[发明专利]低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃

说明书

技术领域

本发明属于特种玻璃生产制造技术领域，主要涉及一种低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃。

背景技术

微晶玻璃，是一种由适当组成的玻璃颗粒经烧结与晶化，制成的由结晶相和玻璃相组成的质地坚硬、密实均匀的复相材料。微晶玻璃的学名叫玻璃陶瓷，具有玻璃和陶瓷的双重特性，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可用作机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等。

现有技术中微晶玻璃一般都不具备透明性，如一种使用高硅铁尾矿的锂铝硅微晶玻璃，这就限制了微晶玻璃的应用范围；为了使微晶玻璃具有一定的透明性，在微晶玻璃中加入As₂O₃作为澄清剂，然而As₂O₃对安全生产和环保方面都存在潜在危险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃，所述透明微晶玻璃的基础组分及质量百分比为：B₂O₃ 6～9%  K₂O+ Na₂O 5～10%  SiO₂ 56～64%  A1₂O₃ 13～18%  Li₂O 2～4%  MgO 1～3.5%；并在透明微晶玻璃的基础组分中加入澄清剂和晶核剂；所述的澄清剂为Sb₂O₃和CeO₂；Sb₂O₃和CeO₂的加入量分别为1.6%和0.35%；所述的晶核剂为TiO₂和ZrO₂；TiO₂和ZrO₂的加入量分别为2.5%和0.8%。

要获得优异的综合性能，必须使微晶玻璃析出大量希望得到的晶相，并使析出的晶体尺寸在纳米级到微米级的可控范围；所述微晶玻璃的基础玻璃热处理的核化温度在610～630℃之间，核化时间60min，晶化温度在830～850℃之间，晶化时间为40min。

通过上述处理得到的微晶玻璃的微晶以β-石英固溶体为主晶相，晶粒直径为20～50nm的球形晶粒；微晶玻璃的膨胀系数α_20～400℃为15～20×10^-7/℃。

本发明的低膨胀系数透明微晶玻璃材料所限定的特定范围直接决定了玻璃板材所具备的性能；因此各组成成份的含量分析如下：

在保证网络形成体足够的条件下适当的减少了SiO₂的含量，SiO₂的含量过多时，玻璃的熔融、成型困难；另一方面，SiO₂的含量过少时，玻璃化困难，玻璃的热膨胀系数变大，玻璃的耐热冲击性降低，玻璃的化学稳定性差；因此本发明中SiO₂含量定为56%～64%。

本发明提高了Al₂O₃的含量，采用Al₂O₃取代部分SiO₂后，当β-石英中的Si⁴⁺有规则的被( Li⁺ + Al³⁺ ) 离子取代，便生成具有不同成分和性质的β-石英固溶体；通过在微晶玻璃中生成β－石英固溶体来获得使得透明微晶玻璃具有低膨胀系数和高透明性；因此Al₂O₃含量定为13～18%。

Li₂O的Li⁺填充于Al³⁺附近的网络空隙中而使电性达到中和， 当Li₂O/Al₂O₃的摩尔比＜1时，析晶量Al₂O₃/SiO₂的摩尔比减小而降低，而当Li₂O/Al₂O₃ 的摩尔比约为1时，析晶量有所增加；因此Li₂O含量定为2～4%。