[发明专利]一种适用于汽车工业的微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃制备技术领域，具体是一种适用于汽车工业的微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃，是一种综合玻璃。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。微晶玻璃自研制成功以来，已经在生物医学、机械、电子、航空航天工程等领域获得广泛的应用。在过去的几十年中，研究人员对基础玻璃的组成设计技术、微晶玻璃的核化与晶化机理、微晶玻璃的制备技术及组成-结构-性能关系进行了大量的探索研究。与传统玻璃相比，微晶玻璃具有优良的热学、力学、电学方面的性能，例如低热膨胀系数、高抗压强度、高抗弯强度、高弹性模量，高断裂韧性等。随着时代的发展，微晶玻璃因优异的性能逐渐应用于汽车行业，利用微晶玻璃耐高温、抗膨胀性可调等力学和热学性能，用于活塞、旋转叶片的制作上，也可用于喷射式燃烧器中消除汽车尾气中的碳氢化合物。现有的微晶玻璃生产技术制备的微晶玻璃强度有限，使其在汽车工业的使用范围受限。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种具有优良的抗弯强度和断裂韧性且透明度良好的适用于汽车工业的微晶玻璃及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

上述的一种适用于汽车工业的微晶玻璃，按照重量百分比的原料成分配比如下：SiO₂65～72％、Li₂O15～25％、Al₂O₃0～2.6％、P₂O₅1.5～3.5％、ZrO₂0～4％、K₂O1.0～2.5％、SnO₂0.3～2.0％、Y₂O₃0.2～1.5％、Sc₂O₃0.5～1.8％。

所述适用于汽车工业的微晶玻璃，作为本发明进一步的方案，其中，按照重量百分比的原料成分配比如下：SiO₂66～70％、Li₂O17～24％、Al₂O₃0～1.8％、P₂O₅1.7～3.2％、ZrO₂0～3.5％、K₂O1.3～2.4％、SnO₂0.5～1.8％、Y₂O₃0.4～1.5％、Sc₂O₃0.8～1.8％。

所述适用于汽车工业的微晶玻璃，作为本发明进一步的方案，其中，按照重量百分比的原料成分配比如下：SiO₂66～69％、Li₂O18～23％、Al₂O₃0～1.6％、P₂O₅1.7～3.1％、ZrO₂0～3.4％、K₂O1.5～2.4％、SnO₂0.8～1.8％、Y₂O₃0.5～1.5％、Sc₂O₃0.9～1.8％。

所述适用于汽车工业的微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1）配置粉料：准确称取各组分原料，并经球磨后，过70目筛，制成粉料；

2）混合：将粉料放入刚玉罐中湿混1-2h，制成浆料；

3）烘干：将浆料采用旋转蒸发器烘干，制成混合料；

4）加热融化：将混合料放入坩埚中，以15～20℃/min的升温速率升温至850～920℃，保温15～30min，然后以10～15℃/min的升温速率升温至1380～1550℃，保温1～2h，直至玻璃熔体组分分布均匀且气泡完全逸出，制得玻璃溶液；

5）注入模具：将玻璃溶液倒入模具内，并将模具迅速放入电热炉内，在500～550℃温度下退火0.5～1h，以消除基础玻璃的内应力，获得无色、透明、无气泡的基础玻璃；

6）形核及晶化：将基础玻璃放入电热炉内，在530～600℃温度下形核处理1～3h，再将电热炉升温至700～900℃晶化处理1～3h，获得微晶玻璃。