一種耐高溫磷酸鹽透明玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃及其制備方法，特別是一種耐高溫的磷酸鹽透明玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]耐熱玻璃多用于器皿、奶瓶、實驗用燒杯、工業(yè)鍋爐視鏡、機械設備視窗玻璃等。
[0003]耐熱玻璃主要是石英玻璃。透明石英玻璃能自如地耐受1100— 1200°C，還可以短時間地加熱到1400°C。
[0004]石英玻璃是硅酸鹽玻璃中的佼佼者，制造石英玻璃所用的原料主要為水晶、其成分為高純度的Si02，但是水晶本身就是一種稀有礦物，其熔煉溫度要求在1713°C以上。能耗大，且操作比較危險。并且氧化硅的熔化溫度為1713°C，汽化溫度為2100°C，兩者相差很小，這便使得透明石英玻璃的制造復雜化了。
[0005]石英玻璃的制作方法可以采用真空壓縮法，預熱水晶晶體法，氣煉法。真空壓縮法是在真空下熔煉水晶，因此在熔煉過程中存在于玻璃中的空氣量便顯著減少。但是顯然抽真空會增加時間成本和設備成本。預熱水晶晶體法是緩慢把水晶預熱到800°C，以避免β石英轉變?yōu)棣潦⑹腔砹?，隨后將仍保持著透明性的晶體進行快速熔制。這種方法要求工藝控制要求精確。氣煉法是用氣流吹送粒度為0.1—0.3_的細小的水晶玻璃，并用火焰加熱，繼而水晶顆粒落在表面上熔化，逐漸形成為透明石英玻璃熔塊。因為大量的熱量并沒有直接加熱到水晶顆粒，所以能量浪費大。
[0006]關于硅酸鹽玻璃的專利，比如申請?zhí)枮?00810030496.1的發(fā)明專利，將Ge02，Si02，A1203，MO或MF2，R203，Zr02共同混和制成均勻的配合料，其中Μ為堿土金屬離子中的一種或幾種，R為三價的稀土金屬離子中的一種或幾種；玻璃熔化溫度為1550— 1580°C，保溫2— 3個小時，退火溫度為660— 700°C，保溫1一2個小時；再將基礎玻璃在800— 860°C核化0.5— 1.5h后于960— 1050°C晶化0.5 — lh得到含有納米晶粒的玻璃陶瓷材料。
[0007]如申請?zhí)枮?01310337805.0的專利是在平板玻璃的表面上噴涂外隔熱層和內隔熱層，所述外隔熱層為硅酸鹽、二氧化鈦、氧化鋯按照質量比為3:1:2的混合物，所述內隔熱層為GT0、氣凝膠按照質量比為1:3的混合物。
[0008]如申請?zhí)枮?8124567.6的發(fā)明專利，公開了一種鋁硅酸鹽玻璃，使用溫度大于650°C，原料復雜，耐高溫不是很高。
[0009]如申請?zhí)枮?01410107051.4的專利采用連續(xù)式多腔室磁控濺射技術制備耐高溫黑色硼硅玻璃。進行鍍膜后進行退火處理進一步降低薄膜的內應力并提高膜基界面結合力。該黑色玻璃最高只能經600°C溫度而顏色不發(fā)生變化。設備和工藝成本高，流程復雜，參數控制要求嚴格。
[0010]磷酸鹽玻璃具有聲子能量適中、對稀土離子溶解度高、稀土離子在其中的光譜性能優(yōu)良、非線性系數小等特性，是一種重要的激光基質材料。磷酸鹽玻璃可以作為生物玻璃陶瓷，光電子學玻璃，導電性玻璃，激光玻璃，農業(yè)用肥料，抗菌玻璃。但是鮮有文獻報道將其制備成耐熱玻璃。
[0011]磷酸鹽玻璃系統(tǒng)中的玻璃網絡結構的基本單元是由[P04]構成的，在四個磷氧鍵中其中的一個為雙鍵，雙鍵的存在，在玻璃的網絡結構中形成了非對稱的四面體結構，它是導致磷酸鹽玻璃化學穩(wěn)定性差的主要原因。引入金屬氧化物可以把玻璃的層狀結構破壞，金屬離子參與到玻璃的網絡結構中，生成了 R— 0鍵。氧化鎂的加入使得玻璃結構向更加穩(wěn)定的架狀結構轉變。
