[发明专利]一种抗断裂硬质玻璃材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃材料及其制备方法，特别是涉及一种具有优异的抗断裂性能和较高的硬度的玻璃材料及其制备方法。

背景技术

随着玻璃制品在工业、医药和建筑物等领域的广泛应用，现有的对玻璃的需求已不仅限于用来隔挡和透光。更多的则是对玻璃的良好力学强度的需求，如好的抗断裂性能和高的硬度。但是由于玻璃自身的内部结构造成了其的力学不佳，因此对玻璃制备组分的改进日益成为人们关注的主题。     

现有技术在提高玻璃的硬度时，常常加入氧化铅来获得硬度高、耐磨性好和抗断裂性能好的的玻璃，但是由于氧化铅的加入会对人体和环境产生负面影响，因此对于优异的抗断裂和高硬度的环境友好型玻璃也日益成为需要。

发明内容

要解决的技术问题：常规的玻璃材料的在受到外力时容易断裂，抗断裂性能较差、且普通玻璃的硬度也较低，限制了玻璃广泛使用的问题。

技术方案：本发明公开了一种抗断裂硬质玻璃材料及其制备方法，抗断裂硬质玻璃材料是由以下成分按照重量比组成：ZrO₂为8～13份、SiO₂为14～19份、K₂O为6～8份、CeO₂为9～11份、Fe₂O₃为2～4份。

一种抗断裂硬质玻璃材料的制备方法，制备方法包括如下步骤：（1）抗断裂硬质玻璃材料按照重量比的组成为：ZrO₂为8～13份、SiO₂为14～19份、K₂O为6～8份、CeO₂为9～11份、Fe₂O₃为2～4份，将上述原料进行室温混合；（2）混合后的玻璃原料用球磨机进行球磨处理，球磨后过350目筛子，过筛后高温干燥；（3）干燥后取刚玉坩埚，将混匀的干燥后的玻璃原料加入刚玉坩埚中，将刚玉坩埚加热至1280～1380℃，加热时升温的速率为30℃/min，加热的同时用石英棒进行搅拌；（4）加热至最高温度后再搅拌，搅拌结束后通气进行澄清；（5）澄清后将玻璃液浇注至模具中；（6）玻璃液进行退火处理，第一阶段退火至770℃时保温30min，第二阶段退火至670℃时保持1h，最后再冷却至室温，制备得抗断裂硬质玻璃材料。

一种抗断裂硬质玻璃材料的制备方法中，玻璃原料中ZrO₂优选为13份。

一种抗断裂硬质玻璃材料的制备方法中，将混匀的干燥后的玻璃原料加入刚玉坩埚后，刚玉坩埚优选加热至1380℃。

一种抗断裂硬质玻璃材料的制备方法中，玻璃原料中CeO₂优选为10～11份。

有益效果：最终制备得到的玻璃材料具有较好的抗断裂性能和较高的维氏硬度，抗冲击性能测试方法为将重量为0.5kg的钢球分别从0.4m、0.6m、0.8m的高空落至玻璃材料上，本发明的玻璃材料无破损现象。经过维氏硬度计测定玻璃材料的维氏硬度后，玻璃材料的维氏硬度为683至698，也具有较高的维氏硬度。

具体实施方式

实施例1

一种抗断裂硬质玻璃材料的制备方法，制备方法包括如下步骤：（1）抗断裂硬质玻璃材料按照重量比的组成为：ZrO₂为8kg、SiO₂为19kg、K₂O为7kg、CeO₂为9kg、Fe₂O₃为2kg，将上述原料进行室温混合；（2）混合后的玻璃原料用球磨机进行球磨处理，球磨后过350目筛子，过筛后高温干燥；（3）干燥后取刚玉坩埚，将混匀的干燥后的玻璃原料加入刚玉坩埚中，将刚玉坩埚加热至1380℃，加热时升温的速率为30℃/min，加热的同时用石英棒进行搅拌；（4）加热至最高温度后再搅拌，搅拌结束后通气进行澄清；（5）澄清后将玻璃液浇注至模具中；（6）玻璃液进行退火处理，第一阶段退火至770℃时保温30min，第二阶段退火至670℃时保持1h，最后再冷却至室温，制备得抗断裂硬质玻璃材料。

实施例2