[发明专利]透明的、经着色的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷以及玻璃陶瓷的制造方法和应用

说明书

本发明涉及一种透明的、经着色的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷，所述锂铝硅酸盐玻璃陶瓷在厚度为4mm的情况下具有0.1％至80％的亮度Y，其特征在于，标准光类型D65的光在穿过厚度为4mm的玻璃陶瓷后具有白色区域W1中的颜色位置，所述颜色位置在色度图CIExyY‑2°中通过以下坐标确定：本发明也涉及玻璃陶瓷的制造方法和其应用。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的透明的、经着色的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷。

本发明也涉及这种玻璃陶瓷的制造方法和应用。

背景技术

众所周知，Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系统的玻璃可转化为具有高石英混晶(HQMK)或热液石英混晶(KMK)作为主晶相的玻璃陶瓷。作为晶相的名称，对于第一种类型的玻璃陶瓷在文献中也发现了同义词“β-石英”或“β-锂霞石”，以及对于第二种类型的“β-锂辉石”。

这些LAS玻璃陶瓷的主要特征是它们的透明性、对酸和碱的良好的耐化学性、高机械强度和其在室温至应用温度的温度范围α_20/700<1.5×10^-6/K内的低的热膨胀系数。通常，将热膨胀性能设定成，使得材料在其应用温度范围内具有非常低的膨胀，通常为0±1×10^-6/K。由于在其应用温度下热膨胀低以及机械强度高，这些玻璃陶瓷具有优异的耐温差性和耐温度变化性能。对于在高温下使用的要求包括，玻璃陶瓷在其使用寿命期间保持所需的性能(例如热膨胀、透射、应力构建)。关于耐温性，玻璃陶瓷在高的应用温度下具有低的收缩率(压缩)是关键的变量。因为玻璃陶瓷制品在使用期间通常不均匀地加热，由于不同的收缩程度，随着时间在制品中构建起应力。

LAS玻璃陶瓷的大规模生产分几个阶段进行。首先，将由碎片和粉末状原料的混合物构成的可结晶的原始玻璃熔化并精炼。对此，玻璃熔体达到1550℃至最大1750℃、大多直至1700℃的温度。个别情况下也在高于1750℃、通常在1900℃的温度下使用高温精炼。氧化砷和氧化锑在常规的低于1700℃的精炼温度下就在技术上和经济上证明良好的气囊质量而言是精炼剂。在较新的文献中，也仅使用环保的精炼剂SnO₂或与一种或多种精炼添加剂，如卤化物(F、Cl、Br)、CeO₂、MnO₂、Fe₂O₃、硫化合物组合使用。

在熔化和精炼之后，玻璃通常通过铸造、压制、轧制或浮选进行热成型。对于许多应用，需要扁平形式的玻璃陶瓷，例如以盘片的形式。轧制和最近的浮选用于制作电路板。为了经济地制造这些LAS玻璃，在热成型中期望低的熔化温度和低的加工温度V_A。此外，玻璃在成形过程中不允许显示出失透，也就是说，不允许形成约5μm以上的较大的晶体，在玻璃陶瓷制品中较大的晶体降低强度或发生视觉上的干扰。因为在玻璃的加工温度V_A(粘度10⁴dPas)左右发生成型，必须确保熔体的失透温度上限在加工温度左右并且优选低于加工温度，以避免形成较大的晶体。

在经由轧制成型时的关键区域是在通过轧制形成玻璃并冷却之前玻璃熔体与由贵金属(通常由Pt/Rh合金)构成的喷口(拉模口)的接触。在浮选时，玻璃与流道出口唇板接触并且浮选池的前部区域与液态的Sn接触，其中玻璃具有高的晶体生长速度。

可结晶的LAS玻璃在随后的温度过程中通过受控的结晶(陶瓷化)转化成玻璃陶瓷。这种陶瓷化在两阶段的温度过程中进行，其中首先通常由ZrO₂/TiO₂混合晶体在680和800℃之间的温度下通过成核来产生核。SnO₂也参与成核。高石英混晶在较高的温度下生长在这些核上。在最高的大多为850至960℃的制造温度下，玻璃陶瓷的微观结构均质化并调整光学、物理和化学性质。对于经济的生产，陶瓷化时间短是有利的。