[发明专利]一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃及其制备方法

权利要求书

1.一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：由MgO-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂体系的基础玻璃、以及其表面的具有垂直定向排列结构的堇青石晶体层构成；所述基础玻璃按重量份数其组成为MgO 9～15份、B₂O₃ 3～12份、Al₂O₃ 25～35份、SiO₂ 45～55份、GeO₂ 1～5份、TiO₂ 1～4份、ZrO₂ 1～5份、P₂O₅ 0～3份；所述堇青石晶体层为通过热处理、由GeO₂籽晶诱导在基础玻璃表面原位生成，所述GeO₂籽晶由非晶态GeO₂玻璃微粉与水混合而成的GeO₂籽晶悬浊液涂覆于基础玻璃表面而引入，按照质量比GeO₂玻璃微粉∶水＝1∶100～300。

2.根据权利要求1所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃的组成中按照质量比B₂O₃∶SiO₂＝1∶9～11。

3.根据权利要求1所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述堇青石晶体层的厚度为0.2～1.0 μm。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述透明微晶玻璃其表面显微硬度≥10 GPa，其可见光区间透过率≥85%。

5.权利要求1-4之一所述具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) 基础玻璃的制备

按照所述基础玻璃的组成配比，将各组成混合均匀、过筛后，经熔融、保温澄清而形成均匀的玻璃液；将所述玻璃液引入成型模具容器中进行退火冷却而得到固体玻璃，根据需要进行切割加工，经打磨、抛光即得到基础玻璃；

(2) GeO₂籽晶悬浊液的制备

以纯度为99.99%以上的GeO₂为原料，经融化得到的熔体通过浇铸成型获得纯GeO₂玻璃，然后经破碎、过筛制得GeO₂玻璃微粉；所述GeO₂玻璃微粉与水按照所述比例混合，搅拌均匀后形成GeO₂籽晶悬浊液；

(3) 具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备

将所述GeO₂籽晶悬浊液涂覆于所述基础玻璃的表面上，经干燥后在850～1050℃温度下热处理1～20h，即制得具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃。

6.根据权利要求5所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中熔融温度为1500～1570℃，保温时间为2～5h。

7.根据权利要求5所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中退火冷却温度为520～670℃，保温时间为2～4h。

8.根据权利要求5所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中融化温度为1500～1550℃，保温时间为1～5h。