一种高锆硼硅酸盐玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高锆硼硅酸盐玻璃及其制备方法，属于玻璃制备【技术领域】。该方法包括以下步骤：(1)获得纳米级ZrSiO4粉体；(2)按玻璃组分配比称取原料，将原料混合均匀，得到混合料；所述玻璃组分中，ZrO2组分以所述的ZrSiO4粉体形式引入，SiO2组分以ZrSiO4粉体和石英砂形式共同引入，其它组分以相应的氧化物、碳酸盐或硝酸盐形式引入；(3)将混合料放入坩埚中熔制，待混合料完全熔化成玻璃液后，再通过管道向玻璃液底部通入O2进行鼓泡，通过搅拌器进行搅拌；(4)经降温后采用漏料方式成形，待玻璃定形后将其移入马弗炉中进行退火，获得高锆硼硅酸盐玻璃。本发明的方法制备的高锆硼硅酸盐玻璃具有高光学均匀性、较大负向反常色散和优异化学稳定性的优点。
【专利说明】一种高锆硼硅酸盐玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃制备【技术领域】，特别涉及一种高锆硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在硼硅酸盐玻璃组分中引入一定量的ZrO2，可显著改善玻璃的耐水性、耐碱性、色 散常数和力学性能等。但需要注意的是，引入21〇 2在提升玻璃性能的同时，却给玻璃制备带 来诸多问题，如熔化温度升高、澄清时间延长、组分沉淀、析晶倾向增大，这将导致玻璃组分 失控、增加能耗和降低成品率。因此，玻璃中ZrO 2含量受到限制，普通硼硅酸盐玻璃中ZrO2 含量控制在5wt. %以下，否则不利于玻璃制备。随着科技进步和工业装备水平的不断提高， 低含量ZrO2玻璃的性能无法满足高新技术发展要求，迫切需要开发出高含量 &〇2的硼硅酸 盐玻璃。高锆硼硅酸盐玻璃具有较大负向反常色散、优异化学稳定性和良好力学性能，可制 作长焦距大视野相机透镜、化学工业观察窗口和特种玻璃纤维等，应用前景广阔。
[0003] 现有的制备ZrO2含量在5wt. %以上硼硅酸盐玻璃的方法主要有：（1)改进熔制工 艺，如提高熔化温度、延长澄清时间；（2)采用二次熔制；（3)采用超细的ZrO 2原料。这些措 施方法在制备ZrO2含量在5-lOwt. %硼硅酸盐玻璃方面还有较大优势，但在制备高锆硼硅 酸盐玻璃（氧化锆含量多IOwt. % )方面存在较大障碍，如能耗大、玻璃均匀性差、尺寸小、 难以工程化等。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种具有高光学均匀性、 较大负向反常色散和优异化学稳定性的高锆硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
[0005] 为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
[0006] 一种高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)获得纳米级ZrSiO4粉体；
[0008] (2)按玻璃组分配比称取原料，将原料混合均匀，得到混合料；所述玻璃组分中， ZrO2组分以所述的ZrSiO 4粉体形式引入，SiO2组分以ZrSiO 4粉体和石英砂形式共同引入， 其它组分以相应的氧化物、碳酸盐或硝酸盐形式引入；
[0009] (3)将混合料放入坩埚中熔制，待混合料完全熔化成玻璃液后，再通过管道向玻璃 液底部通入〇2进行鼓泡，鼓泡结束后通过搅拌器进行搅拌；
[0010] (4)经降温后采用漏料方式成形，待玻璃定形后将其移入马弗炉中进行退火，获得 高锆硼硅酸盐玻璃。
[0011] 所述ZrSiO4粉体采用水热法合成工艺制备。
[0012] 所述坩埚中熔制的温度为1380-1500°C。
[0013] 所述02的流量为0. 3-0. 8L/min，通入的时间为l-2h。
[0014] 所述搅拌器的转速为40-80rpm，搅拌时间为2-5h。
[0015] 所述马弗炉需要预先升温至500-600 °C，再放入定形的玻璃。
[0016] 所述ZrSiO4粉体的粒度不大于50nm。
[0017] 所述坩埚、搅拌器及管道的材质均为Pt。
[0018] 所述原料混合采用的是V形混料机。
[0019] 本发明实施例还提供一种高锆硼硅酸盐玻璃，是按照上述的制备方法制备得到。
[0020] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0021] (1)本发明的方法采用高纯、纳米级ZrSiO4粉体，避免了 Fe2O3JiO2等杂质对玻璃 光学性能的影响；
[0022] (2)本发明的方法实现了低熔制温度下ZrOji分的充分熔融和均化，熔制温度比 常规方法低100-200°C，同时解决了 26104粉体的高温沉淀难题；
[0023] (3)本发明的方法制备的高锆硼硅酸盐玻璃具有高光学均匀性、较大负向反常色 散和优异化学稳定性的特点，而且该方法易于实现大尺寸玻璃的制备。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0025] 一种高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0026] (1)获得纳米级ZrSiO4粉体；
