本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃及其制法和應(yīng)用，制備方法為：將混合料鑄造成玻璃后進(jìn)行晶化處理制得微晶玻璃，其中，混合料主要由Li
A kind of high hardness, high strength and high transparency glass ceramics and its preparation and Application
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃及其制法和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于微晶玻璃
，涉及一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃及其制法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
微晶玻璃的種類很多，由不同成分配比和不同工藝可生產(chǎn)出不同用途的玻璃制品，現(xiàn)有技術(shù)所公開的微晶玻璃，大多數(shù)是建筑裝飾性材料、生物性材料、工藝制品或小型的加熱制品等。現(xiàn)有技術(shù)中用于上述產(chǎn)品的微晶玻璃通常具有較高的強(qiáng)度和硬度，而普遍存在熔點(diǎn)較高無法加工成型制備耐磨玻璃釉和手機(jī)面板等的問題。因此，研究一種可加工成型制備耐磨玻璃釉和手機(jī)面板的高硬度、高強(qiáng)度及高透明微晶玻璃及其制備方法具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中微晶玻璃由于熔點(diǎn)較高無法加工成型制備耐磨玻璃釉和手機(jī)面板的問題，提供一種熔點(diǎn)較低的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃及其制法和應(yīng)用。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，將混合料鑄造成玻璃后進(jìn)行晶化處理制得微晶玻璃，其中，按重量百分?jǐn)?shù)計，混合料主要由1.0～3.2％Li2O、0.5～3.5％Al2O3、50.0～65.0％SiO2、0.2～4.5％CaO、1.0～6.0％SrO、1.0～9.1％ZnO、2.0～8.0％BaO、0.0～2.5％K2O、3.0～9.7％Na2O、4.0～15.0％ZrO2、0.3～0.6％Sb2O3和0.3～0.6％NaCl組成。Li2O、Al2O3和SiO2經(jīng)過晶化處理會生成鋰輝石晶體，賦予微晶玻璃高強(qiáng)度特性；MgO、ZnO、Al2O3和SiO2經(jīng)過晶化處理會生成尖晶石晶體，ZrO2經(jīng)過晶化處理會生成立方氧化鋯晶體，賦予微晶玻璃高硬度特性；K2O和Na2O的引入使得微晶玻璃的熔點(diǎn)較低，成型性能較好；CaO的引入起到了調(diào)整料性長短的作用；SrO和BaO的引入使玻璃的透明度和折射率有所提高；Sb2O3和NaCl的引入使得微晶玻璃澄清。特別需要注意的是，目前同時含Li2O、Al2O3和SiO2的微晶玻璃中ZrO2的重量百分?jǐn)?shù)一般不超過3％，因?yàn)閆rO2含量過高，會導(dǎo)致熔制溫度高、易產(chǎn)生氣泡、易產(chǎn)生條紋、生產(chǎn)時易析晶，本專利技術(shù)通過合理設(shè)計各組分及其含量，使得在熔制過程中形成低共熔物，避免了大量引入ZrO2產(chǎn)生的不良影響，由于大量引入了ZrO2，因此微晶玻璃的硬度得到明顯提高。此外，現(xiàn)有技術(shù)中，單純鋰-鋁-硅系統(tǒng)的微晶玻璃顏色呈淺黃至棕色，本專利技術(shù)通過合理設(shè)計各組分及其含量，使得晶化過程中會生成多種微晶晶體，且晶體顆粒的大小和均勻性適宜，使得微晶玻璃的白度和透明度大大提高。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：如上所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，鑄造過程為：將混合料在1600～1630℃的溫度條件下熔制8～9h后澆筑成型或壓制成型，鑄造的溫度和時間可適當(dāng)調(diào)整，但是不宜過小，否則容易導(dǎo)致混合料熔化不均勻，微晶玻璃容易形成應(yīng)力而破碎。如上所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為670～690℃，時間為3～5h；第二階段的溫度為930～950℃，時間為2～3h。如上所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，晶化處理后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為670～690℃，時間為3～5h，退火處理的目的是消除產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)力。本專利技術(shù)還提供采用如上任一項(xiàng)所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法制得的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，主要由玻璃基體以及分散在其中呈樹枝狀分布的鋰輝石晶體(形狀是通過控制晶化處理的溫度和時間調(diào)控的)、呈顆粒狀分布的尖晶石晶體和呈顆粒狀分布的立方氧化鋯晶體組成。鋰輝石晶體的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，尖晶石晶體和立方氧化鋯晶體的特點(diǎn)是硬度高，多種晶體的存在使得微晶玻璃兼具高強(qiáng)度和高硬度的特點(diǎn)，通過控制多種晶體的顆粒大小和均勻性，能夠提高微晶玻璃的透明度。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：如上所述的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的熔點(diǎn)為1590～1630℃；密度為2.85～3.28g/cm3；在0～50℃的溫度條件下的熱膨脹系數(shù)為72.8×10-7～73.8×10-7/℃(即將微晶玻璃從0℃加熱至50℃測定其熱膨脹系數(shù))；在30～700℃的溫度條件下的熱膨脹系數(shù)為73.6×10-7～74.3×10-7/℃(即將微晶玻璃從30℃加熱至700℃測定其熱膨脹系數(shù))；厚度為0.7mm時的可見光透過率≥92.0％(可見光的波長為400～800納米，現(xiàn)有技術(shù)包括日本小原和德國肖特微晶玻璃都達(dá)不到這個水平，較高的可見光透過率為后道的噴色、鍍膜的鮮艷度和信號的傳輸提供了保證)；負(fù)載100g時平板玻璃維氏硬度HV為(823～898)±20kg/mm2；莫氏硬度為6.5～7.0；彈性模量為(9.2±0.1)×105kg/cm2。