[发明专利]一种高强度玻璃材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃材料技术领域，具体涉及一种高强度玻璃材料的制备方法。

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。多数玻璃的组成成分中都有硅酸盐类成分，如硅酸钠、硅酸钾等。这些成分的存在会制约玻璃的使用。如果玻璃的主要组成都为硅酸盐类成分，其耐热性较差，经过长时间接触碱液后，玻璃表面会不平滑，影响玻璃的性能。玻璃也和大多数物质一样，在受热后，会产生一定的膨胀，玻璃过分的膨胀会影响玻璃的稳定性。

常规的玻璃材料的耐热性能较差、热膨胀系数较高，长期处于碱性环境下玻璃的外表会产生较大的侵蚀现象。同时其较高的热膨胀系数也会让其在受热后趋于不稳定。因此有必要提高玻璃的耐热性能和热稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度玻璃材料的制备方法，本发明制备的玻璃材料具有良好的抗断裂能力和较高的维氏硬度，可显著的提高玻璃材料的应用范围。

本发明提供了如下的技术方案：

一种高强度玻璃材料的制备方法，包括以下制备步骤：

a、将TeO₂、K₂O、SiO₂、Tm₂O₃、Yb₂O₃、Fe₂O₃、Er₂O和Bi₂O₃混合置于球磨机中，球磨至过400-500目筛子，得到材料一；

b、将材料一置于120-160℃干燥10-20min，再置于混炼炉中升温至1600-1800℃，并搅拌，混炼3-5h，得到材料二；

c、将材料二导入模具中进行澄清处理，得到材料三；

d、将材料三进行退火处理，再降温，最后冷却至室温，即可得到成品。

优选的，所述高强度玻璃材料包括以下重量份的原料：TeO₂24-28份、K₂O22-26份、SiO₂18-23份、Tm₂O₃14-18份、Yb₂O₃12-16份、Fe₂O₃15-22份、Er₂O16-20份和Bi₂O₃16-19份。

优选的，所述步骤a的原材料在球磨前使用高压水枪喷射冲洗，去除杂质。

优选的，所述步骤a的材料一使用超微粉碎机再粉碎30-50min。

优选的，所述步骤b的混炼炉使用前先进行预热处理，在200-250℃下预热15-20min。

优选的，所述步骤b的升温速率为20-30℃/min。

优选的，所述步骤b搅拌采用石英棒进行搅拌，搅拌速度为120-140r/min。

优选的，所述步骤d的退火处理为：第一阶段退火至800-900℃时保温35-45min，第二阶段退火至550-650℃时保温40-60min。

本发明的有益效果是：

本发明制备的玻璃材料具有良好的抗断裂能力和较高的维氏硬度，可显著的提高玻璃材料的应用范围。

本发明制备得到的玻璃材料具有较低的热膨胀系数，制备得到的玻璃材料的耐热性能较好、热膨胀系数较低，长期处于高温环境下玻璃无软化现象，同时其较低的热膨胀系数也会让其在受热后趋于稳定，因此有较好的耐热性能。

本发明的原材料成本低廉，来源广泛，且制备方法简单、制备流程短，因此，适合工业化大规模生产制造。

本发明的制备过程中无二次污染物的产生，且原材料均不会产生环境污染，因此具有一定的节能、环保意义。

具体实施方式

实施例1

一种高强度玻璃材料的制备方法，包括以下制备步骤：