO2-WO3的无定形玻璃态。此外基体材料在冷却时，如对温度不加控制，析出的磷酸盐晶粒就会长成枝蔓状和羽毛状，甚至长成大的星状结晶，也有可能无法实现低膨胀的目标，所以低膨胀环保型玻璃除了在成分配方上严格控制比例和纯度，特别要注意其乳浊温度与成形、加工和相变的温度范围相匹配。通过将负热膨胀材料作为填充相与正热膨胀的玻璃基体进行复合，制备低热膨胀系数环保型乳白玻璃，不仅工艺简单，器件质量稳定，还具有很强的实用性和推广性。
技术实现思路
专利技术目的：为提高环保型乳白玻璃的耐温急变性，降低热膨胀系数，本专利技术要解决的技术问题是提供一种低膨胀环保型乳白玻璃。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法。技术方案：通过将负热膨胀材料作为填充相与正热膨胀的玻璃基体进行复合，来制备低膨胀环保型乳白玻璃。一种低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，其制备原料包括如下质量百分比的组分：2、根据权利要求1所述的一种低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，其特征在于，每种组分原料的粒径不大于120微米。3、权利要求1或2所述的低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按重量百分比：石英砂52％～56％、氧化铝4％～5％、氧化锆3.5％～4％、氧化钨7％～8％、磷酸氢铵2％～2.5％、碳酸钠12.5％～14％、碳酸钙6％～7％、五水硼砂2.5％～3％、碳酸镁5％～6％进行配料，经球磨混合后，过200目筛。(2)将步骤(1)中的混合物投入坩埚中进行高温熔化，经过澄清和均化，再进行冷却；(3)将步骤(2)中经过冷却的溶体，浇注到模具中，得到定型的乳白玻璃；(4)将步骤(3)中定型的乳白玻璃送到炉中进行随炉冷却，使乳白玻璃进一步微晶化，得到经过微晶化的乳白玻璃；(5)将步骤(4)得到的微晶化的乳白玻璃进行退火处理。步骤(2)中，所述高温熔化的温度为1440℃～1460℃。步骤(2)中，所述的冷却温度为1105℃～1257℃，优选冷却温度为1150℃～1220℃，待均温后，保持5～10分钟。步骤(3)中，所述定型的乳白玻璃温度不高于750℃。步骤(4)中，所述的随炉冷却，其冷却速度为2～10℃/min，优选冷却速度为3～5℃/min，由750℃降温至50℃。有益效果：本专利技术乳白玻璃具有环保、低热膨胀系数、耐温急变性等特点，产品的质量得到了有效提高。通过本生产工艺制得的产品各项性能指标均能满足欧盟最新制定的绿色环保标准，且产品的白度不低于78，耐温急变性不低于200，热膨胀系数优于1×10-7K-1，具有较好的质量稳定性，有望替代传统瓷器。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作出详细阐述。实施例1本实施例的制备低膨胀环保型乳白玻璃原料配方为(重量百分比)：石英砂52％、氧化铝5％、氧化锆3.5％、氧化钨8％、磷酸氢铵2.5％、碳酸钠14％、碳酸钙7％、五水硼砂3％、碳酸镁5％。其中，所述原料的粒径不大于120微米，优选地，原料粒径为80～100微米。将玻璃原料进行充分混合，通过熔铸法制备得到乳白玻璃。上述一种低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，还包括以下步骤：(1)按重量百分比：石英砂52％、氧化铝5％、氧化锆3.5％、氧化钨8％、磷酸氢铵2.5％、碳酸钠14％、碳酸钙7％、五水硼砂3％、碳酸镁5％。所有原料按上述重量百分比称取后，均匀混合，经球磨机球磨15分钟后，过200目筛。(2)将步骤(1)中的配料投入坩埚中进行高温熔化，经过澄清和均化，再进行冷却；(3)将步骤(2)中经过冷却的溶体，浇注到成型模具中得到所需形状的试样；(4)将步骤(3)中定型好的乳白玻璃送到炉中进行热处理，使其在乳白玻璃的基础上进一步微晶化，得到经过微晶化的乳白玻璃；(5)将步骤(4)得到的乳白玻璃进行退火处理。