[發(fā)明專利]一種微晶玻璃及其制備方法與化學(xué)強(qiáng)化微晶玻璃

有效

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• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113526871B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉超;郭云嵐;王靜;韓建軍;謝俊;阮健
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02;C03C10/14;C03C21/00;C03B32/02
• 代理公司: 武漢世躍專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42273
• 代理人: 鄔麗明

本申請涉及一種微晶玻璃及其制備方法與化學(xué)強(qiáng)化微晶玻璃。所述微晶玻璃按照摩爾百分比包括如下組分：SiO₂:59.14?69.48％；Al₂O₃:16.13?22.47％；Li₂O:5.38?6.95％；ZnO:3.14?6.98％；TiO₂:1.15?4.60％；ZrO₂:1.12?2.30％；0≤(MgO+CaO+BaO)≤4.55％。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了ZnAl₂O₄納米晶在玻璃基質(zhì)中優(yōu)先析晶、β?石英固溶體納米晶后析晶；優(yōu)先析晶的ZnAl₂O₄納米晶對后續(xù)β?石英固溶體納米晶的尺寸具有一定的調(diào)控作用，抑制了大尺寸β?石英固溶體納米晶及其團(tuán)簇的生成，提升了微晶玻璃的透過率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于玻璃技術(shù)制備領(lǐng)域，尤其涉及一種ZnAl₂O₄/β-石英固溶體順序析晶、可低溫化學(xué)強(qiáng)化的透明微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)

相對于傳統(tǒng)玻璃，微晶玻璃具有較好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，應(yīng)用廣泛。其中，β-石英固溶體微晶玻璃因其較低的熱膨脹系數(shù)和較高的透過率受到了廣泛的關(guān)注和研究。通常，β-石英固溶體的化學(xué)式為Li_xAl_xSi_1-xO₂，其中，0≤x≤0.5。x＝0時(shí)對應(yīng)高溫β-石英結(jié)構(gòu)，x＝0.5時(shí)對應(yīng)β-鋰霞石結(jié)構(gòu) (β-LiAlSiO₄)。β-鋰霞石具有六方晶體結(jié)構(gòu)，隨著溫度的升高，β-鋰霞石在垂直于c軸方向擴(kuò)張，而在平行于c軸的方向收縮。因此，在a軸和c軸的熱膨脹系數(shù)(CTE)分別為α_a＝+8.21×10^-6/℃和α_c＝-17.6×10^-6/℃。這種負(fù)熱膨脹晶體的存在，使β-石英固溶體微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)在很大的范圍內(nèi)可調(diào)。當(dāng)β-石英固溶體的熱膨脹系數(shù)接近0時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，具有較好的耐熱沖擊性能。加之較好的透過率，在廚房灶具、望遠(yuǎn)鏡面板、壁爐玻璃、顯示玻璃、交通工具風(fēng)擋及保護(hù)玻璃等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

但是相對于其他一些微晶玻璃(如尖晶石微晶玻璃)，β-石英固溶體的力學(xué)性能欠佳，使用受到了一定的限制。雖然其強(qiáng)度可通過離子交換的方法得到進(jìn)一步的提升，但是β-石英固溶體微晶玻璃的離子交換溫度通常較高；較高溫度的離子交換溫度(600℃)通常會造成β-石英固溶體的無定型化或晶型轉(zhuǎn)變，如轉(zhuǎn)變?yōu)殁c霞石。玻璃表面出現(xiàn)的無定形相和鈉霞石晶相會引起熱膨脹系數(shù)的增大，降溫過程使微晶玻璃表面處于張應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生裂紋，最終影響微晶玻璃的強(qiáng)度。因此，開發(fā)新型的具有較高力學(xué)性能和可在較低溫度條件下進(jìn)行高效離子交換的β-石英固溶體微晶玻璃是亟需解決的問題。

其次，制備β-石英固溶體微晶玻璃，多數(shù)情況下會使用TiO₂等成核劑；微晶玻璃制備過程中，玻璃中除含有β-石英固溶體晶體外，通常還含有其他晶相。由TiO₂所引入的Ti元素在玻璃中容易產(chǎn)生變價(jià)，形成Ti³⁺離子等。這類低價(jià)態(tài)Ti³⁺離子容易在所形成的晶相中穩(wěn)定存在，導(dǎo)致微晶玻璃著色，降低玻璃在可見光區(qū)的透過率，制約了β-石英固溶體微晶玻璃的應(yīng)用范圍與使用性能。故如何提高β-石英固溶體微晶玻璃的透過率也是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種透過率、熱學(xué)與力學(xué)性能較佳的微晶玻璃及其制備方法與化學(xué)強(qiáng)化微晶玻璃。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微晶玻璃，所述微晶玻璃按照摩爾百分比包括如下組分：

SiO₂:59.14-69.48％；

Al₂O₃:16.13-22.47％；