一种多晶相微晶玻璃的制作方法

文档序号:18950550发布日期:2019-10-23 02:09阅读:207来源:国知局

本发明涉及玻璃-陶瓷领域,特别涉及一种多晶相微晶玻璃。



背景技术:

微晶玻璃又称为陶瓷玻璃,是将原料熔融后控制晶化而制得的固体材料,具有玻璃和陶瓷的双重特性。微晶玻璃由晶体组成,其原子排列有规律,因此,微晶玻璃比陶瓷的亮度高,而又比玻璃韧性强。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点,优于天然石材和陶瓷,可用于建筑幕墙及室内高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等,成为理想的高档石材的替代产品。

现有的微晶玻璃难以兼顾硬度、韧性和耐磨性等多种不同的力学性能,降低了微晶玻璃的可加工性,导致微晶玻璃的应用范围较小,严重抑制了微晶玻璃产业的发展。



技术实现要素:

本发明的一个目的是提供一种硬度、韧性和耐磨性俱佳的多晶相微晶玻璃的新技术方案。

根据本发明的第一方面,提供了一种多晶相微晶玻璃。

该多晶相微晶玻璃按重量份计包括如下成分:

所述多晶相微晶玻璃的主晶相为na4~3k2~3ca5(si12o30)f4和ca5f(po4)3。

可选的,所述na4~3k2~3ca5(si12o30)f4和ca5f(po4)3的重量比为(3-4):(1-2)。

可选的,所述na4~3k2~3ca5(si12o30)f4具有片状结构,所述ca5f(po4)3具有针状结构,且所述na4~3k2~3ca5(si12o30)f4和所述ca5f(po4)3构成网状结构。

可选的,所述na4~3k2~3ca5(si12o30)f4的晶体长为1μm-25μm,所述na4~3k2~3ca5(si12o30)f4的晶体厚度小于等于1μm,所述ca5f(po4)3的晶体长小于等于100μm。

可选的,所述多晶相微晶玻璃按重量份计还包括1-3份的硝酸钠。

可选的,所述多晶相微晶玻璃的冲击韧性为5.2kj/cm2~5.8kj/cm2

可选的,所述多晶相微晶玻璃的莫氏硬度为6.5~7.5。

可选的,所述多晶相微晶玻璃的弯曲强度为90mpa~160mpa。

可选的,所述多晶相微晶玻璃的抗压强度为600mpa~800mpa。

可选的,所述多晶相微晶玻璃的耐磨性为0.03g/cm2-0.06g/cm2

本发明的多晶相微晶玻璃的主晶相为na4~3k2~3ca5(si12o30)f4(硅碱钙石)和ca5f(po4)3(氟磷灰石),有效提高了多晶相微晶玻璃的硬度、韧性和耐磨性,使得微晶玻璃容易进一步加工成型,可广泛应用在管道、衬板、阀门和刹车盘等领域。

本发明的多晶相微晶玻璃观感呈现半透明玉质状,具有天然玉石的润泽度和蜡质感,硬度、韧性和耐磨性俱佳。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

为了解决现有的微晶玻璃难以兼顾硬度、韧性和耐磨性等多种不同的力学性能的问题,本发明提供了一种多晶相微晶玻璃。

本发明的多晶相微晶玻璃的各组份按重量份计可限定如下:

二氧化硅赋予微晶玻璃良好的化学稳定性和热稳定性,能提高微晶玻璃的强度,降低微晶玻璃的膨胀系数,因此二氧化硅的含量设定为:45-70份二氧化硅。

氧化钾为良好的助溶剂,能提高微晶玻璃的光泽度,促进玻璃液的熔化和澄清,还能降低玻璃液的粘度,因此氧化钾的含量设定为:3-10份氧化钾。

氧化钙能降低玻璃液的高温粘度,促进玻璃液的熔化和澄清,增加微晶玻璃的化学稳定性、机械强度和硬度,因此氧化钙的含量设定为:25-30份氧化钙。

氟是一种优良的乳浊剂,因此氟的含量设定为:11-15份氟。

氧化钠能降低玻璃液的粘度,促进玻璃液的熔化和澄清,因此氧化钠的含量设定为:8-12份氧化钠。

五氧化二磷是形成ca5f(po4)3晶相的晶核剂,并且可降低玻璃熔体的粘度,有助于氧化锆的熔解,因此五氧化二磷的含量设定为:3-6份五氧化二磷。

氧化铝能够降低微晶玻璃的析晶倾向,提高化学稳定性和机械强度及硬度,改善热稳定性,降低电绝缘性,因此氧化铝的含量设定为:1-3份氧化铝。

氧化锆能够增加微晶玻璃的化学稳定性,因此氧化锆的含量设定为:3-5份氧化锆。

氧化锌可降低微晶玻璃的软化点温度,改善微晶玻璃的化学稳定性,因此氧化锌的含量设定为:3-5份氧化锌。

硝酸钠可提高微晶玻璃的耐磨性,因此硝酸钠的含量设定为:1-3份硝酸钠。

下述实施方式中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法,所使用的材料和试剂,如无特殊说明,均可从商业途径得到,实验中使用的设备如无特殊说明,均为本领域技术人员熟知的设备。

在知晓具体成分含量的条件下,按本领域已知的方法可制得本发明的多晶相微晶玻璃,可选的按如下方法制备:

1、选择石英砂、萤石、氧化铝、方解石、纯碱、碳酸钾、硝酸钠、五氧化二磷、氧化锆、氧化锌中的一种或多种作为原料提供多晶相微晶玻璃的成分组成。按表1中实施例的成分配比计算原料的用量,称重后混合得到基础料。

对本领域技术人员而言,制备多晶相微晶玻璃所用的原料不仅限于上述公开的原料,还可选择钾长石、钠长石或石灰石等常用原料。

2、将基础料在1300℃~1400℃下熔化16h~20h,澄清后得到玻璃液。

3、将玻璃液制成2mm~5mm的颗粒后放入模具中,制成胚体。

4、将胚体经过2h~6h升温至500℃~550℃后保温1h~2h进行一次核化处理,再经过10min-30min升温至600℃~650℃后保温0.5h~1h进行二次核化处理,接着经过0.5h-1.5h升温至700℃-850℃后保温0.5h-2h进行一次晶化处理,再接着经过10min-30min升温至900℃-950℃后保温0.5h-2h进行二次晶化处理。

5、匀速退火即制得多晶相微晶玻璃。

表1为在不同成分组成下多晶相微晶玻璃的性能参数表。

如表1所示,本发明的多晶相微晶玻璃具有较高的弯曲强度和抗压强度,硬度高,冲击韧性强,耐磨性好。成品多晶相微晶玻璃具有天然玉石的润泽度和蜡质感,可制备成不同形状和尺寸的型材以方便加工。

表1

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

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