具有高氧化的铁含量的含锂玻璃及其制造方法
【专利摘要】一种低红外线吸收性锂玻璃，其包括0.0005-0.015wt％，更优选0.001-0.010wt％的FeO，并且氧化还原比是0.005-0.15，更优选0.005-010。该玻璃可以化学回火和用于提供夜视镜或者显示器所用的冲击观察罩。提供了一种方法，通过将另外的氧化剂加入到批料中，来将玻璃制造方法从制造高红外线吸收性锂玻璃(其的FeO是0.02-0.04wt％和氧化还原比是0.2-0.4)变成低红外线吸收性锂玻璃。提供了第二方法，通过将另外的还原剂加入到该批料中，来将玻璃制造方法从制造低红外线吸收性锂玻璃变成高红外线吸收性锂玻璃。在本发明的一种实施方案中，该氧化剂是CeO2。本发明的一种实施方案包括根据所述方法制造的玻璃。
【专利说明】具有高氧化的铁含量的含裡玻璃及其制造方法
[0001]交叉参考的相关申请
[0002]本申请要求2012年2月24日提交的，名称为“LITHIUM CONTAINING GLASS WITHHIGH OXIDIZED IRON CONTENT AND METHOD OF MAKING SAME” 的美国临时专利申请系列N0.61/602909的权益。申请系列号61/602909以其整体在此引入作为参考。
[0003]发明背景发明领域
[0004]本发明涉及具有高氧化的铁含量的玻璃，和涉及制造这样的玻璃的方法，和更具体的，涉及一种方法，其将制造高红外线吸收性玻璃(即，具有高减少的铁含量的玻璃)的活动改变成制造低红外线吸收性玻璃(即，具有低减少的铁含量的玻璃)的活动，和由此制造的玻璃。这里还公开的是一种方法，其将制造低红外线吸收性玻璃(即，具有低减少的铁含量的玻璃)的活动改变成制造高红外线吸收性玻璃(即，具有高减少的铁含量的玻璃)的活动，和由此制造的玻璃。作为此处使用的，术语“活动”表示使用预定量的玻璃批料或成分来制造预定量的玻璃，例如但不限于平玻璃带，其具有预定的一系列性能，例如但不限于光学和着色性能。
[0005]技术讨论
[0006]在下面的讨论中特别关注的是含锂玻璃的制造。作为本领域技术人员所理解的，含锂玻璃通常用作基底来制造离子交换的增强玻璃。一种类型的含锂玻璃公开在美国专利N0.4156755中(“下文称作USPN ‘755 “)，该专利在此引入作为参考。
[0007]通常，铁不是制造离子交换方法所用的含锂玻璃所需的成分，但是少量铁通常作为玻璃批料成分中的杂质而存在于含锂玻璃中，或者铁被加入到玻璃批料中来提供具有期望性能的含锂玻璃，例如但不限于光学和/或着色性能。作为市售玻璃中的Fe2O3的总氧化铁含量取决于产品要求，但是通常是50-1200份/百万{下文也称作“PPM”}或者0.005-0.12%的总铁，基于氧化物的重量(下文也称作“重量百分比”或其被认为是透明玻璃组合物。更具体的，铁的加入可以作为亚铁的铁(FeO)或者作为三价铁的铁(Fe2O3)来进行。在玻璃批料熔融期间，在三价铁形式的铁(Fe+++)和亚铁形式的铁(Fe++)之间达到平衡，并且具有大约25-30被％的亚铁形式的铁(Fe++)和70_75wt%的三价铁形式的铁(Fe+++)。氧化铁Fe2O3是一种强紫外线辐射吸收剂，并且作为黄色着色剂用于玻璃中，和氧化亚铁FeO是一种强红外线辐射吸收剂，并且作为蓝色着色剂用于玻璃中。在本发明的讨论中特别令人关注的是氧化亚铁FeO。
