一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃及其制備方法，包括以下成分及含量：30-80wt%的SiO

Negative thermal expansion microcrystalline glass and preparation method thereof

The invention discloses a negative thermal expansion microcrystalline glass and a preparation method thereof, comprising the following components and content: SiO of 30-80wt%;

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種負(fù)熱熱膨脹微晶玻璃及其制備方法，負(fù)熱膨脹微晶玻璃是指在一定的溫度范圍內(nèi)其線膨脹系數(shù)(αT)或體膨脹系數(shù)(βT)為負(fù)值的微晶玻璃。根據(jù)其特性可用于航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,制造精密光學(xué)器件等,具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)介紹
微晶玻璃是化學(xué)成份和熔化要求很高的特定組成玻璃，在一定溫度下經(jīng)熱處理后變成有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料，也稱作陶瓷玻璃。微晶玻璃中的玻璃相與結(jié)晶相兩者的分布狀況隨其比例而變化，當(dāng)玻璃相占的比例大時(shí)，玻璃相為連續(xù)的基體，晶相孤立地均勻地分布在其中；如玻璃相較少時(shí)，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)狀；若玻璃相數(shù)量很低，則玻璃相以薄膜狀態(tài)分布在晶體之間。微晶玻璃具有低膨脹系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、使用溫度高及堅(jiān)硬耐磨等優(yōu)良性能。國內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)負(fù)熱膨脹微晶玻璃的組成、結(jié)構(gòu)、性能、研究狀況及其發(fā)展也做了較多研究，但由于組成復(fù)雜、熔制溫度高、熔制工藝條件較為苛刻、而且對(duì)于大尺寸的整體晶化控制較為困難，所以制備超低膨脹微晶玻璃的難度較大。到目前為止，對(duì)于微晶玻璃的應(yīng)用，國內(nèi)很多企業(yè)只局限在建筑材料、微波爐材料等低端產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種耐熱沖擊溫度高、熔融溫度低、抗壓強(qiáng)度高、可見光透射率高的微晶玻璃的配備方法，用該方法制備的微晶玻璃可用于航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,用于制造精密光學(xué)器件。一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃，其特征在于，包括以下成分及含量：30-80wt%的SiO2；35-40wt%的Al2O3；5-10wt%的Li2O；2-10wt%的B2O3；2-5wt%的R2O，其中R2O為L(zhǎng)i2O、Na2O、K2O、Cu2O中的一種或幾種；2-10wt%的RO，其中RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO中的一種或幾種。一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟：1）原料制備：按上述比例稱量所需原料的重量，然后放入攪拌器內(nèi)充分?jǐn)嚢杌旌虾笞鳛楣虘B(tài)玻璃原料；2）原料熔融：將配制好的固態(tài)玻璃原料投入熔融爐內(nèi)，加熱使熔融爐內(nèi)的溫度超過1800℃并保持24h以上，將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時(shí)除去固態(tài)玻璃原料溶解時(shí)產(chǎn)生的氣泡和異物；3）玻璃成型：將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；4）熱處理：將玻璃原片放入高溫爐里進(jìn)行熱處理，熱處理結(jié)束后即可在玻璃原片中生成均一的負(fù)膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃。本專利技術(shù)的有益效果：1、負(fù)熱膨脹微晶玻璃利用其負(fù)膨脹性可以生產(chǎn)出可控?zé)崤蛎洸牧希畲笙薅鹊臏p少高溫材料的內(nèi)應(yīng)力，增加材料的抗熱沖擊和機(jī)械強(qiáng)度，改善了電絕緣性能，使得介電常數(shù)，耐磨、耐腐蝕等特性。2、通過晶化熱處理，可以徹底消除氣泡、條紋等問題。3、降低了熔融溫度，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。4、負(fù)熱膨脹微晶玻璃的系數(shù)在1000-1200°C的范圍內(nèi)，抗彎強(qiáng)度為240MPA,光譜透過率97%以上，熱膨脹系數(shù)為-2*10-8，鍍膜后微晶玻璃表面和膜層結(jié)合牢固，增加其硬度及抗磨性能。完全可以滿足航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,精密機(jī)械、光學(xué)和電子器件等。具體實(shí)施方式實(shí)施例1負(fù)熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：30%的SiO2、35%的Al2O3、5%的Li2O、2%的B2O3、2%的Li2O和K2O的混合物、2%的MgO和CaO的混合物以及1.5%的TiO2、1%的ZrO2、2.5%的P2O5和1%的F。然后將其全部放入V型攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌虾笞鳛楣虘B(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使?fàn)t內(nèi)的溫度為1800℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時(shí)除去固態(tài)玻璃原料溶解時(shí)產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長(zhǎng)兩個(gè)階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在600℃，并持續(xù)2.5h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到750℃進(jìn)入到微晶成長(zhǎng)階段并持續(xù)1.5h，即可在玻璃原片中生成均一的負(fù)膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為L(zhǎng)i2O-Al2O3-2SiO2。實(shí)施例2負(fù)熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：50%的SiO2、38%的Al2O3、7.5%的Li2O、6%的B2O3、3.5%的Na2O和K2O的混合物、6%的SrO和CaO的混合物以及3%的TiO2、1.5%的ZrO2、4%的P2O5和1.5%的F。然后將其全部放入V型攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌虾笞鳛楣虘B(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使?fàn)t內(nèi)的溫度為1900℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時(shí)除去固態(tài)玻璃原料溶解時(shí)產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長(zhǎng)兩個(gè)階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在700℃，并持續(xù)3h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到900℃進(jìn)入到微晶成長(zhǎng)階段并持續(xù)2h，即可在玻璃原片中生成均一的負(fù)膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為L(zhǎng)i2O-Al2O3-2SiO2。實(shí)施例3負(fù)熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：80%的SiO2、40%的Al2O3、10%的Li2O、10%的B2O3、5%的Cu2O和K2O的混合物、10%的ZnO和CaO的混合物以及5%的TiO2、3%的ZrO2、4%的P2O5和3%的F。然后將其全部放入V型攪拌器充分?jǐn)嚢杌旌虾笞鳛楣虘B(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使?fàn)t內(nèi)的溫度為2000℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時(shí)除去固態(tài)玻璃原料溶解時(shí)產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長(zhǎng)兩個(gè)階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在1000℃，并持續(xù)4h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到1200℃進(jìn)入到微晶成長(zhǎng)階段并持續(xù)2.5h，即可在玻璃原片中生成均一的負(fù)膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為L(zhǎng)i2O-Al2O3-2SiO2。本專利技術(shù)具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃，其特征在于，包括以下成分及含量：30?80wt%的SiO

【技術(shù)特征摘要】
1.一種負(fù)熱膨脹微晶玻璃，其特征在于，包括以下成分及含量：30-80wt%的SiO2；35-40wt%的Al2O3；5-10wt%的Li2O；2-10wt%的B2O3；2-5wt%的R2O，其中R2O為L(zhǎng)i2O、Na2O、K2O、Cu2O中的一種或幾種；2-10wt%的RO，其中RO為MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO中的一種或幾種。2.一種權(quán)利要求1所述負(fù)熱膨脹微晶玻璃的制備方法，其特征在于包括以下步驟：1）原料制備：按上述比例稱量所需原...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣達(dá)光，周佳，郭磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇宜達(dá)新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32