一种教学用微晶玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种教学用微晶玻璃，其特征在于：所述微晶玻璃主要包括以下质量份的原料：Nb2O56～10份、SiO240～60份、Al2O32～6份、OSr30～50份、Ta2O54～8份、TiO23～5份、ZrO22～4份和P2O54～8份；本发明工艺简单，能耗低，制备过程无污染，良品率高，良品率在99.9%以上；本发明制备方法具有工艺简单、加工方便、成本低、安全无污染和节能省时等特点，与常规烧结相比，烧结时间缩短80%；本发明制备的微晶玻璃热振稳定性能好，无毒无污染，耐酸耐碱性好，物理性能好，其断裂韧性大于11MPa·m1/2，抗压强度大于360 MPa，弯曲强度大于85MPa，维氏硬度大于6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率为0，白度大于90，抗冻性小于0.02%。
【专利说明】
-种教学用微晶玻璃及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种教学用微晶玻璃及其制备方法，属于教学用具领域。
【背景技术】
[0002] 微晶玻璃(CRYST0E and肥0PARIES)又称微晶玉石或陶瓷玻璃，它具有玻璃和陶 瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，运也是玻璃易碎的原因之一。而微 晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所W，微晶玻璃比陶 瓷的亮度高，比玻璃初性强。
[0003] 微晶玻璃具有比一般玻璃更为优良的特性，主要表现为：1、具有更加稳定的化学 性能:抗水合，抗水化能力，抗阳离子交换能力;2、具有更高的机械强度;3、具有更优良的电 学性能:介电损耗率最低;4、具有良好的热学性能:热膨胀系数低，热振稳定性能好，高溫软 化的溫度点高。
[0004] 微晶玻璃的应用范围及其广泛，在机械工程领域、电力工程及电子技术领域和光 学领域中有着及其广泛的应用，但是现有的微晶玻璃机械强度，耐酸碱性能和热振稳定性 能并不能完全满足相关领域的要求，导致了微晶玻璃性能不足，不利于微晶玻璃的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是提供一种教学用微晶玻璃，具有热振稳定性能好、无毒无 污染、耐酸耐碱性好和物理性能好的优点。
[0006] 本发明要解决的另一问题是提供一种教学用微晶玻璃的制备方法，具有工艺简 单、加工方便、成本低、安全无污染和节能省时的优点。
[0007] 为解决W上技术问题，本发明采用W下技术方案： 一种教学用微晶玻璃，所述微晶玻璃主要包括W下质量份的原料：Nb2化6~10份、 Si 化 40 ~60 份、Al2〇32 ~6 份、0Sr30 ~50 份、Ta2〇s4 ~8 份、Ti〇23 ~5 份、Zr〇22 ~4 份和 P2〇s4 ~8 份。
[000引 W下是对上述技术方案的进一步优化： 一种教学用微晶玻璃的制备方法，所述制备方法依次包括W下步骤：1.原料预处理、 2.制备巧体、3.高溫烧结、4.冷却成型、5.低溫烧结、6.加工完成。
[0009] 所述原料预处理步骤为:将抓2化、Ah化、Ta2化和Ti化揽拌均匀并粉碎呈粉末状，将 混合后的粉末放入到1800~1900°C的害炉中，烧制2小时，取出后烘干并粉碎备用； 将Si化、OSr和化化揽拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害炉中，烧制2小时，取出后烘干并粉碎备用； 所述制备巧体步骤为:将预处理后的原料和P2化混合均匀后加入PVA作为粘结剂，研磨 造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将巧体做冷等静压，冷等静压的压力为350~400MPa，保 压时间为Imin。
[0010] 所述高溫烧结:将冷等静压后的巧体置于箱式高溫炉中般烧排除粘结剂，然后将 巧体在1600~1650°C下般烧0.5小时，升溫速度为300~350°C每小时。
[0011] 所述低溫烧结:将冷却成型步骤制备的牙齿在900~1000°C下般烧0.5小时，升溫 速度为250~300 °C每小时。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有W下优点：本发明制备方法具有工艺简单、加工方 便、成本低、安全无污染和节能省时等特点，与常规烧结相比，烧结时间缩短80%; 本发明制备的微晶玻璃热振稳定性能好，无毒无污染，耐酸耐碱性好，物理性能好，其 断裂初性大于llMPa · ml/2,抗压强度大于360 MPa,弯曲强度大于85MPa，维氏硬度大于 6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率为0，白度大于90，抗冻性小于0.02%。
[0013] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1，一种教学用微晶玻璃，主要包括W下质量份的原料:抓2〇56份、Si〇240份、 Λ?2〇32份、0Sr30份、Ta2〇s4 份、Ti 化 3份、Zr 化 2份和 P2〇s4 份。
[0015] -种教学用微晶玻璃的制备方法包括W下步骤： 1. 原料预处理:准确称取W上原料，将Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化揽拌均匀并粉碎呈粉末 状，将混合后的粉末放入到1800~1900°C的害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 将Si化、OSr和化化揽拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 2. 制备巧体:将P2化和步骤1中预处理后的原料混合均匀后加入PVA作为粘结剂，研磨 造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将巧体做冷等静压，冷等静压的压力为350~400MPa，保 压时间为Imin; 3. 高溫烧结:将冷等静压后的巧体置于箱式高溫炉中般烧排除粘结剂，然后将巧体在 1600~1650 °C下般烧0.5小时，升溫速度为300~350 °C每小时； 4. 冷却成型:将步骤3制备的巧体冷却加工成牙齿形状； 5. 低溫烧结:将步骤4制备的牙齿在900~1000°C下保溫0.5小时，升溫速度为化0~300 °(：每小时； 6. 加工完成:将步骤5制备的牙齿进行冷却、切边、抛光，完成加工。
