[發明專利]一種鋁硅玻璃及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110902556.X
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113461325B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王衍行;李現梓;韓韜;李寶迎;唐夢迪;祖成奎;叢仁寶
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C03C3/062
• 分類號: C03C3/062;C03C3/095;C03B19/02;C03C21/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 韓羅琳

本發明屬于玻璃制備技術領域，具體涉及一種鋁硅玻璃及其制備方法和應用。該鋁硅玻璃的原料包括氧化鋁和氧化硅，以占原料總質量的百分數計，其原料至少包括8?17wt％Y₂O₃、8?16wt％Nb₂O₅、2?6wt％Ta₂O₅、2?8wt％Ga₂O₃、2?6wt％La₂O₃和0.2?1wt％SnO₂。該鋁硅玻璃具有較好的均質性、強度、彈性模量、化學穩定性和透光率，其中，耐酸穩定性可達到1級。本發明通過在鋁硅玻璃中加入氧化釔和氧化鈮可以提高玻璃的強度，氧化鉭和氧化鑭可以保證玻璃的化學穩定性，耐酸性提升至1級；本發明通過氧化釔、氧化鈮、氧化鉭和氧化鑭的配合作用使鋁硅玻璃同時兼顧強度、光學均勻性和化學穩定性。

技術領域

本發明屬于玻璃制備技術領域，具體涉及一種鋁硅玻璃及其制備方法和應用。

背景技術

玻璃作為一種傳統的無機非晶態材料，具有各向異性、組成性能易于調控和適宜大尺寸制備等突出特點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、建筑節能和光電顯示等領域。玻璃用作透明窗口而言，需要具備良好的力學性能，以確保其應用的安全性和可靠性。

相對于傳統的鈉鈣硅玻璃，鋁硅玻璃具有更優異的力學性能，這是由于鋁硅玻璃中的[AlO₄]四面體體積較[SiO₄]四面體體積大，使得玻璃結構更加緊密。2007年，美國康寧公司率先推出Gorilla系列鋁硅玻璃，日本旭硝子公司緊隨其后推出了Dragontrail系列鋁硅玻璃，德國肖特公司推出Xensation系列鋁硅玻璃。

目前，鋁硅玻璃主要有鈉鋁硅玻璃和鋰鋁硅玻璃，其中，鋰鋁硅玻璃離子交換后力學性能更為優異。但在實際應用中，硅鋁玻璃作為可視窗口時，主要面臨以下問題(1)抗彎強度仍有待提升，與藍寶石相比，玻璃強度始終偏低；(2)玻璃在高溫條件下的黏度大，氣泡難以排出，而且高溫會縮短窯爐壽命短。針對上述問題，現有技術提供了一種鋁硅酸鹽玻璃，該玻璃的原料包括氧化硅、氧化鋁、氧化鈉、氧化鋰、氧化鋅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鈦和氧化銻，采用了逐級鋼化的步驟得到了鋁硅酸鹽玻璃，該玻璃的原料包括氧化銻，由于氧化銻不滿足環保要求，使該玻璃的應用受到一定限制，另外該玻璃的抗彎強度最高為600MPa，強度需要進一步提高以滿足不同領域的應用要求。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中在保證鋁硅玻璃化學穩定性的前提下，進一步提高抗彎強度，以及鋁硅玻璃不滿足環保使用要求等缺陷，從而提供一種鋁硅玻璃及其制備方法和應用。

為此，本發明提供了以下技術方案。

本發明提供了一種鋁硅玻璃，其原料包括氧化鋁和氧化硅，以占原料總質量的百分數計，其原料至少還包括8-17wt％Y₂O₃、8-16wt％Nb₂O₅、2-6wt％Ta₂O₅、2-8wt％Ga₂O₃、2-6wt％La₂O₃和0.2-1wt％SnO₂。

所述鋁硅玻璃的原料還包括30-45wt％SiO₂、20-28wt％Al₂O₃和6-12wt％R₂O；

其中，R是Li和/或Na。