【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及透紫外灯管玻璃，具体的说，是一种低成本透紫外灯管玻璃及其退火工艺。
技术介绍
1、透紫外灯产品属于一种新兴的功能性灯具用品，尽管市场规模仍相对较小，但随着其应用场景的日益拓展，所表现出巨大的发展潜力引起相关企业、人员的高度重视，目前透紫外灯具产品的高速增长，在人们心中也树立了家庭消毒的生活方式理念，消费者对透紫外灯产品的需求也越来越多。
2、传统的透紫外材料包括：（1）高纯度石英玻璃， 紫外254纳米透过率可达91%，但膨胀系数过小，不能与可伐合金4j29封接在一起，限制了在灯具行业的应用。（2）氟化物晶体（caf2mgf2lif）内部具有各向异性的缺陷，且化学稳定性极差，不能在日常生活中使用。（3）透紫外玻璃材料具有成本适当，材质均匀，形状多样易控等特点，是透紫外灯管玻璃的首选，在民用领域具有最广阔的发展前景。
3、现有的透紫外灯管玻璃专注于玻璃体本身，减少玻璃体内部的缺陷，并减少透紫外率的衰减，极少关注玻璃体自身易于碎裂的特性，对于日常生活中的灯管应用是一个明显的缺陷。因此，本专利技术从提高透紫外灯管玻璃的断裂韧性着手，并具有相对低成本的优势，填补了现有透紫外灯管玻璃的空白。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本透紫外灯管玻璃及其退火工艺，显著的提高了透紫外灯管玻璃的断裂韧性，适应于与可伐合金封接，并具有相对低成本的优势，填补了现有透紫外灯管玻璃的空白。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案
3、所述的pbo为7～9%。
4、所述的低成本透紫外灯管玻璃的al2o3为2.55%、na2o为10.55%、k2o为3.2%、li2o为0.1%、pbo为7.8%、cao为2.75%、mgo为0.74%、bao为3.6%、fe2o3为0.2%、b2o3为0.68%、tio2为0.05%、sro为0.3%、rb2o为0.07%、zno为0.03%、mno为0.02、coo为0.9%、nio为2.32%、cuo为0.02%、gd2o3为0.02%、ceo2为0.1%，余量为sio2。
5、所述的gd2o3平均粒径为30nm，球形，纯度为99.99%，比表面积为54.24m2/g；sio2采用高纯石英砂引入，sio2含量≥99.99wt%，粒度40～120目≥96%，粒度大于200目≤1%。
6、所述的低成本透紫外灯管玻璃中na2o+k2o的质量百分比为11～15%；pbo+bao的质量百分比为8～13%。
7、所述的原料组分中mno、cuo是通过其他原料中杂质的形式引入的，其他组份以高纯度的化工原料引入。
8、所述的低成本透紫外灯管玻璃的退火工艺，灯管经拉管机成型、切割后，经过退火工艺处理，退火工艺过程在隧道窑中进行，其温度曲线为：
9、第一段：室温～350℃间，匀速升温，升温时间为90min；
10、第二段：350～550℃间，匀速升温，升温时间为150min；
11、第三段：550～660℃间，匀速升温，升温时间为30min；
12、第四段：660～810℃间，匀速升温，升温时间为40min；
13、第五段：810℃不变，保温时间为30min；
14、第六段：810～50℃，随炉降温；
15、隧道窑采用分布式电阻丝加热，控温精度为±1℃。
16、所述的低成本透紫外灯管玻璃的最大紫外线透过率＞73%，膨胀系数为91～95×10-7，耐水性不低于 hgb1 级，平均透过率＜0.1%，断裂韧性＞1.5 mpa·m1/2。
17、本专利技术的低成本透紫外灯管玻璃按照标准团体标准《t/scs-000001-2018 无铅透紫外线玻璃灯管》进行最大紫外线透过率、膨胀系数、耐水性、平均透过率检测。断裂韧性采用《gb/t 37900-2019 超薄玻璃硬度和断裂韧性试验方法 小负荷维氏硬度压痕法》检测。
18、本专利技术的创新点是：
19、（1）采用优化的玻璃体网络结构设计，辅以微量稀土元素的掺杂，在实现紫外透过率性能的同时，改变传统玻璃中si-o、al-o键的近程有序结构，并在退火工艺以及li2o、tio2、zno的共同作用下，诱发玻璃体的近程有序结构向晶体的结构方向转变，但其结构转变程度未达到晶体的结构形式，从而提高玻璃体的断裂韧性，且紫外线透过率不产生衰减。
20、（2）通过添加少量的li2o，利用li原子的小尺寸效应以及易于析晶的特点，在退火工艺过程中，围绕li原子析出纳米级晶粒，细小的晶粒均匀的分散在玻璃体中，在实现物理性能提升的同时，达到不影响紫外线透过率、增强韧性的目的。当li2o添加量过多时，导致成本的上升，同时在退火过程中，生成的围绕li原子析出的晶粒平均粒径大于100nm，且存在簇拥现象，会导致玻璃体紫外线透过率的降低，对产品性能带来不利影响。
21、（3）优化退火工艺设计，充分消除拉管过程中在玻璃体中形成的应力，在第五段：810℃不变，保温时间30min的温度制度下，利用tio2、zno诱导玻璃体析晶的能力，同时又不围绕ti、zn析出晶体，围绕li原子析出纳米级晶粒，在微观调控玻璃体网络结构的同时，显著增强玻璃体的断裂韧性，且不造成紫外线透过率的衰减。
