[发明专利]一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及材料技术领域，特别涉及一种耐磨高强度微晶玻璃制备方法。

背景技术

微晶玻璃一般含有玻璃相与陶瓷相，其中的陶瓷相(晶相)与玻璃相的比例的大小，陶瓷相的尺寸大小，晶相的成分等最终决定着微晶玻璃的性能。微晶玻璃与普通的玻璃相比，具有更好的韧性，更高的机械强度，更高的耐热性；而与普通的陶瓷相比，微晶玻璃更加致密光滑，没有空隙孔洞，可以是透明的也可以是不透明的，制作温度与成本以及其后加工成本也比一般的氧化物结构陶瓷更加低。典型的微晶玻璃被广泛应用于厨房用具，室内外墙壁装修，齿科材料等各个领域。

微晶玻璃的制备方式主要有两种，一种是先通过熔融制备氧化物玻璃前驱体，再将固化后的玻璃体重新在玻璃转化点Tg以上的适当温度进行热处理，析出晶相，冷却后制备成微晶玻璃(整体析晶法)。根据析出的晶相的颗粒大小，晶相的折射率等光学性质，这种方法既可以生产透明的也可以生产不透明的微晶玻璃材料。由于先需要通过熔融法制备一定形状体积的玻璃体，该玻璃体的成分需要具备一定的热稳定性与玻璃的形成能力，故前驱体中一般都含有大量的二氧化硅，如：SiO₂-Al₂O₃-Li₂O,SiO₂-Al₂O₃-MgO体系等等。另一种方法是首先将熔融玻璃液体通过快速冷却，比如：将玻璃熔融液浇注在水中制备成玻璃相的粉体，再将较粗原始的玻璃相粉体破碎并进行压制或者浇筑成型，再经过一定温度的烧结热处理，通过粉体的表面析晶过程而制备成微晶玻璃(烧结法)。这种方式不需要在前驱体内导入氧化锆，氧化钛之类的晶核，虽然无法做成透明的微晶玻璃，但可以生产大尺寸的，比如：建筑幕墙的微晶玻璃。不管是何种方式，为了首先生成稳定的玻璃前驱体，微晶玻璃中一般要含有大量的二氧化硅为主要的玻璃形成物质，以实现玻璃前驱体的稳定成型。减少了二氧化硅含量，则无法生成有一定热稳定性，化学稳定性的玻璃体，因而也就无法制备微晶玻璃。微晶玻璃的许多性能因为SiO2的存在而受到很大的限制。一方面，二氧化硅赋予微晶玻璃一定的热稳定性，化学稳定性，玻璃前驱体形成能力，但是二氧化硅的机械强度并不高，与Al₂O₃,ZrO₂等陶瓷相比，它的硬度，弹性模量，机械强度等都要低许多，如果要进一步提高微晶玻璃的机械强度，必须减少SiO₂的含量，而这样又会导致玻璃前驱体的难以制备。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种不含或者只含少量的SiO₂的一种微晶玻璃的制备方法，以实现高硬度高机械强度的微晶玻璃。本发明的产品的成分更加接近最常用的Al₂O₃、ZrO₂氧化物陶瓷而不是普通的微晶玻璃。

为达到上述目的，本发明第一方面提供技术方案是：一种耐磨高强度微晶玻璃的制备方法，其包括如下步骤：

(1)取氧化铝，氧化锆，稀土氧化物的粉体按照重量比3:1:3备用，和水进行混合，球磨后制备成陶瓷粉体浆料，总的粉体与水的重量比为3～2:1.5～1；

(2)将步骤(1)所得的陶瓷粉体浆料进行喷雾干燥制备成平均颗粒大小D50在50～60 微米的颗粒粉体；

(3)将步骤(2)的颗粒粉体在乙炔-氧气火焰中燃烧进行高温热处理，制备成非晶态粉体；

(4)再将火焰处理后的非晶态粉体收集，冷压成型或制备成浆料浇筑成型；

(5)将成型后的块体在800-1000℃的温度进行烧结热处理，最终形成耐磨高强度微晶玻璃。

本发明一优选技术方案，所述氧化铝为阿尔法氧化铝。

本发明一优选技术方案，所述稀土氧化物选自稀土氧化镧，还可以是氧化钇，氧化铈。

本发明一优选技术方案，步骤(1)中，总的粉体与水的重量比为2:1。

本发明一优选技术方案，氧化铝，氧化锆，稀土氧化物粉体的含量在99％以上。

本发明一优选技术方案，步骤(3)中，乙炔-氧气火焰的温度为2700-3000℃。