[0016] 实施例2,一种教学用微晶玻璃，主要包括W下质量份的原料:抓2〇58份、Si〇250份、 Al2〇34 份、0Sr40 份、Ta2〇s6 份、Ti〇24 份、Zr〇23 份和 P2O56 份。
[0017] -种教学用微晶玻璃的制备方法包括W下步骤： 1. 原料预处理:准确称取W上原料，将Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化揽拌均匀并粉碎呈粉末 状，将混合后的粉末放入到1800~1900°C的害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 将Si化、OSr和化化揽拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 2. 制备巧体:将P2化和步骤1中预处理后的原料混合均匀后加入PVA作为粘结剂，研磨 造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将巧体做冷等静压，冷等静压的压力为350~400MPa，保 压时间为Imin; 3. 高溫烧结:将冷等静压后的巧体置于箱式高溫炉中般烧排除粘结剂，然后将巧体在 1600~1650 °C下般烧0.5小时，升溫速度为300~350 °C每小时； 4. 冷却成型:将步骤3制备的巧体冷却加工成牙齿形状； 5. 低溫烧结:将步骤4制备的牙齿在900~1000°C下般烧0.5小时，升溫速度为化0~300 °(：每小时； 6. 加工完成:将步骤5制备的牙齿进行冷却、切边、抛光，完成加工。
[0018] 实施例3,一种教学用微晶玻璃，主要包括W下质量份的原料:Nb2化10份、Si〇260 份、AI2O36份、OS巧0份、Ta2〇s8 份、TiO巧份、Zr〇24 份和 P2O58份。
[0019] -种教学用微晶玻璃的制备方法包括W下步骤： 1. 原料预处理:准确称取W上原料，将Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化揽拌均匀并粉碎呈粉末 状，将混合后的粉末放入到1800~1900°C的害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 将Si化、OSr和化化揽拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 2. 制备巧体:将P2化和步骤1中预处理后的原料混合均匀后加入PVA作为粘结剂，研磨 造粒，将造粒好的粉料干压成型，再将巧体做冷等静压，冷等静压的压力为350~400MPa，保 压时间为Imin; 3. 高溫烧结:将冷等静压后的巧体置于箱式高溫炉中般烧排除粘结剂，然后将巧体在 1600~1650 °C下般烧0.5小时，升溫速度为300~350 °C每小时； 4. 冷却成型:将步骤3制备的巧体冷却加工成牙齿形状； 5. 低溫烧结:将步骤4制备的牙齿在900~1000°C下保溫0.5小时，升溫速度为化0~300 °(：每小时； 6. 加工完成:将步骤5制备的牙齿进行冷却、切边、抛光，完成加工。
[0020] 由上述各实施例所制得的微晶玻璃性能如下表：
本发明制备方法具有工艺简单、加工方便、成本低、安全无污染和节能省时等特点，与 常规烧结相比，烧结时间缩短80%; 本发明制备的微晶玻璃热振稳定性能好，无毒无污染，耐酸耐碱性好，物理性能好，其 断裂初性大于llMPa · ml/2,抗压强度大于360 MPa,弯曲强度大于85MPa，维氏硬度大于 6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率为0，白度大于90，抗冻性小于0.02%。
[0021] W上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通 技术人员的公知常识。本发明的保护范围W权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术 启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种教学用微晶玻璃，其特征在于：所述微晶玻璃主要包括以下质量份的原料： Nb2〇56 ~10 份、Si0240 ~60 份、Ah〇32 ~6 份、0Sr30 ~50 份、Ta2〇54 ~8 份、Ti023 ~5 份、Zr022 ~ 4份和P2〇54~8份。2. 如权利要求1所述的一种教学用微晶玻璃的制备方法，其特征在于:所述制备方法 依次包括以下步骤:1.原料预处理、2.制备坯体、3.高温烧结、4.冷却成型、5.低温烧结、6.加工完成。3. 如权利要求2所述的一种教学用微晶玻璃的制备方法，其特征在于:所述原料预处理 步骤为:将Nb2〇 5、Al2〇3、Ta2〇5和Ti0 2搅拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到1800 ~1900°C的窑炉中，烧制0.5小时，取出后烘干并粉碎备用； 将Si02、0Sr和Zr02搅拌均匀并粉碎呈粉末状，将混合后的粉末放入到2000~2100°C的 窑炉中，烧制〇. 5小时，取出后烘干并粉碎备用。4. 如权利要求2所述的一种教学用微晶玻璃的制备方法，其特征在于:所述制备坯体步 骤为:将预处理后的原料和P2〇 5混合均匀后加入PVA作为粘结剂，研磨造粒，将造粒好的粉料 干压成型，再将坯体做冷等静压，冷等静压的压力为350~400MPa，保压时间为lmin。5. 如权利要求2所述的一种教学用微晶玻璃的制备方法，其特征在于:所述高温烧结： 将冷等静压后的坯体置于箱式高温炉中煅烧排除粘结剂，然后将坯体在1600~1650Γ下煅 烧0.5小时，升温速度为300~350 °C每小时。6. 如权利要求2所述的一种教学用微晶玻璃的制备方法，其特征在于:所述低温烧结： 将冷却成型步骤制备的牙齿在900~1000°C下保温0.5小时，升温速度为250~300°C每小 时。
【文档编号】C03C10/00GK106082672SQ201610417554
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201610417554.0, CN 106082672 A, CN 106082672A, CN 201610417554, CN-A-106082672, CN106082672 A, CN106082672A, CN201610417554, CN201610417554.0
【发明人】段海云
【申请人】山东智汇专利运营有限公司