22、（4）稀土gd2o3选用纳米级原料引入，利用其较低的电子亲和力、宽带隙的特性，可以将玻璃表层吸收到的紫外线能量传递给玻璃内部，减少玻璃体对紫外线的吸收，并使玻璃体保持较高的透光性。gd2o3的熔点高达2339℃，在空气中易于变质，因此本专利技术选用纳米gd2o3的方式，加速其玻璃化的过程，尽快参与到玻璃体的结构中，避免其效应的衰减，经大量试验对比，平均粒径为30nm时，对本专利技术玻璃体的综合性能指标最为有利。gd2o3的平均粒径过大时，其带来的积极效应减弱，gd2o3的平均粒径过小时，原料的成本大大提高，缺少经济性。
23、与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：显著的提高了透紫外灯管玻璃的断裂韧性，适应于与可伐合金封接，并具有相对低成本的优势，填补了现有透紫外灯管玻璃的空白。
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1.一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，其原料组份质量百分比为：Al2O3为2～3%、Na2O为8～12%、K2O为2.5～4%、Li2O为0.05～3%、PbO为5～10%、CaO为2～3%、MgO为0.5～1%、BaO为3～4%、Fe2O3为0.1～0.3%、B2O3为0.5～1%、TiO2为0.01～0.1%、SrO为0.1～0.5%、Rb2O为0.01～0.1%、ZnO为0.01～0.1%、MnO为0.01～0.05%、CoO为0.6～1.2%、NiO为2～3%、CuO为0.01～0.03%、Gd2O3为0.01～0.03%、CeO2为0.05～0.15%，余量为SiO2；
2.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的PbO为7～9%。
3.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的低成本透紫外灯管玻璃的Al2O3为2.55%、Na2O为10.55%、K2O为3.2%、Li2O为0.1%、PbO为7.8%、CaO为2.75%、MgO为0.74%、BaO为3.6%、Fe2O3为0.2%、B2O3为0.68%
4.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的Gd2O3平均粒径为30nm，球形，纯度为99.99%，比表面积为54.24m2/g。
5.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，SiO2采用高纯石英砂引入，SiO2含量≥99.99wt%，粒度40～120目≥96%，粒度大于200目≤1%。
6.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，低成本透紫外灯管玻璃中的Na2O+K2O的质量百分比为11～15%。
7.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，低成本透紫外灯管玻璃中的PbO+BaO的质量百分比为8～13%。
8.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的低成本透紫外灯管玻璃的退火工艺，灯管经拉管机成型、切割后，经过退火工艺处理，退火工艺过程在隧道窑中进行，其温度曲线为：
9. 如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的低成本透紫外灯管玻璃的最大紫外线透过率＞73%，膨胀系数为91～95×10-7，耐水性不低于 HGB1 级，平均透过率＜0.1%，断裂韧性＞1.5 MPa·m1/2。
...【技术特征摘要】
1.一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，其原料组份质量百分比为：al2o3为2～3%、na2o为8～12%、k2o为2.5～4%、li2o为0.05～3%、pbo为5～10%、cao为2～3%、mgo为0.5～1%、bao为3～4%、fe2o3为0.1～0.3%、b2o3为0.5～1%、tio2为0.01～0.1%、sro为0.1～0.5%、rb2o为0.01～0.1%、zno为0.01～0.1%、mno为0.01～0.05%、coo为0.6～1.2%、nio为2～3%、cuo为0.01～0.03%、gd2o3为0.01～0.03%、ceo2为0.05～0.15%，余量为sio2；
2.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的pbo为7～9%。
3.如权利要求1所述的一种低成本透紫外灯管玻璃，其特征在于，所述的低成本透紫外灯管玻璃的al2o3为2.55%、na2o为10.55%、k2o为3.2%、li2o为0.1%、pbo为7.8%、cao为2.75%、mgo为0.74%、bao为3.6%、fe2o3为0.2%、b2o3为0.68%、tio2为0.05%、sro为0.3%、rb2o为0.07%、zno为0.03%、mno为0.02、coo为0.9%、nio为2.32%、cuo为0....
【专利技术属性】
技术研发人员：林大鹏，
申请(专利权)人：上海罗金光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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