展现出棕色-灰色显色的非不透明、无砷β-锂辉石玻璃陶瓷的制作方法_3

文档序号:9421752阅读:来源:国知局
0nm处测得的)光学透射。例如,(约950nm处测得的)光学透射可以是以下一种:(i)约35-75%;(ii)约50-70%;以及(iii)约45-55 %。除了为炉灶面应用提供大致良好的性能之外,约为50-70%的优选范围会允许在产品(例如,炉灶面电器)上使用红外(IR)触摸控制器。
[0054]作为补充和/或替代,(约1600nm处测得的)红外光学透射可以是以下一种:(i)约45-80% ;(ii)约50-75% ;以及(iii)约45-60 %。约50-75%的优选范围为炉灶面应用提供良好的加热性能。在炉灶面应用中,发现小于约50%的红外光学透射开始显示出对其上放置的物品进行加热的能力下降的迹象,大于约75%的红外光学透射会开始显示出对于放置在靠近所需加热区但是在其外面的材料发生过度加热的迹象。
[0055]颜色特性
[0056]如上文所述,本文的实施方式的一个重要方面是它们的颜色特性。事实上,出于商业目的,希望实现具有前述功能特性以及某些颜色(具体地,灰色类型,例如棕色-灰色)的玻璃-陶瓷。
[0057]为此,现参见图4,其是笛卡尔坐标系,显示本文的实施方式的玻璃组合物内的某些着色剂的影响。y轴(纵轴)表示色调(b*),颜色的蓝-黄组分;而X轴(横轴)表示色调(a*),颜色的绿-红组分。可以采用例如已知的光源D65,10°观察测试,对图上的颜色值进行定量化,该测试可用于测量本文的4mm厚和5.2mm厚的样品的颜色。通常与L*值同时测量a*和b*坐标。
[0058]所得到的玻璃-陶瓷的颜色的变化的主要贡献是氧化钒(V205)、氧化铬(Cr203)和氧化铁(Fe203)。该着色剂组合允许大量的Cr203和Fe203,而不引起明显的成本,因为铁和铬是低成本易得的。
[0059]在存在Sn02的情况下,V205在陶瓷化过程中使得玻璃明显变暗,因为V205对主要低于700nm波长的光吸收负责。此外,甚至在存在V205和Sn02的情况下,可以保留650nm、950nm和红外光学透射频率(例如,1600nm)处足够高的光透射。根据本文的实施方式,V205的量可以是以下一种:(i)约为0-0.3%; (ii)约为0.005-0.2%;以及(iii)约为0.05-0.
[0060]发现氧化铬(Cr203)适用于提供可见光范围(例如,约400_600nm)内波长的变暗功能,同时保留约600-800nm波长的高透射。根据本文的实施方式,Cr203的量可以是以下一种:(i)约为 0.01-0.04%; (ii)约为 0.01-0.02% ;以及(iii)约为 0.016-0.018%。由于在组成中存在Cr203,玻璃-陶瓷显示出蓝色范围内的低透射。
[0061]氧化铁(Fe203)导致主要在红外波长的吸收,但是,氧化铁也涉及可见光波长并且影响玻璃-陶瓷的显色。根据本文的实施方式,Fe203的量可以是以下一种:(i)约为0.1-0.4% ;(ii)约为 0.12-0.4% ;(iii)约为 0.15-0.35% ;以及(iv)约为 0.16-0.25%。要注意的是,可以通过改变氧化钒的含量,来调节所列出的组合物中Fe203的作用。例如,当Fe203含量大于约0.15%时,可见光范围的透射略微增加(可能是由于SnO优先还原Fe203,作为结果,被还原的钒的量下降)。玻璃-陶瓷的这种发光可能会被较大的V205含量补偿(但是,仍留在上文所指出的范围内)。
