本发明属于微晶玻璃技术领域，具体涉及一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法，所制得的尖晶石微晶玻璃是一种人造宝石材料。
背景技术：
尖晶石是一种较珍贵的宝石。天然尖晶石具有丰富多彩的颜色，如红色，橙色，粉色，绿色，蓝色，黑色等，且自身硬度大，加工性能好，是不可多得的装饰类宝石，深受广大群众的喜爱。但因其产量少，价格昂贵，所以用人工合成的方法制备尖晶石类装饰宝石材料，将具有极大的市场前景。
但人工合成尖晶石通常采用提拉法制备，该方法存在生产时间长，成本高，效率低的缺点。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法，该发明选择特定的组分，将其制备成微晶玻璃，该微晶玻璃具有良好的耐热性能，可作为耐热珠宝材料，微晶玻璃主晶相为尖晶石，晶相较单一，且生产时间短，效率高，可适用于工业化生产。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种尖晶石微晶玻璃，包括基础成分、含锡氧化物、着色剂和助熔剂；其中，含锡氧化物占基础成分的摩尔百分比为0.1-2％，着色剂占基础成分的摩尔百分比为0-3％；助熔剂占基础成分的摩尔百分比为0-3％；基础成分包括以下摩尔百分比的组分：sio243-60％、al2o316-28％、zno10-25％、tio2和/或zro25-12％、mgo和/或稀土氧化物1-8％。
进一步地，稀土氧化物为la2o3、y2o3、pr2o3、er2o3、nd2o3、ceo2、gd2o3和nb2o5中的至少一种。
进一步地，助熔剂为氧化钠和/或氧化钾。
进一步地，着色剂为含镍氧化物、含铜氧化物、含铬氧化物、含铁氧化物、含锰氧化物、含钴氧化物、氯化金和硝酸银中的至少一种。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1600-1650℃条件下熔制2-6h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在600-700℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在720-800℃条件下热处理1-6h，再在820-1100℃条件下热处理0.5-5h。
进一步地，步骤(2)中将配合料在1650℃条件下熔制6h。
进一步地，步骤(3)中在680℃条件下退火。
进一步地，步骤(4)中将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
本发明提供的尖晶石微晶玻璃及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明中氧化锌、氧化铝、二氧化硅和含锡氧化物作为必要成分，二氧化硅是硅酸盐玻璃形成的必要成分；氧化铝可以提高整体硬度，同时也是生成尖晶石相的必要组分；氧化锌有助熔作用，同时也是生成尖晶石相的必要组分，氧化锌和氧化铝配合在热处理过程中生成尖晶石相。因在熔炼过程中会出现气泡，本发明中添加的含锡氧化物，在熔炼过程中起到澄清作用，有助于液体中气泡的消除；含锡氧化物还有助熔和均化作用，在玻璃熔炼过程中能够加速熔炼，促进玻璃液的均化；此外，含锡氧化物还可以作为成核剂，与tio2和/或zro2协同作用，提高微晶玻璃的品质。
稀土氧化物具有高折射率特性，本发明中采用稀土氧化物来增加微晶玻璃的折射率，未使用易污染环境且有毒物质氧化铅调节折射率，稀土氧化物没有毒性，也不会污染环境，通过加入特定的含量，便可提升尖晶石微晶玻璃的折射率，使其能够成为一种具有较好装饰效果的人造宝石材料。
本发明中二氧化硅和三氧化二铝的含量较高，玻璃高温粘度比较高，导致母体玻璃熔制温度较高，本发明中以氧化钠和/或氧化钾作为助熔剂，可以加速玻璃的熔制过程，提高生产效能。
本发明将熔制所得物进行成型和退火后，对其进行热处理，热处理过程分为两个阶段，这两个热处理阶段分别为核化阶段和晶化阶段，具体为将退火后所得的基础玻璃升温至核化温度保温一段时间，进行核化，然后再升温至晶化温度，保温晶化，然后冷却至室温制得目标微晶玻璃。经过这两个阶段的热处理后，制得主晶相为尖晶石的微晶玻璃，晶相较单一。
本发明制得的尖晶石微晶玻璃是一种人造宝石材料，其生产时间短，效率高，制得的尖晶石微晶玻璃耐热性较好，硬度较高，折射率较好，可满足宝石蜡镶的要求，适应于工业化生产。
具体实施方式
实施例1
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno20％、al2o322％、sio243％、zro23％、tio28％和mgo4％；
着色剂，为含铬氧化物(cr2o3)，铬占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为0.1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1600℃条件下熔制2h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在620℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在1020℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为不透明的，主晶相为尖晶石，还包括钛酸锆。
实施例2
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno10％、al2o328％、sio245％、tio29％和mgo8％；
着色剂，为含锰氧化物(mno2和/或mn2o3)，锰占基础成分的摩尔百分比为3％；
助熔剂，为na2o和k2o按摩尔比为1:1混合的混合物，助熔剂占基础成分的摩尔百分比为1％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1620℃条件下熔制6h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在650℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为透明的，晶相为尖晶石。
实施例3
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno16％、al2o316％、sio255％、tio29％和mgo4％；
着色剂，为含镍氧化物(nio2和/或ni2o3)，镍占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为na2o和k2o按摩尔比为1:2混合的混合物，助熔剂占基础成分的摩尔百分比为2％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为0.4％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制4h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为透明的，晶相为尖晶石。
实施例4
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno11％、al2o316％、sio260％、tio29％、mgo2％和la2o32％；
着色剂，为含钴氧化物(coo和/或co2o3和/或co3o4)，钴占基础成分的摩尔百分比为0.1％；
