[發(fā)明專利]微晶玻璃及其鋼化方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010461212.5
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN111763012B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亞兵;李倩倩;趙丹;許仁;王偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維達(dá)力實(shí)業(yè)（赤壁）有限公司;萬津科技有限公司
• 主分類號(hào): C03C10/00
• 分類號(hào): C03C10/00;C03C21/00
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發(fā)明涉及一種微晶玻璃及其鋼化方法玻璃和應(yīng)用。該鋼化方法包括以下步驟：分別熔融玻璃原料和金屬鹽，制備微晶玻璃前驅(qū)體和鋼化熔鹽；將所述微晶玻璃前驅(qū)體浸入所述鋼化熔鹽中進(jìn)行離子交換處理，制備玻璃中間體I；對(duì)所述玻璃中間體I進(jìn)行晶化熱處理，制備玻璃中間體II；對(duì)所述玻璃中間體II進(jìn)行冷卻處理。利用離子交換使微晶玻璃前驅(qū)體表層組分發(fā)生改變，使玻璃的表層組分和內(nèi)層組分存在熱膨脹系數(shù)差，再通過晶化熱處理，使玻璃中間體在晶化熱處理后得到了表層和內(nèi)層晶相不一致、熱膨脹系數(shù)也不一致的微晶玻璃，在冷卻收縮的過程中，兩層之間形成應(yīng)力層，提升了微晶玻璃的抗力沖擊強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微晶玻璃及其鋼化方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

微晶玻璃是偶然發(fā)現(xiàn)的一種玻璃混合材料，其結(jié)構(gòu)及性能較普通玻璃材料具有一些特殊改變，主要表現(xiàn)為普通玻璃的結(jié)構(gòu)是無序的排列，而微晶玻璃的結(jié)構(gòu)為部分有序排列。即，微晶玻璃是由晶體與非晶體組成的復(fù)合材料。

相比于普通玻璃，微晶玻璃具有以下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性能優(yōu)良，介電損耗少，介電常數(shù)穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，耐化學(xué)腐蝕性良好，耐磨性好，熱穩(wěn)定性好以及使用溫度高。微晶玻璃可廣泛應(yīng)用于航天材料、電子絕緣材料以及建筑物裝飾材料。但是，現(xiàn)有的微晶玻璃仍然表現(xiàn)出普通玻璃的脆性，在受到力的沖擊作用時(shí)容易破碎。

對(duì)玻璃進(jìn)行鋼化處理可提高玻璃的抗沖擊性能。現(xiàn)有的玻璃鋼化技術(shù)包括物理鋼化和化學(xué)鋼化，其中，物理鋼化指：把玻璃加熱到適宜溫度后迅速冷卻，使玻璃表面急劇收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而玻璃中層冷卻較慢，來不及收縮，故形成張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強(qiáng)度。而化學(xué)鋼化指：通過改變玻璃的表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強(qiáng)度，通常采用離子交換法進(jìn)行化學(xué)鋼化，將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃，浸入到熔融狀態(tài)的金屬鹽中，使玻璃表層中半徑較小的離子與鋼化熔鹽中半徑較大的離子進(jìn)行交換，比如玻璃中的鋰離子與溶液中的鉀或鈉離子交換，玻璃中的鈉離子與溶液中的鉀離子交換，利用堿離子體積上的差別在玻璃表層形成嵌擠壓應(yīng)力，當(dāng)冷卻到常溫后，玻璃便處于內(nèi)層受拉、外層受壓的狀態(tài)，使玻璃獲得較高的強(qiáng)度。

但是，現(xiàn)有的玻璃鋼化技術(shù)僅適用于普通玻璃，并不適用于微晶玻璃。這主要是由于：(1)微晶玻璃的結(jié)構(gòu)中含有部分的晶體，晶體的存在會(huì)阻礙離子交換處理的進(jìn)行，離子交換程度較小，最終難以提升玻璃的抗沖擊強(qiáng)度。(2)物理鋼化中的淬冷，溫度驟降，不利于晶體的有序生長。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種適用于微晶玻璃的鋼化方法，提升微晶玻璃的抗沖擊性能。

技術(shù)方案如下：

一種微晶玻璃的鋼化方法，包括以下步驟：

分別熔融玻璃原料和金屬鹽，制備微晶玻璃前驅(qū)體和鋼化熔鹽；

將所述微晶玻璃前驅(qū)體浸入所述鋼化熔鹽中進(jìn)行離子交換處理，制備玻璃中間體I；

對(duì)所述玻璃中間體I進(jìn)行晶化熱處理，制備玻璃中間體II；

對(duì)所述玻璃中間體II進(jìn)行冷卻處理。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃中間體II的表層的熱膨脹系數(shù)小于所述玻璃中間體II的內(nèi)層的熱膨脹系數(shù)；

所述玻璃中間體II的表層的厚度為10μm～50μm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述微晶玻璃前驅(qū)體的組成包括氧化鈉和/或氧化鉀。

在其中一個(gè)較為優(yōu)選的實(shí)施例中，所述氧化鈉占所述微晶玻璃前驅(qū)體的質(zhì)量百分比為2％～6％；或，

所述氧化鉀占所述微晶玻璃前驅(qū)體的質(zhì)量百分比為2％～6％；或，

所述氧化鈉和氧化鉀的混合物占所述微晶玻璃前驅(qū)體的質(zhì)量百分比為2％～6％。