本專利技術(shù)提供一種如上所述的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的應(yīng)用，將高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃用于制備高強(qiáng)度耐磨透明微晶玻璃釉。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：如上所述的應(yīng)用，工藝流程為：配料→混合→熔制→冷卻→壓制成薄片成型→粉碎→球磨篩分→檢驗(yàn)→包裝→入庫，其中，熔制采用電熔爐或全氧天然氣池爐，冷卻的溫度為1440～1480℃，球磨篩分后的目數(shù)為60～100；由高強(qiáng)度耐磨透明微晶玻璃釉制成的瓷磚成品的有釉耐磨為1500轉(zhuǎn)，分類為4級，莫氏硬度為5.4～5.7。本專利技術(shù)還提供另一種如上所述的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的應(yīng)用，將高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃用于制備手機(jī)面板。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：如上所述的應(yīng)用，工藝流程為：配料→混合→熔制→冷卻→溢流法成型或浮法成型→退火處理→熱處理→檢驗(yàn)→包裝→入庫，其中，熔制采用電熔爐或全氧天然氣池爐，冷卻的溫度為1420～1460℃，退火處理的溫度為680℃，時間為1h；手機(jī)面板的莫氏硬度為6.5～7.2，厚度為0.6～0.7mm時被重量為150g且自750mm的高空自由墜落的鋼球沖擊后不碎。現(xiàn)有瓷磚產(chǎn)品分類耐磨級別只能到2～3級，莫氏硬度只能到4左右，而本專利技術(shù)微晶玻璃具有高硬度、高強(qiáng)度和高透明度，用于制備玻璃釉時解決了瓷磚由于耐磨性差不能用于大型公共場所的問題，而且微晶玻璃高溫流動性好，瓷磚上釉表面平整無氣泡，晶化透明度高。本專利技術(shù)的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃也是用于制作手機(jī)面板的最佳材料，目前市場最好的手機(jī)面板玻璃為美國康寧的GG6，其組成為高鋁玻璃，其鋼化后的維氏硬度為640～700kg/mm2，莫氏硬度為5.6～6.0，而本專利技術(shù)的微晶玻璃的性能是超過高鋁玻璃的。有益效果：(1)本專利技術(shù)的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，簡單易行，極具推廣價值；(2)本專利技術(shù)的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，熔點(diǎn)較低，成型加工性能優(yōu)異；(3)本專利技術(shù)的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，可用于制備玻璃釉與手機(jī)面板。具體實(shí)施方式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，其特征是：將混合料鑄造成玻璃后進(jìn)行晶化處理制得微晶玻璃，其中，按重量百分?jǐn)?shù)計，混合料主要由1.0～3.2％Li
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，其特征是：將混合料鑄造成玻璃后進(jìn)行晶化處理制得微晶玻璃，其中，按重量百分?jǐn)?shù)計，混合料主要由1.0～3.2％Li2O、0.5～3.5％Al2O3、50.0～65.0％SiO2、0.2～4.5％CaO、1.0～6.0％SrO、1.0～9.1％ZnO、2.0～8.0％BaO、0.0～2.5％K2O、3.0～9.7％Na2O、4.0～15.0％ZrO2、0.3～0.6％Sb2O3和0.3～0.6％NaCl組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，其特征在于，鑄造過程為：將混合料在1600～1630℃的溫度條件下熔制8～9h后澆筑成型或壓制成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，其特征在于，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為670～690℃，時間為3～5h；第二階段的溫度為930～950℃，時間為2～3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法，其特征在于，晶化處理后進(jìn)行退火處理，退火處理的溫度為670～690℃，時間為3～5h。
5.采用如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的一種高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的制備方法制得的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，其特征是：主要由玻璃基體以及分散在其中呈樹枝狀分布的鋰輝石晶體、呈顆粒狀分布的尖晶石晶體和呈顆粒狀分布的立方氧化鋯晶體組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃，其特征在于，高硬度、高強(qiáng)度及高透明度微晶玻璃的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙天佑，趙國祥，趙成玉，吳非，
申請(專利權(quán))人：趙國祥，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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