[0008]在加热玻璃片的情况中，例如但不限于所述讨论，在加热含锂玻璃片(下文也称作“锂玻璃片”)时，例如但不限于所述讨论，在弯曲和成形之前，该锂玻璃片的组合物通常包括0.02-0.04Wt%的氧化亚铁(FeO)，和该锂玻璃片的氧化还原比(下面详细讨论)是0.2-0.4。在含锂玻璃(下文也称作“锂玻璃”)用于本发明的实践中作为红外线装置的观察窗(例如但不限于红外线夜视镜)，或者作为透明的装甲或者航天窗体的部件的情况中，该氧化亚铁优选的范围是0.001-0.01Owt %，和该锂玻璃优选的氧化还原比是0.005-0.10。较高的氧化亚铁的Wt%用于在加热锂玻璃片来增加红外线波长的吸收时，来降低锂玻璃片的加热时间以达到弯曲温度。较低的氧化亚铁的Wt%用于根据本发明的教导，将锂玻璃用于红外线装置的观察窗，来增加红外线能量穿过该观察窗的透射百分率。
[0009]从制造高红外线吸收性(下文也称作“HIRA”)锂玻璃的活动变成制造低红外线吸收性(下文也称作“LIRA”)锂玻璃的活动，和/或从制造本发明的LIRA锂玻璃变成制造HIRA锂玻璃的活动的缺点之一是从一个活动结束时(例如制造HIRA锂玻璃的活动结束时)开始到接下来的活动开始时(例如制造LIRA锂玻璃的活动开始时)为止的期间所产生的玻璃的量，其满足LIRA锂玻璃或者HIRA锂玻璃的规格。处于作为LIRA锂玻璃和HIRA锂玻璃使用的规格之外的玻璃通常被废弃或者作为碎玻璃使用。现在本领域技术人员可以理解在从一个活动变到另一活动期间所制造的玻璃被废弃是昂贵的，这归因于锂玻璃相对高的批料成本和制造不可用的玻璃或者临界品质的玻璃所浪费的时间。
[0010]所以，有利的是提供一种方法，其使得与从制造可用的HIRA锂玻璃或者可用的LIRA锂玻璃的活动分别变成制造可用的LIRA锂玻璃或者可用的HIRA锂玻璃的活动相关的缺陷最小化或者消除该缺陷。
【发明内容】
[0011]本发明的一种非限定性实施方案涉及一种玻璃组合物，其包括下面的组分等:
[0012]
【权利要求】
1.一种玻璃组合物，其包含:
和选自下面的氧化剂:大于O至0.5(^1:%的氧化铺、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化还原比范围在0.005-0.15。
2.根据权利要求1的玻璃组合物，其中氧化铈范围在0.01-0.15wt%。
3.根据权利要求1的玻璃组合物，其中FeO范围在0.001-0.01Owt%。
4.根据权利要求1的玻璃组合物，其中Fe2O3(总铁)范围在50-200ppm。
5.根据权利要求1的玻璃组合物，其中该氧化还原比范围在0.005-0.10。
6.根据权利要求1的玻璃组合物，其中该氧化剂选自0.02-0.45Wt%的氧化铈、0.02-0.50被％的氧化锰及其混合物。
7.根据权利要求1的玻璃组合物，其中FeO范围在0.001-0.010wt% ;总铁范围在50-200ppm ;氧化还原比范围在0.005-0.10，以及氧化剂选自0.02-0.45wt%的氧化铈、0.02-0.50wt%的氧化锰及其混合物。
8.一种用于观察辐射红外线能量的装置，该装置包含具有至少一个通路的外壳，该通路具有第一开口端和第二开口端，用于观察辐射的红外线能量的透镜系统，改进包括: 与所述通路的一端相邻安装的化学回火冲击玻璃透镜，该冲击玻璃透镜包含第一表面，相对的第二表面和在该冲击玻璃透镜的第一和第二表面之间的玻璃段，该玻璃段包含:组分范围
S1260-63wt%
Na2O10-12wt%
Li2O4-5.5wt%
Al2O317-19wt%
ZrO23.5-5wt%
(Al2O3+ ZrO2) 21.5-24wt%FeO0.0005-0.015wt%
Fe2O3 (总铁)50-1200ppm; 和选自下面的氧化剂:大于O至0.5(^1:%的氧化铺、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化还原比范围在0.005-0.15。