[0062]仍参见图4,随着Cr203含量的增加,色调(b*)从负水平(蓝色)移动到正水平(黄色)。比较例7(标签“7”)显示用于说明。随着Fe203含量的增加,色调(a*)从低的正水平(绿色)移动到较高的正水平(红色),色调(b*)从负水平(蓝色)移动到正水平(黄色)。在图中显示多个样品。第一个样品(标签“I”且对应于图1的实施例1)是上文所述范围内的基础组合物,包含0.0173%的Cr203和0.16%的Fe203。该组合物明显位于所示着色量表的蓝色侧。第二个样品(标签“2”且对应于图1的实施例2)也是所需范围内的基础组合物,包含0.0173%的Cr203和0.25%的Fe203。组合物同时展现出所示着色量表的黄色和红色方向的移动(即,朝向棕色)。第三个样品(标签“5”且对应于图1的实施例5)也是所需范围内的基础组合物,包含0.021%的Cr203和0.25%的Fe203。组合物同时展现出所示着色量表的黄色和红色方向的进一步移动。第四个样品(标签“3”且对应于图1的实施例3)也是所需范围内的基础组合物,包含0.0173%的Cr203和0.3%的Fe203。组合物展现出甚至更接近红-棕色的显色。
[0063]考虑上述内容以及上文所讨论的一个或多个其他特性,根据一个或多个所需的实施方式,色调(a*)可以是以下一种:⑴-1至+4 ; (ii)约O至+4 ; (iii)+0至+3 ;以及(iv)+0至+2。作为补充和/或替代,色调(b*)可以是以下一种:(i)约-2至+4;(ii)-l至+3 ;以及(iii)0至+2。
[0064]参见图5,制备相比于图1的样品具有不同组成的多个样品。图6是采用图5的组合物,在玻璃的陶瓷化工艺之后所生产的玻璃-陶瓷材料的特性表。发现比较例1、2、3和4的组成是不合乎希望的,因为Fe203水平太低,产生不可接受整体光学透射值(Tl)。发现比较例5的组成是不合乎希望的,因为其不含任意Cr203,因此不产生令人满意的着色。比较例7存在类似的问题,因为其也不含有任意Cr203。参见图4,显示比较例7 (参见标签数字7’)的数据点,其展现出明显偏向于蓝色的色调(b*)。当加入少量Cr02时(参见图1的实施例5或实施例2),颜色朝向色调(b*)的正值偏移,如图4的标签数字2或标签数字5所示。比较例6是不合乎希望的,因为其不包括至少一种氧化物(V205、Co0、Ni0和Ce02),因此不展现出令人满意的整体光学透射(Tl)。
[0065]在所揭示的实施方式的范围内,预期玻璃-陶瓷的组成除了含有Fe203和Cr203之外,还含有至少一种其他着色剂。但是,重要的是要记住,存在的一种或多种其他着色剂可能对上文所述的目标光学透射特性造成影响。因此,应该注意可能的相互作用,即使是较低水平的此类其他着色剂。例如,仅可容忍非常少量的CoO,因为CoO严重地吸收红外波长的光,并且以不可忽略地方式吸收约为625nm波长处的光。
[0066]变化形式和实施方式
[0067]虽然上述讨论主要涉及关于获得用于炉灶面的玻璃-陶瓷,本领域技术人员应理解的是,本文的实施方式可用于许多其他产品。
[0068]虽然上述讨论主要涉及玻璃组成和玻璃-陶瓷性质,本领域技术人员应理解的是,提供了详细讨论来实现任意数量的方法和工艺来制造此类玻璃和玻璃-陶瓷材料和所得到的产物。基本上,基本工艺步骤包括在依次确保熔融、澄清和之后的陶瓷化的条件下,对原材料的可玻璃化装料进行热处理。装料是用于生产上文所述的玻璃-陶瓷材料的玻璃的前体,优选具有上文的具体基础组成。
[0069]尽管本文已结合【具体实施方式】对本发明进行了描述,但是应当理解,这些实施方式仅是用于说明本文的实施方式的原理和应用。因此,应当理解,在不背离本发明的精神和范围的前提下,可以对列举的实施方式进行各种修改,并且可以设计其他实现形式。
【主权项】
1.一种铝硅酸锂型玻璃-陶瓷,其含有β -锂辉石作为主要晶相且展现出大致棕-灰色的颜色。2.如权利要求1所述的玻璃-陶瓷,其特征在于,该玻璃-陶瓷的明度L*约为20-40,其采用光源D65,10°观察测试反射测得。3.如权利要求1所述的玻璃-陶瓷,其特征在于,其具有以下至少一种性质: 所述玻璃-陶瓷的绿-红色调(a*)是以下一种:(i)约为-1至+4;(ii)0至+4;(iii)+0 至+3 ;以及(iv)+0 至+2, 所述玻璃-陶瓷的蓝-黄色调(b*)是以下一种:(i)约为-2至+4;(ii)-l至+3;
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