步骤(2)中，熔化温度为1440℃～1460℃，冷却温度为1200℃～1250℃。步骤(4)中，微晶化的条件是750℃～50℃，随炉冷却，也可实现控温冷却，冷却速度控制在2～10℃/min范围内(优选地，冷却速度控制在3～5℃/min)。步骤(5)中，退火温度为500℃～550℃，(优选地，520℃～540℃)时间为1小时。本专利技术获得的乳白玻璃在0℃～150℃间的热膨胀系数为8.1×10-8K-1，与不添加ZrO2和WO3的乳白玻璃相比，热膨胀系数下降1～2个数量级(6.3～6.5×10-6K-1)，且乳白玻璃的综合性能较好。实施例2本实施例的制备低膨胀环保型乳白玻璃原料配方为(重量百分比)：石英砂53％、氧化铝4.5％、氧化锆4％、氧化钨8％、磷酸氢铵2％、碳酸钠13.5％、碳酸钙6.5％、五水硼砂3％、碳酸镁5.5％。其中，所述原料的粒径不大于120微米，优选地，原料粒径为80～100微米。将玻璃原料进行充分混合，通过熔铸法制备得到乳白玻璃。上述一种低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，还包括以下步骤：(1)按重量百分比：石英砂53％、氧化铝4.5％、氧化锆4％、氧化钨8％、磷酸氢铵2％、碳酸钠13.5％、碳酸钙6.5％、五水硼砂3％、碳酸镁5.5％。所有原料按上述重量百分比称取后，均匀混合，经球磨机球磨15分钟后，过200目筛。(2)将步骤(1)中的配料投入坩埚中进行高温熔化，经过澄清和均化，再进行冷却；(3)将步骤(2)中经过冷却的溶体，浇注到成型模具中得到所需形状的试样；(4)将步骤(3)中定型好的乳白玻璃送到炉中进行热处理，使其在乳白玻璃的基础上进一步微晶化，得到经过微晶化的乳白玻璃；(5)将步骤(4)得到的乳白玻璃进行退火处理。步骤(2)中，熔化温度为1440℃～1460℃，冷却温度为1200℃～1250℃。步骤(4)中，微晶化的条件是750℃～50℃，随炉冷却，也可实现控温冷却，冷却速度控制在2～10℃/min范围内(优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低膨胀环保型乳白玻璃，其特征在于，其制备原料包括如下质量百分比的组分：石英砂    52%～56%氧化铝    4%～5%氧化锆    3.5%～4%氧化钨    7%～8%磷酸氢铵  2%～2.5%碳酸钠    12.5%～14%碳酸钙    6%～7%五水硼砂  2.5%～3%碳酸镁    5%～6%。

【技术特征摘要】
1.一种低膨胀环保型乳白玻璃，其特征在于，其制备原料包括如下质量百分比的组分：石英砂52%～56%氧化铝4%～5%氧化锆3.5%～4%氧化钨7%～8%磷酸氢铵2%～2.5%碳酸钠12.5%～14%碳酸钙6%～7%五水硼砂2.5%～3%碳酸镁5%～6%。2.根据权利要求1所述的低膨胀环保型乳白玻璃，其特征在于，每种组分原料的粒径不大于120微米；优选地，原料粒径为80～100微米。3.根据权利要求1所述低膨胀环保型乳白玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按重量百分比：石英砂52%～56%、氧化铝4%～5%、氧化锆3.5%～4%、氧化钨7%～8%、磷酸氢铵2%～2.5%、碳酸钠12.5%～14%、碳酸钙6%～7%、五水硼砂2.5%～3%、碳酸镁5%～6%进行配料，经球磨混合后，过200目筛。（2）将步骤（1）中的混合物投入坩埚中进行高温熔化，经过澄清和均化，再进行冷却；（3）将步骤（2）中经过冷却的溶体，浇注到模具中，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广宏，李春波，丁红燕，赵恺志，林岳宾，丁浩，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32