9.根据权利要求8的装置，其中该透镜的可见光透射率大于88%，红外线透射率大于80 %，红外线观察透射率大于80 %，该透射率是对于厚度为0.223英寸(5.7毫米)的玻璃透镜而言的。
10.根据权利要 求8的装置，其中该玻璃段的FeO范围在0.001-0.01Owt %。
11.根据权利要求10的装置，其中该玻璃段的氧化还原比范围在0.005-0.10。
12.根据权利要求8的装置，其中该氧化剂选自0.02-0.45wt %的氧化铈、0.02-0.50被％的氧化锰及其混合物。
13.一种方法，其用于在炉子中将熔融的玻璃从FeO为0.02-0.04被％和氧化还原比为0.2-0.4的熔融的高红外线吸收性锂玻璃组合物改变为熔融的低红外线吸收性锂玻璃组合物，该熔融的低红外线吸收性锂玻璃组合物具有0.0005-0.015?丨％的Fe0、0.005-0.10的氧化还原比和预定量的用于氧化FeO的第一氧化剂，所述方法包括: 供给玻璃批料，所述玻璃批料具有提供熔融的低红外线吸收性锂玻璃组合物的成分，该组合物具有0.0005-0.015?丨％的Fe0、0.005-0.10的氧化还原比和该预定量的用于氧化FeO的第一氧化剂； 以等于第一氧化剂的量的一倍或两倍的量，将第二氧化剂加入到该玻璃批料中预定的时间，以在炉子中氧化熔融玻璃中的FeOjP 在预定的时间之后，停止实施前述的步骤。
14.权利要求13的方法,其中该第一和第二氧化剂选自CeO2和MnO2及其混合物。
15.权利要求14的方法,其中该第一和第二氧化剂均为Ce02。
16.权利要求14的方法,其中该第一和第二氧化剂均为Μη02。
17.根据权利要求13的方法所制造的玻璃，该玻璃由FeO范围在0.001-0.01Owt %，氧化还原比范围在0.005-0.10和具有预定量的第一氧化剂的熔融的低红外线吸收性锂玻璃组合物制成。
18.一种层合的透明体，其包含多个通过塑料夹层层合在一起的化学增强的玻璃片和任选的塑料片，其中至少一个玻璃片具有包含以下成分的玻璃组合物:
和选自下面的氧化剂:大于O至0.5(^1:%的氧化铺、大于O至0.75wt%的氧化猛及其混合物，并且氧化还原比是0.005-0.15。
19.根据权利要求18的层合的透明体，其中该层合的透明体选自飞机窗体，和陆地、天空、太空、水上和水下交通工具窗体。
20.根据权利要求18的层合的透明体，其中该窗体是挡风玻璃。
21.根据权利要求18的玻璃组合物，其中FeO范围在0.001-0.01Owt % ;总铁范围在50-200ppm ;氧化还原比范围在0.005-0.10，氧化剂选自0.02-0.45wt %的氧化铈、0.02-0.50被％的氧化锰及其混合物。
22.—种方法，其用于在炉子中将熔融的玻璃从FeO为0.0005-0.015wt%,氧化还原比为0.005-0.10的熔融的低红外线吸收性锂玻璃组合物改变为FeO是0.02-0.04wt%和氧化还原比是0.2-0.4的高红外线吸收性锂玻璃组合物，所述方法包括: 供给玻璃批料，该玻璃批料具有提供所述熔融的高红外线吸收性锂玻璃组合物和预定量的用于增加FeO的第一还原剂氧化剂的成分； 以等于第一还原剂的量的一倍或两倍的量，将第二还原剂加入到该玻璃批料中预定的时间，以在炉子中增加熔融玻璃中的FeOjP 在预定的时间之后，停止实施前述的步骤。
23.根据权利要求1的玻璃组合物，其中该氧化剂是氧化铈和氧化锰的混合物，其中氧化铈和氧化锰的总浓度范围在0.02-0.675%。
【文档编号】C03B5/235GK104136386SQ201380010473
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月24日
【发明者】G·B·古德温, M·阿巴比, C·S·哈里斯, L·J·舍勒斯塔克 申请人:Ppg工业俄亥俄公司