助熔剂，为na2o和k2o按摩尔比为2:1混合的混合物，助熔剂占基础成分的摩尔百分比为1％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1620℃条件下熔制4h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在660℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为透明的，晶相为尖晶石。
实施例5
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno25％、al2o317％、sio243％、tio210％、mgo3％和y2o32％；
着色剂，为含aucl3，占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为na2o，占基础成分的摩尔百分比为1％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为2％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制3h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为半透明的，晶相为尖晶石。
实施例6
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno10％、al2o328％、sio245％、zro22％、tio29％、mgo4％和er2o32％；
着色剂，为含铁氧化物(feo和/或fe2o3和/或fe3o4)，铁占基础成分的摩尔百分比为0.5％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为0.5％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1600℃条件下熔制5h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为透明的，晶相为尖晶石。
实施例7
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno15％、al2o318％、sio255％、zro24％、tio26％和nd2o32％；
着色剂，为含镍氧化物(nio2和/或ni2o3)，镍占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为k2o，占基础成分的摩尔百分比为1％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1600℃条件下熔制4h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为半透明的，晶相为尖晶石。
实施例8
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno12％、al2o317％、sio257％、zro22％、tio27％和pr2o35％；
助熔剂，为na2o和k2o按摩尔比为1:1混合的混合物，助熔剂占基础成分的摩尔百分比为1％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为0.5％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制5h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在650℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为半透明的，晶相为尖晶石。
实施例9
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno12％、al2o318％、sio250％、zro212％、mgo3％和la2o35％；
着色剂，为含铜氧化物(cuo和/或cu2o)，铜占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为na2o和k2o按摩尔比为1:1混合的混合物，助熔剂占基础成分的摩尔百分比为2％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制4h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在1020℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为不透明的，主晶相为尖晶石，还含有氧化锆。
实施例10
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno15％、al2o319％、sio255％、zro22％、tio26％和la2o33％；
着色剂，为含镍氧化物(nio2和/或ni2o3)，镍占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为k2o，占基础成分的摩尔百分比为2％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为0.1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1600℃条件下熔制3h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在660℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在1020℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为不透明的，主晶相为尖晶石，还含有氧化锆。
实施例11
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno15％、al2o323％、sio248％、zro211％和nd2o33％；
着色剂，为含镍氧化物(nio2和/或ni2o3)，镍占基础成分的摩尔百分比为0.2％；
助熔剂，为na2o，占基础成分的摩尔百分比为2％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为1％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制4h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为半透明的，主晶相为尖晶石，还含有氧化锆。
实施例12
一种尖晶石微晶玻璃，由以下原料组成：
基础成分，包括以下摩尔百分比的组分：zno18％、al2o323％、sio248％、zro26％和ceo25％；
含锡氧化物，为sno和/或sno2，锡占基础成分的摩尔百分比为2％。
上述尖晶石微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配方称取各原料，混合均匀，得配合料；
(2)熔炼：将配合料在1650℃条件下熔制5h；
(3)成型及退火：将熔炼后的玻璃液在模具中浇注成型，然后在680℃条件下退火；
(4)热处理：将退火后所得物先在780℃条件下热处理2h，再在860℃条件下热处理2h。
上述方法制得的尖晶石微晶玻璃为半透明的，晶相为尖晶石。