一种铝硅玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。该铝硅玻璃的原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少包括8

【技术实现步骤摘要】
一种铝硅玻璃及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于玻璃制备
，具体涉及一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]玻璃作为一种传统的无机非晶态材料，具有各向异性、组成性能易于调控和适宜大尺寸制备等突出特点，广泛应用于航空航天、交通运输、建筑节能和光电显示等领域。玻璃用作透明窗口而言，需要具备良好的力学性能，以确保其应用的安全性和可靠性。
[0003]相对于传统的钠钙硅玻璃，铝硅玻璃具有更优异的力学性能，这是由于铝硅玻璃中的[AlO4]四面体体积较[SiO4]四面体体积大，使得玻璃结构更加紧密。2007年，美国康宁公司率先推出Gorilla系列铝硅玻璃，日本旭硝子公司紧随其后推出了Dragontrail系列铝硅玻璃，德国肖特公司推出Xensation系列铝硅玻璃。
[0004]目前，铝硅玻璃主要有钠铝硅玻璃和锂铝硅玻璃，其中，锂铝硅玻璃离子交换后力学性能更为优异。但在实际应用中，硅铝玻璃作为可视窗口时，主要面临以下问题(1)抗弯强度仍有待提升，与蓝宝石相比，玻璃强度始终偏低；(2)玻璃在高温条件下的黏度大，气泡难以排出，而且高温会缩短窑炉寿命短。针对上述问题，现有技术提供了一种铝硅酸盐玻璃，该玻璃的原料包括氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氧化锌、氧化镧、氧化锆、氧化钛和氧化锑，采用了逐级钢化的步骤得到了铝硅酸盐玻璃，该玻璃的原料包括氧化锑，由于氧化锑不满足环保要求，使该玻璃的应用受到一定限制，另外该玻璃的抗弯强度最高为600MPa，强度需要进一步提高以满足不同领域的应用要求。<br/>
技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中在保证铝硅玻璃化学稳定性的前提下，进一步提高抗弯强度，以及铝硅玻璃不满足环保使用要求等缺陷，从而提供一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]本专利技术提供了一种铝硅玻璃，其原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少还包括8
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17wt％Y2O3、8
‑
16wt％Nb2O5、2
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6wt％Ta2O5、2
‑
8wt％Ga2O3、2
‑
6wt％La2O3和0.2
‑
1wt％SnO2。
[0008]所述铝硅玻璃的原料还包括30
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45wt％SiO2、20
‑
28wt％Al2O3和6
‑
12wt％R2O；
[0009]其中，R是Li和/或Na。
[0010]进一步地，以原料总质量计，其原料包括35
‑
40wt％SiO2、20
‑
25wt％Al2O3、6
‑
10wt％R2O、10
‑
14wt％Y2O3、10
‑
14wt％Nb2O5、2
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4wt％Ta2O5、4
‑
8wt％Ga2O3、2
‑
4wt％La2O3和0.2
‑
0.5wt％SnO2；
[0011]其中，R是Li和/或Na。
[0012]进一步地，Li2O和Na2O的质量比为(2
‑
4)：(1
‑
4)。
[0013]本专利技术还提供了一种上述铝硅玻璃的制备方法，包括以下步骤，
[0014]各原料混合均匀，经熔制、浇注成形、退火后，得到铝硅玻璃预制品；
[0015]所述铝硅玻璃预制品经钢化处理后得到铝硅玻璃。
[0016]所述熔制的温度为1450
‑
1500℃，时间为3
‑
6h。
[0017]所述钢化步骤是在NaNO3和KNO3混合熔盐中进行的；
[0018]所述钢化的温度为440
‑
480℃，时间为36
‑
50h；
[0019]所述混合熔盐中NaNO3的质量分数不高于30％。
[0020]所述成形的温度为1220
‑
1300℃；
[0021]所述退火的温度为520
‑
570℃，时间为6
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10h；
[0022]优选地，在熔制完成后还包括搅拌的步骤；
[0023]搅拌的转速为30
‑
50rpm，时间为1
‑
3h。
[0024]熔制是在高温熔化炉和Pt
‑
10Rh坩埚中进行的。
[0025]在熔制完成后，对熔制后的原料进行搅拌，搅拌的转速为30
‑
50rpm，搅拌时间为1
‑
3h；其中，搅拌采用Pt
‑
20Rh框式搅拌器，搅拌至形成澄清和均化的玻璃液。
[0026]在成形步骤中，将形成澄清和均化的玻璃液倒入预热的模具中，预热后模具的温度为400
‑
460℃。
[0027]此外，本专利技术提供了一种上述铝硅玻璃或上述制备方法制得的铝硅玻璃在透明材料中的应用。
[0028]所述透明材料包括透明件、观察窗或可视窗口；
