[发明专利]一种以滑石和膨润土为原料制备微晶玻璃的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种制备微晶玻璃的方法，特别是涉及一种以滑石和膨润土为原料制备MgO-A1₂O₃-SiO₂系堇青石基微晶玻璃的方法。

背景技术

堇青石基微晶玻璃由于具有介电常数和热膨胀系数低、力学强度高和电绝缘性能良好等优点，被认为是很有发展前景的介电材料，所以一直以来，人们对它的研究和应用开发十分活跃，在经过了近二十年的发展后，以堇青石为主晶相的MAS系统微晶玻璃的研究取得了令人注目的成果。

     对MgO-Al₂O₃-SiO₂系统玻璃的表面晶化研究表明该系统玻璃在析晶过程中出现明显的两相分离，且表面析晶与内部析晶的种类不同，发明了高强度微晶玻璃材料。在玻璃的自由表面上析出大小约为500一1000?的球形分相粒子群，其数量随表面深度的增加由密集连续的分布状态逐渐过渡为呈指数规律减少的分布状态。粒子的大小及其分布不随热处理温度的升高或时间的延长而变，只是其分布曲线随温度或时间向玻璃内部平移，而且越靠近表面粒子的分就越密集，并且逐渐转变为β-石英、MgO-Al₂O₃-SiO₂。α-堇青石3种晶相组成，并呈树枝状向玻璃内部生长。玻璃的转变温度、颜色以及玻璃分相的结构形貌随热处理温度的不同而出现明显的差异。主要表现在:第一，分相改变了各组分在玻璃中的分布。第二，分相使两相中的一相即富TiO₂相玻璃具有比均匀玻璃明显高的离子迁移率。第三，分相形貌对玻璃的成核速度有显著的影响。当晶核的形成是以低粘度相为母相时，玻璃中高、低粘度相两相界面的增加对扩散成核不利。

晶核形成温度下的热处理对MgO-Al₂O₃-SiO_2-TiO₂系统玻璃晶化的影响。结果发现在晶核形成的温度下预热处理时，玻璃中析出的镁铝钛酸盐结晶核数越多。镁铝硅系统微晶玻璃表面龟裂与退火工艺制度间的关系。研究表明退火决定着玻璃的析晶过程，合理的退火工艺制度是避免微晶玻璃表面龟裂的措施之一。对镁铝硅系统玻璃析晶和硬度的影响。研究表明，Zr0₂能降低玻璃的析晶活化能，有助于系统玻璃的析晶，是该系统玻璃的有效晶核剂。微晶玻璃的晶化速率、晶相组成和微观结构。晶化结果表明:添加合适晶核剂将形成中间相，通过中间相诱导析晶，主晶相为堇青石;复合晶核剂可提高晶化速率，降低基础玻璃的晶化温度。随着Cr₂O₃，含量的增加，玻璃试样的颜色由浅绿色逐渐转变成灰色。

在MgO-A1₂0₃-Si0₂系统玻璃中引入TiO₂和ZrO₂，制得以假蓝宝石为主晶相的微晶玻璃，并研究了玻璃的析晶过程。研究表明，此微晶玻璃具有细小均匀的晶粒结构，具有高的弹性模量(120GPa)和良好的表面性能，是适宜的硬盘基板材料。根据硬盘基板材料的要求，借助Makishima-Mackenzie理论设计了MgO-A1₂0₃-Si0₂-TiO₂-Y₂O₃玻璃，获得具有较高弹性模量(120GPa)的微晶玻璃，并研究了微晶玻璃的弹性模量与其组成之间的关系。

MgO-A1₂0₃-Si0₂系统微晶玻璃具有低介电常数，低介电损耗，高强度，高抗热抗冲击等许多优良特性，其主晶相堇青石具有低的热膨胀系数，可使材料具有较强的抗热震能力，并具有高的电阻率，使堇青石在耐火材料、精细陶瓷、计算机集成电路的基板等领域得到了广泛的应用。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种以滑石和膨润土为原料制备微晶玻璃的方法，本方法以两种工业矿物，即滑石和膨润土为原料制备MgO-A1₂O₃-SiO₂系堇青石基微晶玻璃，制取的产品，纯度高、质量好、附加值高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：