一种碱铝硅玻璃制造技术

本发明专利技术公开一种碱铝硅玻璃，按照摩尔百分比计，所述碱铝硅玻璃包括以下组分：12～15％的第一氧化物、73～80％的第二氧化物、4～6％的氧化硼、4～6％的第三氧化物；其中，所述第一氧化物包括氧化锂、氧化钠和氧化钾；所述第二氧化物包括二氧化硅和氧化铝；所述第三氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锶、氧化铅、氧化锌和氧化铬中的至少一种。本发明专利技术旨在提供一种易熔、低膨胀和低表面张力的碱铝硅玻璃。低膨胀和低表面张力的碱铝硅玻璃。

【技术实现步骤摘要】
一种碱铝硅玻璃


[0001]本专利技术涉及玻璃
，具体涉及一种碱铝硅玻璃。

技术介绍

[0002]20世纪30年代碱铝硅玻璃专利技术至今已有近一百年历史，由于该玻璃系统中富含氧化铝，一般氧化铝质量含量大于5wt％，最高可达35％，氧化铝可以赋予玻璃较好的力学性能，因此碱铝硅玻璃专利技术之初主要用于燃烧管、光源、水位计、航空风挡等产品，但是氧化铝的熔点高达2050℃，表面张力因子高达620mN/m，导致该类玻璃熔化成型十分困难，氧化铝质量含量一旦超过15％，熔化温度普遍超过1600℃，相比普通钠钙玻璃1450℃熔化温度高出150℃。另外该类玻璃的熔体表面张力通常为380mN/m～410mN/m，而普通钠钙玻璃的表面张力仅为330mN/m，表面张力增大对于玻璃液排除气泡、消除条纹以及玻璃成型展薄均带来不利影响，因此氧化铝对于电子信息显示类玻璃的超薄成型产生极大的危害和影响，一般表面张力表现为内聚作用力，使熔体或液体表面积趋于缩小化，如果玻璃熔体进行超薄(厚度0.1mm
‑
1.1mm)或极薄(小于0.10mm)成型时，必须施加外力克服表面张力向内作用，因此碱铝硅玻璃的超薄或极薄成型变得十分困难。
[0003]现有技术为了促进氧化铝的熔化，一般期望使用大量碱金属氧化物(例如氧化锂、氧化钠和氧化钾中的一种或三种任意组合)来获得助熔效果，当碱金属氧化物加入量较少时，助熔效果一般；碱金属氧化物加入量较大时，会造成玻璃三维网络结构遭到很大破坏，桥氧数量大幅减少，非桥氧数量增多，玻璃网络结构变得疏松，玻璃综合理化性能变差，比如膨胀系数变大，化学稳定性变差，因此大量使用碱金属氧化物来获得助熔效果实际上并不可取。
[0004]另外在大量使用碱金属氧化物时，表面张力并没有得到明显降低，表面张力依然维持在350mN/m
‑
370mN/m的较高水平。另外大量使用碱金属氧化物也还会使玻璃线热膨胀系数α从通常(8.0
‑
9.0)
×
10
‑6/℃增长到(9.0
‑
11.0)
×
10
‑6/℃，意味玻璃熔体进行熔融冷却成型过程中将产生较大的体积变化ΔV，体积变化一般表现为体积收缩效应，体积变化ΔV一般为3αΔT(ΔT从供料成型温度到室温区间的温度变化，一般在1000℃～1300℃)，在碱铝硅玻璃冷却成型过程中，熔体表面相对中心产生更为急剧温度变化，因此熔体表面收缩变化率高于熔体中心收缩变化率，导致成型后的玻璃制品表面形成微观裂纹，这些微观裂纹将导致玻璃制品的弯曲强度、抗拉强度、抗压强度等力学性能变差。
[0005]总而言之，碱铝硅玻璃专利技术至今没有得到广泛应用和快速发展，主要还是受到自身所含氧化铝和碱金属氧化物成分的限制，导致了熔化温度高，不好熔化；表面张力大，不好澄清和超薄成型；膨胀系数大导致收缩变形大，诱发表面生成微小裂纹，造成在弯曲作用下力学性能变差，如果制备柔性玻璃，会导致其弯折疲劳性能不佳。如何提供一种易熔、低膨胀、低表面张力、高化学稳定性的玻璃是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提出一种碱铝硅玻璃，旨在提供一种易熔、低膨胀和低表面张力的碱铝硅玻璃。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出的一种碱铝硅玻璃，按照摩尔百分比计，所述碱铝硅玻璃包括以下组分：
[0008]12～15％％的第一氧化物、73～80％的第二氧化物、4～6％的氧化硼、4～6％的第三氧化物；
[0009]其中，所述第一氧化物包括氧化锂、氧化钠和氧化钾；
[0010]所述第二氧化物包括二氧化硅和氧化铝；
[0011]所述第三氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锶、氧化铅、氧化锌和氧化铬中的至少一种。