[0027] (2)按玻璃组分配比称取原料，将原料混合均匀，得到混合料；所述玻璃组分中， ZrO2组分以所述的ZrSiO 4粉体形式引入，SiO2组分以ZrSiO 4粉体和石英砂形式共同引入， 其它组分以相应的氧化物、碳酸盐或硝酸盐形式引入；
[0028] (3)将混合料放入坩埚中熔制，待混合料完全熔化成玻璃液后，再通过管道向玻璃 液底部通入〇 2进行鼓泡，鼓泡结束后通过搅拌器进行搅拌；
[0029] (4)经降温后采用漏料方式成形，待玻璃定形后将其移入马弗炉中进行退火，获得 高锆硼硅酸盐玻璃。
[0030] 采用本发明的方法制备的高锆硼硅酸盐玻璃具有高光学均匀性、较大负向反常色 散和优异化学稳定性。
[0031] 优选的，ZrSiO4粉体采用水热法合成工艺制备。
[0032] 采用水热法合成工艺制备出的26104粉体具有纯度高、粒度细、分散性好的优点， 采用水热法合成工艺制备的ZrSiO 4粉体作为原料，不会影响玻璃着色。
[0033] 优选的，坩埚中熔制的温度为1380-1500°C。
[0034] 本发明的熔制温度比常规方法低100-200°C，实现了低熔制温度下ZrOji分的充 分恪融和均化。
[0035] 优选的，02的流量为0. 3-0. 8L/min，通入的时间为l-2h。
[0036] 本发明通过Pt管向玻璃液底部通入高纯02进行鼓泡，阻止ZrSiO 4粉体沉淀，解决 了 ZrSiO4粉体的高温沉淀的问题。
[0037] 优选的，搅拌器的转速为40_80rpm，搅拌时间为2_5h。
[0038] 本发明采用框式Pt搅拌器对玻璃液进行机械搅拌均化，采用上述的搅拌转速及 时间，能够更好的促进玻璃均化。
[0039] 优选的，马弗炉需要预先升温至500_600°C，再放入定形的玻璃。
[0040] 优选的，ZrSiO4粉体的粒度不大于50nm，即ZrSiO 4粉体粒度< 50nm。
[0041] 优选的，为防止杂质引入制备的玻璃种，坩埚、搅拌器及管道的材质优选为Pt。
[0042] 优选的，原料混合采用的是V形混料机，使原料混合更均匀。
[0043] 本发明实施例还提供一种高锆硼硅酸盐玻璃，是按照上述的制备方法制备得到。
[0044] 采用本发明制备的高锆硼硅酸盐玻璃可制作长焦距大视野相机透镜、化学工业观 察窗口和特种玻璃纤维等。
[0045] 下面通过具体的实施例对本发明做进一步的说明：
[0046] 表1实施例玻璃的组成（wt. % )和主要性能
【权利要求】
1. 一种高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 获得纳米级ZrSi04粉体； (2) 按玻璃组分配比称取原料，将原料混合均匀，得到混合料；所述玻璃组分中，21〇2组 分以所述的26104粉体形式引入，Si02组分以ZrSi04粉体和石英砂形式共同引入，其它组 分以相应的氧化物、碳酸盐或硝酸盐形式引入； (3) 将混合料放入坩埚中熔制，待混合料完全熔化成玻璃液后，再通过管道向玻璃液底 部通入〇2进行鼓泡，鼓泡结束后通过搅拌器进行搅拌； (4) 经降温后采用漏料方式成形，待玻璃定形后将其移入马弗炉中进行退火，获得高锆 硼硅酸盐玻璃。
2. 根据权利要求1所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述ZrSi04粉 体采用水热法合成工艺制备。
3. 根据权利要求2所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述坩埚中熔 制的温度为1380-1500°C。
4. 根据权利要求3所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述0 2的流量 为0. 3-0. 8L/min，通入的时间为l-2h。
5. 根据权利要求4所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述搅拌器的 转速为40_80rpm，搅拌时间为2_5h。
6. 根据权利要求5所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述马弗炉需 要预先升温至500-600°C，再放入定形的玻璃，退火4-8h。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述 ZrSi04粉体的粒度不大于50nm〇
8. 根据权利要求7所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述坩埚、搅拌 器及管道的材质均为Pt。
9. 根据权利要求8所述的高锆硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述原料混合 采用的是V形混料机。
10. -种高锆硼硅酸盐玻璃，其特征在于，是按照权利要求1-9任一项所述的制备方法 制备得到。
【文档编号】C03C3/066GK104445921SQ201410641485
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】王衍行, 祖成奎, 何坤, 韩滨, 陈江, 赵慧峰, 刘永华, 张瑞 申请人:中国建筑材料科学研究总院