[发明专利]一种浮法微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种稀土掺杂快速微晶化的霞石基和镁铝榴石基浮法微晶玻璃，属于微晶玻璃技术领域。

背景技术

透明浮法微晶玻璃是一种具有优良热、力、光及化学性能的新型功能材料，在国防尖端技术、微电子技术和化学化工等领域有着广阔的应用前景。

透明浮法微晶玻璃是通过对母体玻璃进行热处理而获得的一种既含一定量晶相又含残余玻璃相的新型材料，它具有能透可见光、机械强度高及热膨胀系数可调等特性，在航空航天、电子、机械、化工、激光技术等领域有着广泛应用，在今后相当长的时期内将成为材料科学与工程领域研究的热点之一。

微晶玻璃是通过热处理温度和时间，使玻璃基体中产生一定数量的微晶体而实现，通常是将高温熔制的玻璃体成型冷却后，重新升温到成核或晶体进行长时间的保温处理才能获得。为了缩短热处理时间，常采用二步热处理。即在微晶体成核温度保温一定时间后，再升温到晶体生长温度恒温处理，尽管如此，二步处理所需时间至少也要0.5～2小时。

用于建筑装饰的微晶玻璃板材属于用量较大的建筑材料，然而，直到目前为止，建筑微晶玻璃板材的生产工艺仍局限于高成本、低效率的小规模生产，不能像普通平板玻璃一样采用浮法工艺大规模、高效生产。当今世界上Pilkington、PPG公司和洛玻集团提出的浮法工艺是制造高质量、低成本平板玻璃的先进技术。较高的成型速度是浮法生产工艺的主要特点之一。在浮法玻璃生产线上，熔制好的玻璃熔体流入锡槽，当玻璃从锡槽中拉出时已形成固态、不同宽度和厚度的玻璃板；玻璃熔体在锡槽中从1050℃左右的高温，只经历几分钟至十几分钟的时间便冷却到退火温度（约600℃），这样快的冷却速度显然无法满足至今公开的大多数系统微晶玻璃实现微晶化的时间要求。而且部分在较高熔融温度（>1100℃）就发生结晶的微晶玻璃将会给整个熔制工艺、装备和熔制过程带来危害；此外，在高于900℃开始结晶的玻璃熔体，会因熔制粘度的急剧增加而造成玻璃液在熔炉底部凝结或给后继成型工艺带来困难。只有在成型温度范围（熔体粘度在10⁶～10³泊时的温度）以下，经过小于10分钟的热处理就能够快速微晶化的微晶玻璃才适合连续浮法工艺。

因此，现在用于建筑的微晶玻璃及其生产工艺存在下列不足:

1.基体玻璃的结晶温度偏高，不利于大规模浮法工艺生产的熔制和成型；

2.微晶化热处理时间过长，相应带来窑炉炉长过长，不能满足连续高速生产的要求。

发明内容

为了克服上述已有技术的不足，能够生产出具有较低结晶温度的基体玻璃，在低于成型温度下经短时间（小于10分钟）热处理可以快速微晶化的微晶玻璃，特提出本发明的技术解决方案。

本发明的基本构思是：

1）采用能够促进分相和较低成核温度的氧化钛和氧化锆为成核剂；

2）引入稀土氧化物氧化镧和氧化钇，一方面实现玻璃析晶活化能的降低，从而促进玻璃的析晶，另一方面，利用稀土-碱土-过渡金属混合效应，实现玻璃的瞬间或迅速成核，从而降低玻璃的析晶温度和减少析晶时间；

3）在基体玻璃成分中构成多种氧化物B₂O₃、P₂O₅、CaO、BaO、ZnO和TiO₂的共同作用，使基体玻璃在高温快速冷却过程中能够加速相分离、实现瞬间或快速成核和有稳定的快速结晶相；

4）严格控制氧化钾的含量，使具有稀土掺杂快速微晶化特性的霞石基和镁铝榴石基晶型形成；通过快速冷却到接近转变温度的热处理制度，实现本发明技术方案。

本发明所设计的一种稀土掺杂快速微晶化的霞石基和镁铝榴石基微晶玻璃及其生产方法：

其成分包括有SiO₂、MgO、CaO、F、Na₂O、K₂O、B₂O₃和Al₂O₃，其特征在于：还包括有：La₂O₃、Y₂O₃、BaO、P₂O₅、ZnO、ZrO₂和TiO₂；

所述微晶玻璃中各成分的重量百分比分别为：