[发明专利]透明、无色、不含二氧化钛的β石英玻璃陶瓷材料

说明书

技术领域

本发明通常涉及玻璃陶瓷材料、其前体玻璃、包含玻璃陶瓷材料的制品和制造玻璃陶瓷材料的方法。特别是，本发明涉及包含β石英作为主要结晶相的、在可见光谱上基本透明、无色的玻璃陶瓷材料、及其前体玻璃材料，包含其的制品和其制造方法。

发明背景

在许多出版物特别在W.Hoeland和G.Beall，“玻璃陶瓷技术(Glass-ceramictechnology)”，美国陶瓷协会(Am.Ceram.Soc)，韦斯特维尔市(Westerville)(2002)，88-96.页中已经描述了含有β石英固溶体作为主要结晶相、具有低热膨胀系数(CTE)的透明玻璃陶瓷材料。通常通过热处理前体玻璃(更通常所述玻璃组分的混合物：矿物原料，这种玻璃的前体)获得所述玻璃陶瓷材料，其组成为LiO₂-Al₂O₃-SiO₂(LAS)类型。所述热处理包括成核阶段，之后是晶体生长阶段。

制造由β石英玻璃陶瓷制得的制品通常包括三个主要连续步骤：第一步骤熔融批料，例如原料和/或碎玻璃的混合物，通常在1550℃-1750℃进行；第二步骤冷却所获得的熔融玻璃并将所获得的熔融玻璃成型为所需形状；第三步骤通过适合的热处理(包括上述成核和晶体生长阶段)对成型的冷却玻璃进行结晶或陶瓷化。

包括β石英固溶体作为主要结晶相、并具有不同透光度和基本上无色的玻璃陶瓷材料是已知的。例如，美国专利3,252,811、3,977,886、4,093,468、5,017,519和6750167及DE1,496,497、JP06-96460和JP2001-348250均涉及这种玻璃陶瓷材料。特别的，目前要求的本发明可被认为是对JP06-96460中所述材料的改进。所述文献中给出的范围大，即SiO₂范围，也没有关于MgO+ZnO含量的具体教导。所有举例的组成包括As₂O₃，一些包括P₂O₅。与JP06-96460教导的相反，本发明的发明人发现一种组成范围，其中明确不需要As₂O₃进行澄清，除其它措施外，使用特别规定量的MgO和ZnO促进熔融过程，改善光学性能。

目前基本上透明、基本上无色的玻璃-陶瓷商用产品趋于在可见光谱具有不希望的颜色色调。故而需要包含β石英固溶体作为主要结晶相的透明、无色玻璃-陶瓷。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种含有β石英固溶体作为主要结晶相、基本上无色、透明玻璃陶瓷材料，基于全部组成的氧化物，其基本上由以重量百分比表示的以下组分组成：

SiO₂：66-72

Al₂O₃：18.3-24

Li₂O：2.2-5

ZrO₂：2-5

SnO₂：＞0.4-3

CeO₂：0-1

WO₃+MoO₃：0-＜1

CeO₂+WO₃+MoO₃：0-＜1

Nb₂O₅：0-3

CeO₂+WO₃+MoO₃+Nb₂O₅：0-3

MgO：0-3

ZnO：0-4，MgO+ZnO：2.2-4.6

SrO：0-2.5

BaO：0-2.5

K₂O+Na₂O：0-＜1

Gd₂O₃+La₂O₃+Ta₂O₅+Y₂O₅：0-4

Nd₂O₃+Er₂O₃：0-0.1和

Fe₂O₃：＜0.04；

所述组合物基本上不含二氧化钛、砷氧化物、锑氧化物和磷酸盐，除其不可避免的痕量外。