[0012]A1203中的鋁在磷酸鹽玻璃中以六配位的形式存在，但隨著加入量的增加，則主要以四配位和五配位的形式存在。無論鋁在玻璃中是何種配位方式，在特定的條件下都可以增加磷酸鹽玻璃的網絡連接能力，從而使得磷酸鹽玻璃的結構得到強化。玻璃中加入適量的氧化鋁可以較大的提高玻璃的耐水性，這主要是由于鋁離子能使磷酸鹽玻璃中的網絡結構發(fā)生變化，部分的P—0—P長鏈中生成了一部分P—0—A1—0—Pd的組合單元，當氧化鋁的量減少時，能形成[A10J四面體，對磷氧網絡起到補網作用，因而提高了玻璃的耐水性。
[0013]有文獻報道，用27A1 MAS NMR光譜測出Mg0-Al205_P205三元系玻璃，有A1 (0P) 4，A1(0P)5，厶1((^)6，用IR光譜測出玻璃的網狀結構是由橋接的P-四面體網絡組成的，(Modifier effects on the properties and structures of aluminophosphate glasses ；作者 E.Metwalli，R.K.Brow ;Journal of Non-Crystalline Solids)
[0014]有文獻報道了推測的Mg0-Al205-P205三元系的相圖，如圖3所示(The ternarysystem Mg0-Al203_P205;作者 F.J.GoNZALEZ 和 J.ff.HALL0RAN ；Journal of the AmericanCeramic Society-Dicuss1ns and Notes)
[0015]關于磷酸鹽玻璃的制備方法主要存在兩種，即一步熔融法和兩步熔融法。一步熔融法為磷酸鹽玻璃制備的主要方法，其優(yōu)點在于操作簡單，混料均勻，但組分配比誤差較大。兩步熔融法是一步熔融法的改進，主要用于制備光學磷酸鹽玻璃。兩步熔融法制備磷酸鹽玻璃可以計量準確，氣泡少、強度高，但實驗操作較復雜。
[0016]在文獻SnO — ZnO — P205三元系統(tǒng)封接玻璃的研究(作者沈健康，李啟甲，殷海榮，于寶鋼)，ZnO — P205:Tb3+玻璃的熱釋光研究(作者沈毅，李鋒鋒，張平，曲遠方)磷酸鹽玻璃中堿金屬離子的擴散(作者藍承青)就提出了用高溫熔融法制備磷酸鹽玻璃。
[0017]也有文獻，模擬高放廢液獨居石磷酸鹽玻璃陶瓷固化體的研究(作者呂彥杰)，報道用磷酸鹽玻璃密封放射性物質，具體是將La203或者是Fe 203和Η3Ρ04為原料制備玻璃前驅體，在1200°C以上燒成偏磷酸鹽母玻璃，再將玻璃粉與模擬HLLW氧化物混合成型燒制玻璃陶瓷固化體樣品，最終得到磷酸鹽玻璃陶瓷固化體，或者是將Fe203和Η #04以及模擬HLLW氧化物混合后直接在450°C燒成前驅體，粉碎后再成型燒制成玻璃陶瓷固化體樣品，最終制得，磷酸鹽玻璃陶瓷固化體。
[0018]申請?zhí)枮?01110089241.4的專利，公開了一類不含鉛的Zn0—Sb203—Ρ205系統(tǒng)低熔點玻璃，但是該磷酸鹽玻璃的工作溫度不超過500°C。
[0019]本發(fā)明針對用高溫熔融法容易產生分相，容易產生氣泡，以及混合粉料時產生不均勻的問題，并結合磷酸鹽玻璃的優(yōu)點，利用粉末燒結法制備一種磷酸鹽耐高溫玻璃。該磷酸鹽玻璃屬于MgO — A1203— P205體系。

【發(fā)明內容】

[0020]本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫磷酸鹽透明玻璃及其制備方法，以解決現有技術中存在的用高溫熔融法容易產生分相，容易產生氣泡，以及混合粉料時產生不均勻的問題。
[0021]為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0022]—種耐高溫磷酸鹽透明玻璃的制備方法，包括下述步驟:
[0023](1)將氧化鎂與水混合；
[0024](2)將步驟(1)得到的混合液體用行星式球磨機球磨，得到懸濁液；
[0025](3)在步驟⑵得到的懸濁液中滴入磷酸鹽水溶液，并同時用磁力攪拌器攪拌；
[0026](4)將步驟(3)得到的液體在烘箱中烘干，得到固體；
[0027](5)將步驟(4)得到的固體研磨成粉末；