[0012]可选地，所述第三氧化物包括氧化镁和氧化锌；
[0013]在所述碱铝硅玻璃中，所述氧化镁的摩尔百分比为2.4～3.6％，所述氧化锌的摩尔百分比为1.6～2.4％。
[0014]可选地，所述氧化硼、所述氧化镁和所述氧化锌的摩尔比为5：3：2。
[0015]可选地，在所述第一氧化物中，所述氧化锂、氧化钠和所述氧化钾的摩尔比为13：6：1。
[0016]可选地，在所述碱铝硅玻璃中，所述氧化锂的摩尔百分比为7.8～9.75％，所述氧化钠的摩尔百分比为3.6～4.50％，所述氧化钾的摩尔百分比为0.6～0.75％。
[0017]可选地，在所述碱铝硅玻璃中，所述氧化铝的摩尔百分比为9～13％，所述二氧化硅的摩尔百分比为60～71％。
[0018]可选地，在所述氧化硅、所述氧化锂和所述氧化硼中，硅原子、铝原子和硼原子的摩尔之和与氧原子的摩尔的比为1：(2.020～2.053)。
[0019]可选地，在所述碱铝硅玻璃中，所述第三氧化物与所述第一氧化物的摩尔比为1：(2.5～3.75)。
[0020]可选地，在所述碱铝硅玻璃中，所述第一氧化物与所述氧化铝的摩尔的比为(1.15～1.50)：1。
[0021]可选地，所述氧化硼和所述氧化锂的摩尔比为1：(1.63～2.44)。
[0022]本专利技术技术方案中，以二氧化硅和氧化铝为基底，作为构成碱铝硅玻璃的核心物质，二氧化硅是重要的碱铝硅玻璃形成体氧化物，在碱铝硅玻璃中以硅氧四面体结构单元[SiO4]形成不规则的连续网络，成为玻璃结构中的基本骨架，二氧化硅的作用是提高碱铝硅玻璃的力学、热学、电学、化学稳定性、热稳定性，能够降低碱铝硅玻璃的热膨胀系数和密度；同时，氧化铝作为碱铝硅玻璃的中间体氧化物，有利于增大碱铝硅玻璃网络孔隙，减小离子迁移阻力，进行化学强化时，能够有效促进CS和DOL同步增加；氧化钠是碱铝硅玻璃网络外体氧化物，能提供游离氧使碱铝硅玻璃结构中的O/Si比值增加，使碱铝硅玻璃网络结构发生断键，从而可以降低玻璃的黏度，使玻璃更加易于熔化，氧化钾和氧化锂也是玻璃网络外体氧化物，能够有效降低玻璃粘度，使得玻璃更加易于熔化；此外，碱铝硅玻璃的网络核心元素包括硅元素和铝元素，硅元素和铝元素所形成的网络基本结构单元分别为[SiO4]和[AlO4]，但是两者结构单元的体积相差较大，会导致碱铝硅玻璃中网络单元对一些碱金
属离子(例如Li
+
、Na
+
和K
+
)迁移阻力降低，使得它们更加容易迁移，导致碱铝硅玻璃的化学稳定性降低，为了阻塞碱铝硅玻璃的网络孔隙，碱铝硅玻璃中还添加有氧化硼，氧化硼能够形成[BO4]四面体氧化物，在碱铝硅玻璃中优先与[SiO4]相连，这样[BO4]可以单独组成网络连接，弥补[AlO4]与[SiO4]连接空隙，从而增强碱铝硅玻璃的化学稳定性；同时，第三氧化物作为碱铝硅玻璃中的网络外体氧化物，能够降低碱铝硅玻璃的高温黏度、增加低温黏度，促进均匀性。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱铝硅玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比计，所述碱铝硅玻璃包括以下组分：12～15％的第一氧化物、73～80％的第二氧化物、4～6％的氧化硼、4～6％的第三氧化物；其中，所述第一氧化物包括氧化锂、氧化钠和氧化钾；所述第二氧化物包括二氧化硅和氧化铝；所述第三氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化锶、氧化铅、氧化锌和氧化铬中的至少一种。2.如权利要求1所述的碱铝硅玻璃，其特征在于，所述第三氧化物包括氧化镁和氧化锌；在所述碱铝硅玻璃中，所述氧化镁的摩尔百分比为2.4～3.6％，所述氧化锌的摩尔百分比为1.6～2.4％。3.如权利要求2所述的碱铝硅玻璃，其特征在于，所述氧化硼、所述氧化镁和所述氧化锌的摩尔比为5：3：2。4.如权利要求1所述的碱铝硅玻璃，其特征在于，在所述第一氧化物中，所述氧化锂、氧化钠和所述氧化钾的摩尔比为13：6：1。5.如权利要求4所述的碱铝硅玻璃，其特征在于，在所述碱铝硅玻璃中，所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军锋，
申请(专利权)人：安徽汉柔光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：