[发明专利]锂铝硅酸盐玻璃和由其制的玻璃陶瓷及制造方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于制造透明的玻璃陶瓷的可结晶锂铝硅酸盐玻璃，其包含按wt.％计的氧化物基的以下组分：条件为按wt.％计：1.3Na₂O+K₂O+CaO+SrO+BaO3.5(条件B1)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的可结晶锂铝硅酸盐玻璃，其可转变为LAS玻璃陶瓷。

本发明还涉及由其制造的玻璃陶瓷、其制造方法及其用途。

背景技术

LAS玻璃陶瓷因其特殊的材料特性而广泛应用，例如其与高的温度差异强度和温度变化稳定性相关联的低膨胀系数、其高的强度、其化学稳定性及其透明度。一般而言，热膨胀行为设置成使得材料在其应用温度范围内具有极低的膨胀系数，通常为α_20/7000±1.5·10^-6/K。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特性(例如热膨胀性、透射性、耐温性)。就耐温性而言，玻璃陶瓷(压实)在高温下的低收缩率是关键因素。因为玻璃陶瓷制品在使用中通常会受热不匀，因此制品中随着时间推移会通过局部收缩程度不同而积聚应力。

LAS玻璃陶瓷的常见用途是防火瓷釉、炊具、透明壁炉视窗、烤箱视窗以及作为灶面。用作灶面时，透明玻璃陶瓷板用彩色氧化物着色或者在下侧上用不透明的大多彩色的涂层涂覆，以防透视到技术内置件并提供彩色印象。下侧涂层中的凹槽能够附装有彩色和白色显示器，主要是发光二极管或屏幕。

透射和散射对于玻璃陶瓷的外观和光学特性是重要的特性。

一类这样的玻璃陶瓷是透明的无色玻璃陶瓷，在其制造中不添加任何着色化合物。另一类是透明的彩色玻璃陶瓷，通常添加V₂O₅在体积中着色，以降低亮度并获得黑色外观。这对于黑色外观的灶面是典型的。

就透明的无色玻璃陶瓷而言，期望高透明度，即高亮度和低彩度。这两者均表示低吸收率，因为吸收带会降低亮度并增深色彩，这取决于吸收带在可见光谱中的位置。因此，这种厚度为4mm的玻璃陶瓷的亮度一般高于80％。

在本文献中，亮度也可涉及术语“光透射(Lichttransmission)”或“整体透射(integrale Transmission)”。

然而，透明的无色玻璃陶瓷通过成核剂TiO₂和可能的SnO₂以及配料原料(Gemengerohstoff)中出现的杂质(尤其是含铁杂质)而具有低色度。这是不期望的并通过技术措施最小化。

LAS玻璃陶瓷的另一基本特征是散射，该散射由晶体尺寸、其双折射及晶体和残余玻璃的折射率差异决定。通过在陶瓷化过程中的足够量的成核剂和足够的成核时间，能够达到高的核密度，这会导致生长的高石英混晶以其尺寸处于小于可见光波长范围以下。高石英混晶的平均微晶尺寸通常处于20nm至50nm的范围内。为了减少散射，还要求低的晶体双折射以及晶体与残余玻璃相的折射率的良好匹配。这类关于LAS玻璃陶瓷高透明度的条件参阅《美国陶瓷学会期刊》1999年第82卷第1期第5-16页的文章“Nanophase Glass-Ceramics(纳米相玻璃陶瓷)”，作者Beall和Pickney。

残余玻璃相的折射率由其组成和陶瓷化过程中的冷却速率决定。

一般而言，期望少量散射，使得不会出现透视失真，并且指示器清晰可见。在特殊应用情况下，还期望控制散射，使得例如产生半透明的白色外观。

亮度或透光率由根据CIE标准色系的亮度值Y(brightness)或CIELAB色系中的L*值来描述。DIN 5033中规定了国际CIE标准的德国实施标准。CIELAB表色模型在DIN EN ISO11664-4“比色法-第4部分：CIE 1976L*a*b*色彩空间”中做出标准定义。