玻璃组合物制造技术

本发明专利技术提供一种抗辐照性能和玻璃透过率指标可以同时满足使用要求的空间用玻璃组合物。玻璃组合物，其组分按重量百分比含有：SiO2：60‑75％、B2O3：1‑7.5％、Na2O：9.5‑14.4％、CeO2：4‑7.5％、Al2O3：1‑6％、K2O：1‑6％、ZnO：0.1‑1.5％。本发明专利技术由于合理安排组成成分及其含量，使玻璃的抗辐照性能≤0.8％，白光平均透射比≥90％，玻璃的抗辐照性能和透过率指标同时达到了使用要求，很好地解决了两者不能共存的问题；由于合理安排玻璃各组成成分及其含量，解决了玻璃生产中发缸严重、难澄清，产品内在气泡质量差等问题，降低了产品的生产难度，提升了产品的供货能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃组合物，特别是涉及一种空间用抗辐照的玻璃组合物。
技术介绍
太阳能电池阵是航天器唯一的工作能源提供者，其工作机理是将吸收的太阳光转换成电能给航天器上的负载供电，同时为阴影时间工作的储能蓄电池组充电，其很好地满足了航天器在轨运行期间的电能需求，保证航天器上平台设备和有效载荷的正常工作。但直接暴露在外层空间的太阳能电池阵，会受到外层空间太阳光、紫外线、X射线、γ射线等的辐照，长期遭受辐照的太阳能电池阵容易被击穿，造成电池阵失效。为了保护太阳能电池阵，通常会在天阳能电池阵表面加盖玻璃盖板。但普通的无色玻璃在太阳光、紫外线、X射线、γ射线等辐照下，会造成玻璃透过率下降，透过率的下降将严重影响太阳能电池阵的工作效率，从而影响航天器的电力供应安全。为了保证航天器的飞行安全，太阳能电池阵表面需要加盖一种能够抵抗外层空间辐射的玻璃。抗辐照玻璃是指光学玻璃在太阳光、紫外线、X射线、γ射线等辐照下，不发生变色和结构性破坏，具有较好的稳定性。通过抗辐照玻璃很好地保护太阳能电池阵不受辐照而损坏，为航天器提供安全可靠的电力供应。CN102503123A公开了一种空间用抗辐照玻璃组合物，但由于其抗辐照性能和玻璃的透过率指标冲突，造成产品技术指标很难同时达到使用要求；同时在生产中存在熔化过程发缸严重，难澄清，玻璃内在气泡质量差等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抗辐照性能和玻璃透过率指标可以同时满足使用要求的空间用玻璃组合物。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为：玻璃组合物，其组分按重量百分比含有：SiO2：60-75％、B2O3：1-7.5％、Na2O：9.5-14.4％、CeO2：4-7.5％、Al2O3：1-6％、K2O：1-6％、ZnO：0.1-1.5％。进一步的，还含有：Sb2O3：0-1％。进一步的，其中，Sb2O3：0.1-0.4％。进一步的，其中，SiO2：67-72％。进一步的，其中，B2O3：3.2-7％。进一步的，其中，Na2O：10.5-14％。进一步的，其中，CeO2：4.5-6％。进一步的，其中，Al2O3：1.4-5.5％。进一步的，其中，K2O：1.8-5.5％。进一步的，其中，ZnO：0.1-1.0％。进一步的，所述玻璃密度为2.15-2.56g/cm3，折射率为1.51-1.53，线膨胀系数≤80×10-7/℃(20-120℃的平均值)，抗辐照性能≤0.8％，白光平均透射比≥90％。采用上述的玻璃组合物经熔炼得到空间用抗辐照玻璃。本专利技术的有益效果是：本专利技术由于合理安排组成成分及其含量，使玻璃的抗辐照性能(S)≤0.8％，白光平均透射比(T)≥90％，玻璃的抗辐照性能和透过率指标同时达到了使用要求，很好地解决了两者不能共存的问题；同时，由于合理的安排玻璃各组成成分及其含量，解决了玻璃生产中发缸严重、难澄清，产品内在气泡质量差等问题，降低了产品的生产难度，提升了产品的供货能力。具体实施方式下面将描述本专利技术的光学玻璃的各个组分，除非另有说明，各个组分含量都采用重量％表示。SiO2是形成玻璃的网络生成体氧化物，可以提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度和粘度等性能。当其含量低于60％时，产品达不到使用的技术指标；而当其含量高于75％时，玻璃难熔且粘度大，气泡难以消除，而且可能导致玻璃析晶。因此，SiO2的含量限定为60-75％，优选含量为67-72％。B2O3是玻璃网络生成体氧化物，可以降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，改善玻璃的力学性能，同时也是提高玻璃熔融性和降低玻璃粘度的必要成分，可以在玻璃熔融时作为溶剂。但如果含量太高，透过率会降低，使太阳能电池的效率降低，且在熔融时从玻璃表面的挥发会显著增多，容易产生玻璃缺陷。因此其含量限定为1-7.5％，优选为3.2-7％。Na2O是玻璃网络外体氧化物，可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，是良好的助溶剂。