專利名稱：一種利用熔體冷卻自發(fā)析晶的透明微晶玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用熔體冷卻過程中自發(fā)析晶制備透明微晶玻璃的方法，屬于玻璃新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微晶玻璃是由晶相和玻璃相組成的一種復(fù)合材料，與母相玻璃相比，微晶玻璃在力學(xué)和熱學(xué)等方面都有較大提高。其中透明微晶玻璃由于其良好的透光性能廣泛應(yīng)用于炊具、陀螺儀、平板顯示器和激光增益介質(zhì)材料等。一般來說，透明微晶玻璃的制造通常包括兩個步驟，先是將均化的玻璃熔體通過各種成型方法得到母相玻璃，然后再經(jīng)熱處理使母相玻璃析晶而制得透明微晶玻璃(參見文獻=Scheidler H. Li2O-Al2O3-SiO2 Glass-Ceramics. Am. Ceram. Soc. Bull.，1989，68 (11) 1926) 利用熔融冷卻法制備母相玻璃時要求盡量防止析晶現(xiàn)象的發(fā)生，因為一旦玻璃熔體發(fā)生析晶會導(dǎo)致粘度迅速增大，給成型過程帶來困難。玻璃成型的最佳粘度隨制品的種類而不同，大致在IO15 IO3 tlPa · S 之間。在玻璃熔體冷卻過程中，如果析晶現(xiàn)象出現(xiàn)在成型溫度以下，也就是說熔體析晶時的粘度大于成型操作所對應(yīng)的粘度，則玻璃制品的成型就不會受到影響。另外如果析晶程度和晶體類型能夠通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成進行控制，則成型后的熱處理過程就可以省卻了， 從而達到節(jié)約能源及保護環(huán)境的目的。乳濁玻璃就是利用這一特點制備的(參見專利 Borrelli N F. Fast response photosensitive opal glasses. U. S. Patent4，979，975， (1990))，但是這種乳濁玻璃析出的晶體的折射率與母相玻璃的相差較大，容易造成強烈的光散射，因此是不透明的。到目前為止，還未見利用玻璃熔體冷卻過程中自發(fā)析晶制備透明微晶玻璃的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題提供一種利用玻璃熔體冷卻時自發(fā)析晶獲得透明微晶玻璃的制備方法。這種方法省卻了制品成型后的熱處理過程，原材料易得而且制備方法簡一種自發(fā)析晶透明微晶玻璃，其微晶玻璃材料組成為 SiO2-Al2O3-P2O5-Na2O-MgO-CaO0 具體組成質(zhì)量百分數(shù)為:Si02 (57. 64 58. 98)，Al2O3 (4. 18 4. 22)，P2O5 (7. 0 9. 31)，Na2O (18. 29 18. 48)，MgO (7. 96 10. 68)，CaO (0 3. 69)。玻璃熔化溫度為1480 1510°C，保溫3個小時，將均化的玻璃熔體澆鑄在 25 0C的鋼板上，在空氣中自然冷卻。本發(fā)明的制造方法，利用玻璃熔體冷卻過程時自發(fā)析晶而獲得透明微晶玻璃。在玻璃熔體冷卻過程中，由旋轉(zhuǎn)法測得粘度為103 ° · S時仍沒有出現(xiàn)析晶現(xiàn)象，能夠滿足玻璃制品各種成型的需要。通過調(diào)整系統(tǒng)組成，熔體冷卻過程中可以析出NaCaPO4或 Na2MgSiO4晶體，而且晶體尺寸小于300nm，在可見光600 780nm范圍的透過率大于90%。 該微晶玻璃不需要對成型后的玻璃制品再進行熱處理的步驟，可以有效節(jié)約能源，是一類具有廣泛應(yīng)用前景的實用微晶玻璃新材料。


圖1是實施例1中透明微晶玻璃的X射線粉末衍射圖譜。圖2是實施例2中透明微晶玻璃的X射線粉末衍射圖譜。圖3是實施例3中透明微晶玻璃的X射線粉末衍射圖譜。
