[发明专利]含钕紫红色微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钕紫红色微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

锂铝硅系(Li₂O-Al₂O₃-SiO₂，简称LAS)是微晶玻璃中的一个重要体系，具有超低膨胀、高强度、耐高温、耐热冲击的特性，而被广泛用于制造天文望远镜、炊具、餐具、高温电光源玻璃、电磁炉面板、微电子技术用基板、实验室用加热器具、高温热交换器、代石英玻璃、高温窗、雷达天线罩、建筑装饰等。

紫红微晶玻璃是以微晶玻璃为基体，在熔制过程中，掺杂了紫红色着色剂而制得的，它不仅具有一般微晶玻璃的优越性能，而且紫红色色泽纯正、代表着高贵与纯洁，特别适合于工艺品的制作与装潢。而且，钕元素为核反应产生的废物，可以进行有效地废物利用，或采用铝锂硅微晶玻璃处理含钕核废料。

在以往微晶玻璃制备中，玻璃的熔制温度高，大多锂铝硅微晶玻璃的熔制温度在1550～1650℃，而且，核化、晶化等热处理也偏高，多在800～1000℃或更高，这对玻璃熔炉和热处理的寿命产生影响，迫切需要优化微晶玻璃的原料配方，从而降低玻璃熔制温度和热处理温度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能佳、工艺简洁的含钕紫红色微晶玻璃及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种含钕紫红色微晶玻璃，该微晶玻璃的基料由以下重量百分含量的成分组成：二氧化硅60～61％，氧化锂9～11％，氧化铝18～19％，由氧化镁、氧化锌、氧化钡和氧化硼组成的混合物I 1.5～2％，氧化钛4～5％，由氧化钾和氧化钠组成的混合物II 2.5～3.5％以及三氧化二锑1.5～2％；

以硝酸钕作为着色剂，硝酸钕的掺入量为基料重量百分比的0.1～2％。

作为本发明的含钕紫红色微晶玻璃的改进：该微晶玻璃的基料由以下重量百分含量的成分组成：二氧化硅60.5％，氧化锂10％，氧化铝18.2％，由氧化镁、氧化锌、氧化钡和氧化硼组成的混合物1.8％，氧化钛4.6％，由氧化钾和氧化钠组成的混合物3.0％以及三氧化二锑1.9％。

作为本发明的含钕紫红色微晶玻璃的进一步改进：混合物I由氧化镁、氧化锌、氧化钡和氧化硼按任意重量比混合而成；混合物II由氧化钾和氧化钠按任意重量比混合而成。

本发明还同时提供了上述含钕紫红色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：将基料与硝酸钕混合均匀后球磨1～3个小时，然后经1380～1450℃熔制并保温3～5小时，成型、退火；再经600～900℃热处理2～4小时，得含钕紫红色微晶玻璃。

本发明的含钕紫红色微晶玻璃及其制备方法，是发明人经过仔细研究、大量实验后获得的。本发明所提供的着色剂是Nd(NO₃)₃，钕以Nd³⁺存在于玻璃中。它一般不变价，4f轨道为5s²5p²轨道所屏蔽，因此它的光谱特性和着色都十分稳定，受玻璃成分和熔制工艺的影响都较小。钕玻璃在黄光(586nm)和绿光(530nm)部分有强烈的吸收峰，因此能够产生美丽的紫红色。在本发明中：以MgO、ZnO、BaO和B₂O₃的混合物为助熔剂或化学稳定剂，添加TiO₂为晶核剂，加入Sb₂O₃作为澄清剂，加入K₂O和Na₂O混合物作为助熔剂，有助于降低玻璃的熔化温度。

在本发明中，作为锂铝硅玻璃主要体系组分，二氧化硅占60.5％，氧化锂占10％，氧化铝占18.2％；与以往的锂铝硅玻璃相比，提高了氧化锂的含量，从而使熔制温度有所下降，只需要1380～1450℃即可实现高温熔制，降低了熔制成本。与此同时，还促进了含锂晶相的析出，从而降低了热处理温度。

本发明的含钕紫红色微晶玻璃，主晶相为β-锂辉石(Li₂O·Al₂O₃·nSiO₂，n≥4)，晶体形状为球状，紫红色稳定、纯正、均匀。其性能数据如下：

含钕紫红色玻璃的主晶相为β-锂辉石，晶体形状为球状，颜色稳定、纯正、均匀，在30～700℃范围内热膨胀系数为10×10^-7/℃左右，抗折强度为100～120MPa，耐侵蚀级别达到GB6582-1。

具体实施方式

以下％均为重量％。