專利名稱：復(fù)相微晶玻璃材料及其制造工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，特別涉及復(fù)相微晶玻璃材料的配方及其生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)。
在燒結(jié)型微晶玻璃生產(chǎn)的熱處理過(guò)程中，往往在體系內(nèi)部的晶化過(guò)程中同時(shí)出現(xiàn)大量析晶，從而造成的內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)材料開(kāi)裂。另外，在燒結(jié)過(guò)程中由于玻璃渣表面析晶而容易引起各顆粒過(guò)早固化，從而產(chǎn)生燒結(jié)困難，氣孔不易排除的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一類(lèi)微晶玻璃的復(fù)相配方及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，使微晶玻璃在生產(chǎn)中不易開(kāi)裂，且降低其氣孔率。
本發(fā)明提出的一種復(fù)相微晶玻璃材料，其特征是將兩類(lèi)或兩類(lèi)以上的微晶玻璃渣混合后共同燒結(jié)制成，所說(shuō)的每種玻璃渣的含量占總量的重量百分比均大于20％。
所說(shuō)的微晶玻璃渣為晶化峰Tc1出現(xiàn)在1000～1150℃的溫度范圍內(nèi)的堇青石相(Mg-Al-Si系玻璃渣)、晶化峰Tc2出現(xiàn)在900～1100℃的溫度范圍內(nèi)的硅灰石相(Ca-Al-Si系玻璃渣)或晶化峰Tc3出現(xiàn)在800～1050℃的溫度范圍內(nèi)的輝石相(Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃渣)。
所說(shuō)的Mg-Al-Si系玻璃渣的成分為SiO245～60 Al2O38～16 MgO6～14ZnO1～6 TiO20～5P2O51～5 Na2O 2～6CaF20.5～3 Li2O 0～2 著色劑 0～3。
所說(shuō)的Ca-Al-Si系玻璃渣的成分為SiO255～68 Al2O36～11 CaO12～18 ZnO0～8Na2O+K2O 3～12BaO 2～6著色劑 0～3。
所說(shuō)的Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃渣的成分為SiO246～55 Al2O36～9 CaO 10～17 MgO 2～4ZnO 2～3 R2O3～6 FeO+Fe2O313～18 F21～2Sb2O31本發(fā)明提出的一種制造復(fù)相微晶玻璃的工藝方法，其特征為包括以下步驟1)取堇青石相(Mg-Al-Si系)玻璃渣、硅灰石相(Ca-Al-Si系)玻璃渣或輝石相(Fe-Ca-Mg-Al-Si系)玻璃渣之中的兩種或三種粒度1～20mm的玻璃渣相混合并儲(chǔ)集在有理想形狀的模具內(nèi)；2)加熱至略低于上述幾種玻璃渣中的較低晶化峰的溫度范圍保溫0.2～1h；3)再以不大于300℃/h的速率升至高于其中較高晶化峰的溫度20～150℃保溫0.5～2h左右；4)最后降溫冷卻，使幾種玻璃渣軟化變形并彼此熔融結(jié)合成為一整體。
上述制造方法為燒結(jié)晶化法，將上述其中兩種或三種玻璃原料碎渣混合后放入模盒中進(jìn)行燒結(jié)，針對(duì)其配方采取了相應(yīng)的分步熱處理控制晶化工藝。以硅灰石和堇青石復(fù)相微晶玻璃生產(chǎn)為例，第一階段使燒結(jié)過(guò)程中Ca-Al-Si系玻璃碎渣內(nèi)先期出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出硅灰石相)，而Mg-Al-Si系玻璃渣則處于軟化易流動(dòng)階段。待持續(xù)一段時(shí)間后，升溫使未析晶的Mg-Al-Si系玻璃渣粘度降低更易流動(dòng)，顆粒間彼此融合，消除顆粒間的氣孔；在以后的升溫過(guò)程中，Mg-Al-Si系玻璃渣內(nèi)部和界面上也出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出堇青石相)，兩類(lèi)玻璃在晶化過(guò)程中晶相逐漸長(zhǎng)大、融合并在界面交錯(cuò)滲透，成為一類(lèi)復(fù)相的微晶玻璃材料。