具體實施例方式實施例1 玻璃組成(wt% )為SiO2 Al2O3 P2O5 Na2O MgO CaO58.81 4. 19 7.0 18.35 7.96 3.69以二氧化硅、三氧化二鋁、磷酸氫二銨、碳酸鈉、氧化鎂、碳酸鈣為原料，按上述組分稱量、混和均勻，然后在1510°C的電爐中保溫3小時，將均化的玻璃熔體澆鑄在25°C的鋼板上，在空氣中自然冷卻即成淡蘭色透明微晶玻璃材料。其密度是2. 51g · cnT3，室溫至 300°C之間的熱膨脹系數(shù)是97. 42X 10—7°C，厚度為3. Omm時在650nm波長處的透過率為 90 %，析出的晶體是NaCaPO4。實施例2:玻璃組成)為SiO2 Al2O3 P2O5 Na2O MgO58.98 4. 22 7.64 18.48 10.68以二氧化硅、三氧化二鋁、磷酸氫二銨、碳酸鈉、氧化鎂為原料，按上述組分稱量、 混和均勻，然后在1500°C的電爐中保溫3小時，將均化的玻璃熔體澆鑄在25°C的鋼板上，在空氣中自然冷卻即成無色透明微晶玻璃材料。其密度是2. 48g · cnT3，室溫至300°C之間的熱膨脹系數(shù)是97. 53 X 10-7/oC，厚度為3. Omm時在650nm波長處的透過率為92 %，析出的晶體是 Na2MgSiO415實施例3:玻璃組成(wt% )為SiO2 Al2O3 P2O5 Na2O MgO57.64 4. 18 9. 31 18. 29 10. 58以二氧化硅、三氧化二鋁、磷酸氫二銨、碳酸鈉、氧化鎂為原料，按上述組分稱量、 混和均勻，然后在1480°C的電爐中保溫3小時，將均化的玻璃熔體澆鑄在25°C的鋼板上，在空氣中自然冷卻即成無色透明微晶玻璃材料。其密度是2. 46g · cnT3，室溫至300°C之間的熱膨脹系數(shù)是96. 64X 10—7°C，厚度為3.0讓時在65011111波長處的透過率為93%。析出的晶體是 Na2MgSiO4。
權(quán)利要求
1.一種利用玻璃熔體冷卻自發(fā)析晶獲得透明微晶玻璃材料，其特征在于玻璃材料組成為 SiO2-Al2O3-P2O5-Na2O-MgO-CaO0 具體組成質(zhì)量百分比為:Si02 (57. 64 58. 98)， Al2O3 (4. 18 4. 22)，P2O5 (7. 0 9. 31)，Na2O (18. 29 18. 48)，MgO (7. 96 10. 68)， CaO (0 3. 69)。
2.一種利用玻璃熔體冷卻自發(fā)析晶獲得透明微晶玻璃材料，其特征在于按權(quán)利要求 1所述配比稱取二氧化硅、三氧化二鋁、磷酸氫二銨、碳酸鈉、氧化鎂、碳酸鈣等為原料，混合制成均勻的配合料，于1480 1510°C熔融保溫3小時后，在25°C的鋼板上澆鑄成型，在空氣中自然冷卻，析出NaCaPO4或Na2MgSiO4晶體。
全文摘要
一種利用熔體冷卻過程中自發(fā)析晶制備透明微晶玻璃的方法，屬于玻璃新材料領(lǐng)域。玻璃材料組成為SiO2-Al2O3-P2O5-Na2O-MgO-CaO。制備方法包括原料混和制成均勻的配合料，將配合料在1480～1510℃熔融保溫3小時后，將均化的玻璃熔體澆鑄在25℃的鋼板上，在空氣中自然冷卻即成透明微晶玻璃材料。本發(fā)明的制造方法，通過調(diào)整系統(tǒng)組成，熔體冷卻過程中可以析出NaCaPO4或Na2MgSiO4晶體，而且晶體尺寸小于300nm，在可見光600～780nm范圍的透過率大于90％。該微晶玻璃不需要對成型后的玻璃制品再進行熱處理的步驟，可以有效節(jié)約能源，是一類具有廣泛應(yīng)用前景的實用微晶玻璃新材料。
文檔編號C03C10/14GK102173589SQ201110003480
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者何文, 劉樹江, 張艷飛 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院