[0029]优选地，所述透明材料包括飞机风挡、舰船透明件、特种车辆视窗或防弹窗口。
[0030]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0031]1.本专利技术提供的铝硅玻璃，其原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少包括8
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17wt％Y2O3、8
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16wt％Nb2O5、2
‑
6wt％Ta2O5、2
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8wt％Ga2O3、2
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6wt％La2O3和0.2
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1wt％SnO2。该铝硅玻璃具有较好的均质性、强度、弹性模量、化学稳定性和透光率，其中，耐酸稳定性可达到1级。本专利技术通过在铝硅玻璃中加入氧化钇和氧化铌可以提高玻璃的强度，氧化钽和氧化镧可以保证玻璃的化学稳定性，耐酸性提升至1级；当氧化钇含量过高时会使玻璃不易熔融，降低玻璃的成玻性，氧化铌含量过高时会降低玻璃的化学稳定性和光学均匀性，本专利技术通过氧化钇、氧化铌、氧化钽和氧化镧的配合作用，可以使铝硅玻璃同时兼顾强度、光学均匀性和化学稳定性，不会出现因含有氧化钇导致熔制性变差、含有氧化铌导致玻璃稳定性下降的问题。
[0032]本专利技术铝硅玻璃中含有较多的氧化钇、氧化铌和氧化镓，可以使玻璃具有较好的成纤性和与其它氧化物的兼容性，进而使玻璃具有较高的弹性模量和抗弯强度。在本专利技术铝硅玻璃中加入氧化锡，可以除去玻璃熔制过程中的气泡，提高玻璃的均化效果。
[0033]本专利技术提供的铝硅玻璃可以适用于飞机风挡、舰船透明件、特种车辆视窗和防弹窗口等特定防护领域中。
[0034]2.本专利技术提供的铝硅玻璃，该铝硅玻璃的原料包括特定用量的SiO2、Al2O3、R2O、Y2O3、Nb本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝硅玻璃，其特征在于，其原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少还包括8
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17wt％Y2O3、8
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16wt％Nb2O5、2
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6wt％Ta2O5、2
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8wt％Ga2O3、2
‑
6wt％La2O3和0.2
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1wt％SnO2。2.根据权利要求1所述的铝硅玻璃，其特征在于，原料还包括30
‑
45wt％SiO2、20
‑
28wt％Al2O3和6
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12wt％R2O；其中，R是Li和/或Na。3.根据权利要求1或2所述的铝硅玻璃，其特征在于，以原料总质量计，其原料包括35
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40wt％SiO2、20
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25wt％Al2O3、6
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10wt％R2O、10
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14wt％Y2O3、10
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14wt％Nb2O5、2
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4wt％Ta2O5、4
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8wt％Ga2O3、2
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4wt％La2O3和0.2
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0.5wt％SnO2；其中，R是Li和/或Na。4.根据权利要求2或3所述的铝硅玻璃，其特征在于，Li2O和Na2O的质量比为(2
‑
4)：(1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王衍行，李现梓，韩韬，李宝迎，唐梦迪，祖成奎，丛仁宝，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：