[发明专利]高铅含量水晶玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及具有高铅含量的水晶玻璃(crystal glass)。该水晶玻璃有利地用于珠宝生产中。

背景技术

应用于使用设备和玻璃珠宝生产领域中的水晶玻璃的属性符合欧盟成员国关于水晶玻璃的法律规定汇总的欧盟指令No.69/493(1969年12月15日)。指令No.69/493/EEC提出了关于水晶玻璃取决于组成、密度、折射率和表面硬度的属性的要求。

用于要求显著视觉-美学属性的产品的组合物通常包含＞30重量％的一氧化铅(第1类，指令No.69/493)。

当前，最常用的是高-铅含量玻璃，其典型组成为48至55％的SiO₂、30至33％的PbO、10至15％的K₂O+Na₂O，剩余量为稳定性氧化物Al₂O₃、ZnO、BaO、B₂O₃，且显示了以下属性：

精制水晶产品用于制备使用物件和玻璃珠宝物件，它们在使用时经受机械和化学应变(Gotz)。在机械力影响下，产品的边缘和表面可能会受损(刮擦)。与该作用力同时作用的是产品出现时所处环境的物理-化学影响(Rana)。

在室温下，玻璃可被认为是固体物质，作用力和张力或压力应变引起的形变之间的比率由虎克定律(Hook law)给出。

杨氏模量受化学组成、温度、结晶、半成品的冷却等的影响(Fanderlik)。杨氏模量与玻璃网络中键的可靠性(solidity)和颗粒排列的紧密度(closeness)相关联。

玻璃的可靠性通过提高耐化学性的氧化物得以增加(VoIf)。较大的E值表示玻璃在外界作用力影响下的形变较小。

发明内容

本发明涉及高铅含量水晶玻璃，其具有以下优势：在589.3nm的折射率＞1.58，高透光性，进一步地，提高的机械可靠性(solidity)和耐化学性。

根据本发明，高铅含量水晶视觉美学和使用性能的改善通过包含以下氧化物的玻璃组成得以实现，以重量计：

50至53％的二氧化硅SiO₂

30至33％的一氧化铅PbO

10至13％的氧化钾和氧化钠K₂O+Na₂O的总和

1至3％的氧化钙CaO

0.5至1％的氧化锌ZnO

0.5至1％的三氧化硼B₂O₃

小于0.3％的一氧化钡BaO

小于0.3％的氧化铝Al₂O₃

0.2至0.5％的三氧化锑Sb₂O₃，以及

0.006至0.01％的铁氧化物(oxides ofiron)。

在所提出的高-铅含量玻璃中，一氧化钡的不利影响得到了抑制，以及相反地，氧化钙对杨氏模量E的有利影响得到了强化。

玻璃的机械性能取决于阳离子-氧键的可靠性和离子的可形变能力。二价元素的离子势以下顺序减小：Ca-Sr-Pb-Ba。铅离子的可形变能力将该元素顺序改变成新的顺序：Ca-Sr-Ba-Pb。

铅离子的可形变能力导致含铅玻璃比钡玻璃软20％。随着PbO含量增加，E值减小。

针对包含约30％PbO的具有一般组成的玻璃，杨氏模量E≤60000MPa。通过使用所提出的根据本发明的组成，E值最小增加至70000MPa。氧化钙存在于本发明含铅玻璃中的优势是对水以及对酸碱的耐化学性同时得到提高。

根据本发明，三氧化硼很大程度地影响杨氏模量E。如果碱比三氧化硼占优势以及离子半径的比率大于2，少量的B₂O₃的影响(因子)还实现最大量增加杨氏模量E。氧化硼作为少量成分不影响耐化学性，但是增加产品的光泽。这是由于硼原子的阳离子-氧(配位数3)键的定向而引起的。

另外，与Ca-Sr-Ba三个一组(triad)的各元素相比，氧化锌改善了玻璃的硬度。与这些元素相比，其特征还在于与氧形成的键的更大的可靠性。氧化锌改善了对水的耐化学性。而且，通过酸和碱浸出氧化钙更加有效。

实施方案的详细说明

本发明类型的实施例和玻璃属性列出在以下表格中：