一种高透明高耐热微晶玻璃及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高透明的超低膨胀、高耐热微晶玻璃。其特征在于成分（以重量百分比计）为：Ｌｉ↓［２］Ｏ：３．０～５．０％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：２０～２４％；ＳｉＯ↓［２］：５８～６５％；Ｎａ↓［２］Ｏ：０．５～１．０％；Ｋ↓［２］Ｏ：０．５～１．０％；ＭｇＯ：０．５～１．０％；ＢａＯ：１．０～２．０％；ＺｎＯ：１．０～２．０％；Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］：２～４％；ＴｉＯ↓［２］：０～２％；ＺｒＯ↓［２］：０～２％；Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］：０．５～１％；Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］：１～２％。所述微晶玻璃的膨胀系数为－２．０～５．０×１０↑［－７］／℃，可见光范围平均透过率达９３％以上，抗弯强度超过１５０Ｍｐａ，冲击韧性达２．０ＭＰａ.ｍ↑［１／２］。本发明专利技术生产制造的微晶玻璃可以广泛的应作防火玻璃、防弹玻璃、耐热炉窗玻璃以及高温器件等领域，其制品具有高透明、高耐热、高强度、高韧性以及使用寿命长等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玻璃生产制造
，主要涉及一种热膨胀系数极低、透光率高的 耐热系列微晶玻璃。
技术介绍
高透明、高耐热微晶玻璃是近来兴起的一种新型玻璃系统，其中 Li20-Al203-Si02 (LAS)微晶玻璃凭借其优良的耐热冲击性、较高的强度和较低的甚 至接近于零或负的热膨胀系数，在理论研究和工业化生产方面都取得了很大的成就。 近来，LAS微晶玻璃己经成为继普通钠钙硅钢化玻璃、硼硅酸盐系列防火玻璃之后的 又一新型高性能防火安全玻璃。常规的钢化型钠钙硅玻璃以及低膨胀硼硅酸盐防火玻璃都存在一些本质上的缺 陷，通过物理钢化的玻璃在遇火状态下会失去钢化效果，而它们的复合、中空型的防 火玻璃也容易出现炸裂和变形，同时很难达到光学玻璃的要求，且存在很大的技术工 艺难度要求。由于上述基础玻璃和强化工艺上的缺陷限制，无法达到真正意义上的多 功能复合型安全玻璃。LAS微晶防火玻璃是在化学组成中加入Ti02、 Zr02等晶核剂，玻璃熔化后再进 行热处理，使析出微晶并均匀生长形成多晶体，这种玻璃具有良好的化学稳定性和力 学性能，机械强度高，软化温度高，热膨胀系数小。目前市场上出现的锂铝硅透明微 晶玻璃主要应用在耐热厨具和面板等领域，多为黑色、红棕色，材料多处于半透明(或 乳浊)状态。事实证明，当丁102的添加量大于3%时，玻璃为淡黄色，晶化后为棕黄 色。目前关于锂铝硅微晶玻璃的专利和产品报道均以Ti02或Ti02、 Zr02复合为主形 核剂，所谓的透明LAS微晶玻璃也不可避免的呈现淡黄色，更多情况下则使用着色 剂使产品呈现黑色或红棕色。如果要把具有优异低膨胀和高透光性能的锂铝硅微晶玻璃应用于防火安全玻璃 以及其他精密光学(如激光导航、天文望远镜镜片等)高科技领域，制备无色高透明 高耐热LAS微晶玻璃具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高透明、高耐热Li20-Al203-Si02系微晶玻璃，使其具有极低的甚至零的热膨胀系数和较高的可见光透光率，并可以使用目前常用玻璃成型3工艺进行大规模工业化生产。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种无色高透明高耐热Li20-Al203-Si02系微晶玻璃，该微晶玻璃组成以重量百 分比表示为Li20: 3.0~5.0%; A1203: 20~24%; Si02: 58~65%; Na20: 0.5~1.0%; K20: 0.5~1.0%; MgO: 0.5 1.0%; BaO: 1.0 2.00/o; ZnO: 1.0~2.0%; Ta205: 2~40/o; Ti02: 0~2%;Zr02: 0~2o/o; P205: 0.5 1%; Sb203: 1~2%。本专利技术所述的高透明高耐热Li20-Al203-Si02系微晶玻璃成分，便于熔化、澄清 和成型加工性能的需要，适当增加了碱土金属氧化物，碱金属氧化物含量，同时引入 氧化钽作为部分形核剂替换部分或全部二氧化钛。所选原料为工业纯级化工原料，要 求各种微量金属杂质重量含量满足(Fe2O3+Cr2O3+MnO2)%<0.05%。一种无色高透明高耐热Li20-Al203-Si02系微晶玻璃的制备方法，其工艺流程包括(1)按照上述微晶玻璃中的各个成分重量百分比称取相应原料，其中，微晶玻璃中的Li20以碳酸锂为原料；Na20以纯碱为原料；K20以碳酸钾为原料；P20s以磷酸二氢氨为原料；BaO以碳酸钡为原料，按上述成分重量百分比换算并称取上述原料 重量；此外，按八1203、 Si02、 MgO、 ZnO、 Ta205、 Ti02、 Zr02和Sb203的重量百分比称取以上述成分作为原料的重量；(2)原料混合；(3)熔窑熔制，熔化温度为1580~1650°C; (4)成型；(5) 750 ％0°C晶化处理；(6)冷却；(7)切割、研磨、 抛光；(8)修边、检验、印花、包装。