本發(fā)明的復(fù)相微晶玻璃材料及相應(yīng)工藝方法有以下優(yōu)點(diǎn)第一，由于晶化過(guò)程是分部進(jìn)行的，避免了體系內(nèi)部在晶化過(guò)程中同時(shí)出現(xiàn)大量析晶而造成的內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)的開(kāi)裂等問(wèn)題。
第二，原料在升溫?zé)Y(jié)過(guò)程中在較大的溫度區(qū)間能粘滯流動(dòng)，從而在燒結(jié)過(guò)程中顆粒之間能夠通過(guò)流動(dòng)傳質(zhì)而彼此融合，消除顆粒之間的氣孔，從而在一定程度上克服了燒結(jié)型微晶玻璃易出現(xiàn)的由于其表面析晶而引起的顆粒過(guò)早固化，燒結(jié)困難，氣孔不易排除的問(wèn)題。
第三，由于兩種或三種玻璃原料可方便地采用不同顏色的配方引入，并且顆粒間在分部燒結(jié)晶化過(guò)程中其邊緣互相融合，可生成裝飾效果美觀的彩色微晶玻璃裝飾材料。
實(shí)施例1硅灰石和堇青石復(fù)相微晶玻璃，其中，Mg-Al-Si系玻璃渣占40％(重量％)，其晶化峰Tc1出現(xiàn)在約1000～1150℃之內(nèi)的溫度范圍，成分為SiO257～58 Al2O313～14 MgO 12～13 ZnO 3 TiO23～4P2O54Na2O 3～4 CaF21～2 Li2O 1Ca-Al-Si系玻璃渣，其晶化峰Tc2出現(xiàn)在約900～1100℃之內(nèi)的溫度范圍，成分為SiO262Al2O38～9CaO 14～16ZnO 3～4 Na2O+K2O 6～7BaO 4～5制造工藝方法第一階段升溫至960℃并保溫，使燒結(jié)過(guò)程中Ca-Al-Si系玻璃碎渣內(nèi)先期出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出硅灰石相)，而Mg-Al-Si系玻璃渣則處于軟化易流動(dòng)階段。待持續(xù)0.5h后，升溫至1060℃并保溫60-90min，使未析晶的Mg-Al-Si系玻璃渣粘度降低更易流動(dòng)，顆粒間彼此融合，消除顆粒間的氣孔；在以后的升溫過(guò)程中，Mg-Al-Si系玻璃渣內(nèi)部和界面上也出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出堇青石相)，兩類(lèi)玻璃在晶化過(guò)程中晶相逐漸長(zhǎng)大、融合并在界面交錯(cuò)滲透，成為一類(lèi)復(fù)相的微晶玻璃材料。
實(shí)施例2硅灰石、輝石和堇青石復(fù)相微晶玻璃，其中，Ca-Al-Si系玻璃渣占50％(重量％)，Mg-Al-Si系玻璃渣占30％，F(xiàn)e-Ca-Mg-Al-Si系玻璃渣占20％。成分分別為其晶化峰Tc1出現(xiàn)在約1000～1150℃之內(nèi)的溫度范圍的Mg-Al-Si系玻璃渣SiO257～58 Al2O313～14 MgO 12～13 ZnO3 TiO23～4P2O54Na2O 3～4 CaF21～2 Li2O 1其晶化峰Tc2出現(xiàn)在約900～1100℃之內(nèi)的溫度范圍的Ca-Al-Si系玻璃渣SiO262 Al2O38～9 CaO 14～16 ZnO 3～4 Na2O+K2O 6～7 BaO 4～5
其晶化峰Tc3出現(xiàn)在約800～1050℃之內(nèi)的溫度范圍的Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃渣SiO246～55 Al2O36～9 CaO10～17 MgO 2～4 ZnO 23R2O3～6 FeO+Fe2O313～18 F21～2 Sb2O31制造工藝方法第一階段升溫至870℃并保溫，使燒結(jié)過(guò)程中Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃碎渣內(nèi)先期出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出部分鐵輝石相)，而Ca-Al-Si系玻璃渣則處于軟化易流動(dòng)階段。