当其含量低于9.5％时，上述效果不明显；但当其含量超过14.4％时，则会增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。因此，Na2O的含量为9.5-14.4％，优选为10.5-14％。CeO2是玻璃抗辐照必不可少的组分，含CeO2的玻璃在强辐射照射下不变色。当其含量低于4％时，抗辐照性能达不到要求；但当其含量超过7.5％时，则会增加玻璃着色，造成玻璃透过率下降，影响太阳能电池的工作可靠性。因此，CeO2的含量为4-7.5％，优选为4.5-6％。Al2O3是玻璃中间体氧化物，可以提高玻璃化学稳定性、热稳定性、机械强度和硬度，降低玻璃析晶倾向。当Al2O3含量在1％以下时，化学稳定性不好，达不到机械强度要求；但当其超过6％时，玻璃粘度增加，耐失透性能恶化。因此，Al2O3的含量为1-6％，优选为1.4-5.5％。K2O是玻璃网络外体氧化物，可以降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的透过率；但如果含量过高，则会影响玻璃的机械强度、热稳定性以及热膨胀系数。因此，K2O的含量为1-6％，优选为1.8-5.5％。ZnO是玻璃中间体氧化物，引入玻璃中可以降低玻璃的高温粘度和膨胀系数，改善玻璃的光泽，提高玻璃的化学稳定性和机械强度。但当其含量超过1.5％时，玻璃表面张力增大，玻璃在降温过程中粘度变化大，使残留气泡难以消除。因此，ZnO含量为0.1-1.5％，优选为0.1-1％。Sb2O3是玻璃中的澄清剂，通过在玻璃熔制过程中与硝酸盐的搭配使用，高温放氧和低温吸氧达到对玻璃澄清的目的。但其含量过高时，则会损坏生产玻璃所使用的铂金器皿，影响铂金器皿的使用寿命。因此，Sb2O3含量为0-1％，优选为0.1-0.4％。下面描述本专利技术的玻璃组合物的性能。本专利技术玻璃的密度(ρ)为2.15-2.56g/cm3，折射率(nd)为1.51-1.53，线膨胀系数α≤80×10-7/℃(20-120℃的平均值)，抗辐照性能(S)≤0.8％，白光平均透射比(T)≥90％，有效改善了产品的抗辐照性能和透过率不能共存的问题，且解决了产品难以量产的问题。线膨胀系数的测试方法：将试样置于加热电炉中，测出试样升高1℃时的相对伸长率，称为该试样玻璃的线膨胀系数。平均线膨胀系数α用下式(1)表示：α＝(Lt-L0)/[L0×(t-t0)] (1)式中：L0……试样在温度t0＝20℃时的长度，mm；Lt……试样被加热到温度t时的长度，mm。膨胀仪测定准确度为1.5％；温度控制准确度为±4％；游标卡尺准确度不低于0.02mm。测试步骤为：测量试样在20℃时的长度L0；再按照仪器升温要求由20℃升至120℃，然后测出这时的试样长度Lt；测出每个试样的α值，然后计算出算术平均值。试样应无气泡、条纹、结石，试样尺寸按仪器的要求制备，试样不少于两个。密度的测试方法：原理：设物体在空气中的重量为G，物体在水中称得重量为G1，则依据下式(2)求出玻璃的密度(ρ)：ρ＝G/(G-G1) (2)仪器设备：分析天平一台，感重为0.1mg；100ml烧杯一只；蒸馏水300ml；铜丝φ0.08mm；载物用三脚架一只。试样应是无气泡、结石、条纹的三块盖片玻璃，每块重10g左右，盖片玻璃表面应是自然断裂的光滑面，表面应本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃组合物，其特征在于，其组分按重量百分比含有：SiO2：60‑75％、B2O3：1‑7.5％、Na2O：9.5‑14.4％、CeO2：4‑7.5％、Al2O3：1‑6％、K2O：1‑6％、ZnO：0.1‑1.5％。

【技术特征摘要】
1.玻璃组合物，其特征在于，其组分按重量百分比含有：SiO2：60-75％、B2O3：1-7.5％、Na2O：9.5-14.4％、CeO2：4-7.5％、Al2O3：1-6％、K2O：1-6％、ZnO：0.1-1.5％。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，还含有：Sb2O3：0-1％。3.如权利要求2所述的玻璃组合物，其特征在于，其中，Sb2O3：0.1-0.4％。4.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，其中，SiO2：67-72％。5.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，其中，B2O3：3.2-7％。6.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，其中，Na2O：10.5-14％。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈建龙，姚慧贤，辜健，李天国，周洪永，
申请(专利权)人：成都光明光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51