[發明專利]高性能玻璃陶瓷和用于制備高性能玻璃陶瓷的方法

有效

• 申請號: 201080041650.0
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號: CN102498072A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 法爾克·加貝爾;伊夫琳·魯迪吉爾-沃伊特;克里斯蒂安·亨;羅蘭德·勒魯;洛倫茨·施特恩格;羅蘭德·杜德克
• 申請（專利權）人: 肖特公開股份有限公司
• 主分類號: C03C10/06
• 分類號: C03C10/06;C03C10/14
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;樊衛民

技術領域

本發明涉及玻璃陶瓷、及其制備和用途，并且特別涉及具有明顯改善的物理和化學特性的高性能玻璃陶瓷。

背景技術

由現有技術公知用于制備玻璃陶瓷的不同方法，所述方法特別是對玻璃陶瓷制品的機械產品特性或產品特性加以優化。所述優化方案的基本出發點在于：改變初始玻璃的組成或改變可更快或更慢進行的加熱速率。

當改變坯料玻璃的組成時，優化方案的難點通常在于玻璃陶瓷的可加工性，其中，例如尋求低加工溫度。但是，組成也對玻璃陶瓷的特性產生影響，因為組成也影響系統的轉變焓，并因此影響轉變速度。

在制備玻璃陶瓷時，一個挑戰是生產大尺寸或極薄壁的玻璃陶瓷制品。在轉變為玻璃陶瓷時產生新晶相。這種轉變也通常伴隨陶瓷制品的體積變化。由于在制品的不同區域內的轉變進而還有體積變化在不同時間而且以不同速度發生進行，在制品的不同區域之間引起應力。特別是在大尺寸制品(其中，必須轉變很大的玻璃體積)或極薄壁制品(其機械耐受性已由于其薄壁而變差)的情況下，所述應力可呈現出幾乎不可控制的程度。因此其生產極為困難而且通常不經濟。

在上述產品的情況下，產品相對差的抗沖擊性通常是不利的。特別是在不透明玻璃陶瓷的情況下，所述抗沖擊性通常不足以滿足產品特定需求。當例如應當制備具有高白度(在實驗室系統中L*＞90)的玻璃陶瓷時，需要大于1000℃，通常甚至大于1080℃的陶瓷化溫度。然而，許多在大于1080℃的溫度下所轉變的白色不透明玻璃陶瓷在轉變后立即具有極為嚴重的裂縫網，并因此僅具有極小的抗沖擊性或幾乎不具有抗沖擊性。

EP?1170264B1教導了具有相對高抗沖擊性的半透明玻璃陶瓷的制備方案，所述高抗沖擊性歸因于表面中所產生的壓應力。所述壓應力通過玻璃陶瓷表面的高溫石英混晶相和玻璃陶瓷內部的熱液石英混晶相產生。由于高溫石英混晶相具有比熱液石英混晶相更低的熱膨脹率，在冷卻時在表面區域內的相變之后引發壓應力。

然而，高溫石英混晶相一方面在其耐酸性方面成問題，并且另一方面僅能通過極精確的過程進展中獲得。在此必須例如保證表面附近區域內獲得的高溫石英在冷卻時不變為低溫石英結構。過高的SiO₂含量也會導致轉變為低溫石英結構。

DE?102005019247B4介紹了能夠制備具有很高的抗溫差性(TUF)的玻璃陶瓷的陶瓷化方法。所述高TUF通過特定的陶瓷化方法達到，該方法的特征在于高的加熱速率。然而未給出制備的玻璃陶瓷的抗沖擊性數據。也未公開耐酸性。

此外，如DE?102005019247B4中介紹地，已證明非常難的是，玻璃陶瓷嚴格保持其形狀地轉變。所述文獻教導了：在高的加熱速率相結合的相對高的溫度下，將高溫石英混晶相轉變為熱液石英混晶相的方案。這種方法可例如在使平坦片狀制品的陶瓷化時，快速導致變形和平坦度偏差。為了保持盡可能少量的形變或扭曲，通常需要最大溫度下一定的保持時間，所述保持時間減少襯底的平坦度偏差。

然而，當需要板的少量翹曲或高平坦度時，通常的做法是通過機械后處理或甚至是通過從更大的板上剪出平坦區域來補償或修正所述板。

從更大的板上剪出平坦區域不僅出于成本原因是不利的。

在玻璃陶瓷制品內形成一定的微觀結構次序，所述微觀結構次序有助于玻璃陶瓷良好的機械特性。當所述次序通過后處理例如通過剪切或打磨而被中斷或改變時，該區域內可存在薄弱部位。因此例如經處理的玻璃陶瓷的機械和化學耐受性比未處理的玻璃陶瓷明顯更差。然后，內部玻璃陶瓷微觀結構敞開，并且在暴露的表面上部分地顯露出微裂紋，并且不再通過較具抵抗性的表面微觀結構而受到保護免于裂紋增長或耐腐蝕性化學藥品的侵蝕。

發明內容

因此，本發明所基于的任務在于，提供具有改善的機械和化學特性的、特別是更高抗沖擊性或改善的耐酸性的玻璃陶瓷。此外研發出憑借其能制備根據本發明的產品的方法。

通過獨立權利要求的主題解決所述任務。從屬權利要求中實施了優選的實施方案和改進方案。

根據本發明的一體式非后處理或深加工的包含玻璃陶瓷的制品可憑借如下方法制備，其中，將至少一個前體制品至少部分地轉變為包含玻璃陶瓷的制品。所述包含玻璃陶瓷的制品可為半透明或優選為不透明的。

包含玻璃陶瓷的制品為一體式非后處理或深加工的特征基本上使得根據本發明的包含玻璃陶瓷的制品的特性區別于現有技術。在此應特別闡明的是，所介紹的特性不通過任一類型的后續處理步驟(例如通過打磨或涂覆涂層等)而產生，而是對于所述制品而言，所介紹的特性在通過陶瓷化制備的狀態下是內在固有的。