其中的成型工艺可选用压延成型、压制成型或浮法工艺成型。本专利技术微晶玻璃选用Ta205以及Ti02、 Zr02三种形核剂并进行优化设计，复合 形核剂具有较高的形核效率，晶化温度范围宽达50°C，晶化后可获得均匀细小的纳 米晶组织，保证了材料优异的理化性能。本专利技术微晶玻璃热膨胀系数极低(甚至接近于零)，其耐热性能和抗热冲击性能 远远高于现有的平板玻璃和同成分的玻璃制品。该锂铝硅透明玻璃在微晶化处理后， 在85(TC高温下较长时间受热后不会炸裂和软化变形，结果显示在85(TC高温下保温 10h，材料结构稳定，热膨胀系数、抗弯强度无明显的改变，且透光率基本保持不变， 在样品自重力下作用下变形量小于0.1%。，因此可以有效地延长耐火时间，阻挡火势 的蔓延。本专利技术所获得的微晶玻璃产品晶粒细小，由于氧化钽的加入替换了部分或全部 Ti02作为形核剂，避免了 Ti"离子对紫外线的强烈吸收引起的可加光部分的蓝紫吸 收，晶化前后玻璃和微晶玻璃的紫外截止吸收极限均保持在300nm左右，因此获得的透明微晶玻璃在整个可见光范围内具有较高的透过率，可见光范围平均透过率达 93%以上，同时肉眼观察表现为无色透明。凭借其优异的结构稳定性，其光学性能在较大的温度范围和受热时间内具有很好的稳定性，不会出现受热后的发蒙和失透现 象。在本专利技术所述的高透明高耐热Li20-Al203-Si02系微晶玻璃中，通过添加一定重量比例的着色剂如Cr203、 Mn02、 V205、 CoO，可以制备彩色或半透明的微晶玻璃。 本专利技术生产制造的防火微晶玻璃可以广泛的应用与高档住宅、宾馆、写字楼等建 筑窗用玻璃及玻璃隔断，同时也可以用作各种耐热类烤盘、面板以及台面等。同时所 获得的单片玻璃可以与有机材料、无机材料复合获得复合型安全玻璃。 本专利技术其主要技术指标为 密度2.58g/cm3热膨胀系数(25 800。C): -2.0~5.0xl(T7/K抗热冲击温度5850°C可见光透过率^93%抗弯强度150Mpa冲击韧性2.0MPa'm1/2弹性模量85Gpa。具体实施方式 实施例1玻璃配方以重量百分比表示为Li20: 4.0%; A1203: 21%; Si02: 62%; Na20: 0.5%; K20: 0.5%; MgO: 1.0%; BaO: 2.0%; ZnO: 1%; Ta205: 4%; Zr02: 2%; P205: 1%; Sb203: 1%。按照上述微晶玻璃中的各个成分重量百分比称取相应原料重量份数，碳酸锂9.9;氧化铝21.0;石英砂63.2;纯碱0.86;碳酸钾0.73;磷酸二氢氨1.62;碳酸钡2.58;氧化锌1.0;氧化镁1.0;五氧化二钜4.0;氧化锆2.0;氧化锑l.O。将上述原料混合均匀后，经165(TC下熔化，澄清后压延成型，50(TC 600'C退火在75(TC 卯(TC热处 理2h，得到透明锂铝硅微晶玻璃(经X射线荧光光谱分析玻璃成分为配方要求)。 所得样片的热膨胀系数为-2.5 5.0"0—7/°C，可见光范围平均透过率达93%，紫外截止 吸收限为300nm，抗弯强度达150Mpa，冲击韧性为2.0MPa'm1/2，软化温度约90(TC。 实施例2玻璃配方以重量百分比表示为Li20: 5.0%; A1203: 24%; Si02: 58%; Na20: 0.5%; 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高透明耐热Ｌｉ↓［２］Ｏ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－ＳｉＯ↓［２］系微晶玻璃，其特征在于以重量百分比计其成分为：　　Ｌｉ↓［２］Ｏ：３．０～５．０％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：２０～２４％；ＳｉＯ↓［２］：５８～６５％；Ｎａ↓［２］Ｏ：０．５～１．０％；Ｋ↓［２］Ｏ：０．５～１．０％；ＭｇＯ：０．５～１．０％；ＢａＯ：１．０～２．０％；ＺｎＯ：１．０～２．０％；Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］：２～４％；ＴｉＯ↓［２］：０～２％；ＺｒＯ↓［２］：０～２％；Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］：０．５～１％；Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］：１～２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李要辉，梁开明，曹建尉，
申请(专利权)人：北京盛康宁科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]