待持續(xù)0.3h后，升溫至960℃，使未析晶的Ca-Al-Si系玻璃渣粘度降低更易流動(dòng)，顆粒間彼此融合并析出部分硅灰石相；待持續(xù)0.5h后，升溫至1100℃，Mg-Al-Si系玻璃渣內(nèi)部和界面上也出現(xiàn)晶化過(guò)程(析出堇青石相)，三類(lèi)玻璃在晶化過(guò)程中晶相逐漸長(zhǎng)大、融合并在界面交錯(cuò)滲透，成為一類(lèi)復(fù)相的白、綠、黑相間的彩色微晶玻璃材料。實(shí)施例3硅灰石和輝石復(fù)相微晶玻璃，其中，Ca-Al-Si系玻璃渣占60％(重量％)，成分為SiO264 Al2O39～10CaO 12～13 ZnO 3～4Na2O+K2O 6～7BaO 4～5 Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃渣，取成分為SiO250～51 Al2O36～7CaO 13～14 MgO 2～3ZnO 2～3 R2O 5～6FeO+Fe2O316 F21～2Sb2O31第一階段升溫至850℃并保溫，使燒結(jié)過(guò)程中Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃碎渣內(nèi)先期出現(xiàn)部分晶化過(guò)程(析出輝石相)，而Ca-Al-Si系玻璃渣則處于軟化易流動(dòng)階段。待持續(xù)20min后，升溫至900℃，使未析晶的Ca-Al-Si系玻璃渣更易流動(dòng)，顆粒間彼此融合，消除顆粒間的氣孔；再升溫至960℃并保溫，伴隨著Fe-Ca-Mg-Al-Si系玻璃碎渣內(nèi)輝石相的繼續(xù)析出，Ca-Al-Si系玻璃渣內(nèi)部和界面上逐漸析出硅輝石相，兩類(lèi)玻璃在晶化過(guò)程中晶相逐漸長(zhǎng)大、融合并在界面交錯(cuò)滲透，保溫1h后降溫冷卻，得到一類(lèi)美觀的復(fù)相微晶玻璃材料。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)相微晶玻璃材料，其特征在于，將兩種或兩種以上系統(tǒng)的微晶玻璃渣混合后共同燒結(jié)制成，所說(shuō)的每種玻璃渣的含量占總量的重量百分比均大于20％。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相微晶玻璃材料，其特征在于，所說(shuō)的微晶玻璃渣為晶化峰Tc1出現(xiàn)在1000～1150℃的溫度范圍內(nèi)的鎂-鋁-硅系玻璃渣、晶化峰Tc2出現(xiàn)在900～1100℃的溫度范圍內(nèi)的鈣-鋁-硅系玻璃渣或晶化峰Tc3出現(xiàn)在800～1050℃的溫度范圍內(nèi)的鐵-鈣-鎂-鋁-硅系玻璃渣。
3.一種制造如復(fù)相微晶玻璃的工藝方法，其特征為包括以下步驟1)取鎂-鋁-硅系玻璃渣、鈣-鋁-硅系玻璃渣或鐵-鈣-鎂-鋁-硅系玻璃渣之中的兩種或三種粒度1～20毫米的玻璃渣相混合并儲(chǔ)集在有理想形狀的模具內(nèi)；2)加熱至略低于所述幾種玻璃渣中的較低晶化峰的溫度范圍，保溫0.2～1小時(shí)；3)再以不大于300℃/小時(shí)的速率升至高于其中較高晶化峰的溫度20～150℃保溫0.5～2小時(shí)左右；4)最后降溫冷卻，使幾種玻璃渣軟化變形并彼此熔融結(jié)合成為一整體。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域,將兩種或兩種以上系統(tǒng)的微晶玻璃渣混合后共同燒結(jié)制成,首先取鎂－鋁－硅系玻璃渣、鈣－鋁－硅系玻璃渣或鐵－鈣－鎂－鋁－硅系玻璃渣中的兩種或三種相混合并儲(chǔ)集在模具內(nèi),經(jīng)加熱保溫,再升溫保溫,降溫冷卻后,使幾種玻璃渣軟化變形并熔融為一整體。本發(fā)明避免了體系內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大出現(xiàn)的開(kāi)裂以及顆粒過(guò)早固化,燒結(jié)困難,氣孔不易排除的問(wèn)題,可生成裝飾效果美觀的彩色微晶玻璃裝飾材料。
文檔編號(hào)C03B32/00GK1274690SQ0010960
公開(kāi)日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者梁華巍, 蔣洋 申請(qǐng)人:北京盛康寧科技開(kāi)發(fā)有限公司