[發明專利]玻璃和玻璃陶瓷

在審

• 申請號: 201480046357.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN105612132A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: F·加貝爾;E·韋斯;M·巴格;F·西貝斯;T·約翰遜
• 申請（專利權）人: 肖特股份有限公司
• 主分類號: C03C3/085
• 分類號: C03C3/085;C03C10/00
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙) 11418
• 代理人: 彭臻臻;常殿國

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1和2以及5和6的前序部分的玻璃和玻璃 陶瓷。

背景技術

通常已知Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系的玻璃可以轉化為具有高石英混晶(high quartzmixedcrystals)/固體溶液和/或熱液石英(Keatite)混晶/固體溶液作為主 晶相。在許多出版物中都對已知的用于此目的的陶瓷化工藝進行了描述。它們 涉及一個溫度過程，利用該過程通過受控制的結晶將初始玻璃轉化成玻璃-陶瓷 制品。如所已知的，該所謂的陶瓷化發生在兩個步驟的溫度過程中，其中，通 常一般首先在680℃和810℃之間的溫度下通過等溫成核，通常是由氧化鋯/二氧 化鈦的混晶產生核。二氧化錫也可參與該成核。

隨著隨后溫度的增加，該高石英混晶在這些核上生長。諸如對于經濟的快 速陶瓷化所期望的高的晶體生長速率，取決于材料組成的不同而在各種情況下 在800℃至950℃的溫度下獲得。對于快速陶瓷化即短的陶瓷化期間通常是最高 溫度。通常超過880℃，并且盡管在這個范圍中的停留時間短，也能確保能夠發 生顯著的晶體生長。

在該最高溫度下，玻璃陶瓷的結構均勻化，并且光學、物理和化學性質得 到微調。如果需要的話，高石英混晶然后仍可被轉化成熱液石英混合晶體。該 轉化成熱液石英混晶是在約970到1250℃的溫度范圍下通過溫度升高而產生的。 通過該轉化，玻璃陶瓷的熱膨脹系數增加，并且通過進一步的晶體生長，發生 光散射，并具有半透明到不透明的外觀。

對在玻璃陶瓷及其相關的制造方法，特別是對陶瓷化方法，都提出了一些 要求，環境友好性正變得越來越重要。

環境友好性是基于這樣的事實，玻璃陶瓷在技術上不需要使用通常的澄清 劑，砷氧化物，銻氧化物。作為雜質，這些成分通常以低于500ppm，通常小于 200ppm的含量存在。在特殊情況下，如果將含有砷氧化物的透明玻璃陶瓷的碎 片作為澄清劑添加至熔融物，三氧化二砷含量可以最大為1000ppm。由于通過 這樣的回收利用而因為節約能源和資源對環保作出有效貢獻，在這種情況下， 允許較高的AS₂O₃含量高達1000ppm。

有利的生產特性包括低熔融和成型溫度，耐失透性和快速陶瓷化能力。

為了經濟性的陶瓷化，總體上希望短的陶瓷化時間和低的最大溫度，即低 能量需求，而玻璃陶瓷的透明度不能因著色和散射受到影響。

關于透明玻璃陶瓷的應用，通常希望在可見光范圍內的高透明度，即，透 光率(亮度Y)大于84％，和低的顏色(色度)*，從而有一個中性色調。

此外，必須不能發生可以作為濁度(霧度)察覺到的、視覺上破壞性的光 散射。

因此，為了經濟性生產，吸收和散射都是必須要掌握的光學現象。

由于使用砷氧化物作為澄清劑，實際上滿足了對于特別高的透明度(高透 光率和淺顏色)以及玻璃陶瓷的特別有利的轉化動力學的要求，但并不符合環 保要求。

棕褐色的透明鋰鋁硅酸鹽玻璃陶瓷有多種原因，其中主要是基于吸收機制 和散射。

對環保性能的要求是例如通過使用SnO₂代替三氧化二砷作為環保澄清劑 而實現的，但是，當然的是，所得到的Sn/Ti的合成物引起對Fe/Ti顏色合成物 的附加吸收。

在用于熔融物的成批原料中，包含著色元素Fe作為雜質。它離子地著色 為Fe³⁺并且通過Fe/Ti顏色合成物著色。因為含鐵量低的原料成本高，所以將 Fe2O3含量降至100ppm及其之下的值是不經濟的。

在可見光的短波長范圍吸收并且涉及對成核有效的TiO₂成分的色絡合物 中的電子躍遷，構成了透明玻璃陶瓷的最強吸收機制。由于在彼此之間發生電 子的電荷轉移過渡的相鄰的Fe和Ti離子的形成，而形成色絡合物。

鐵/鈦色絡合物導致紅棕色的著色。Sn/Ti色絡合物導致黃褐色。Sn/Ti色絡 合物著色更強，這種情形在此之前使得在透明的玻璃陶瓷的情況下難以用二氧 化錫取代澄清劑三氧化二砷。所述色絡合物的形成主要發生在陶瓷化期間。