一种高性能超高铝浮法玻璃组分

摘要

本发明属于高铝硅酸盐玻璃生产技术领域，公开一种高性能超高铝浮法玻璃组分。提出的一种高性能超高铝浮法玻璃组份包括有SiO2、Al2O3、Na2O和MgO；Na2O的质量百分比为：13～15%，MgO的质量百分比为1～4%；SiO2的质量百分比为57～59%，Al2O3的质量百分比为17～25%；超高铝玻璃的组分还包括有GeO2、Nd2O3和Sm2O3；所述GeO2、Nd2O3和Sm2O3的质量百分比分别为：2～3%，0.5%～1.5%，0.5%～2%。利用本发明玻璃组分组分生产出的玻璃比普通铝硅酸盐浮法玻璃具有更优越的光学性能、机械强度和力学性能，并具有一定的防辐射功能。

权利要求

1.一种高性能超高铝浮法玻璃组分，所述超高铝玻璃的组分包括有SiO2、Al2O3、Na2O和MgO； 所述Na2O的质量百分比为：14%，所述 MgO的质量百分比为2.5%；其特征在于：所述SiO2的质量百分比为58%，Al2O3的质量百分比为21%；所述超高铝玻璃的组分还包括有GeO2、Nd2O3和Sm2O3；所述GeO2、Nd2O3和Sm2O3的质量百分比分别为：2.5% 、0.8%和1.0%；其它杂质的质量百分比分别为：0.2%；所述超高铝玻璃20-400℃的热膨胀系数为：82.15×10-71/℃，抗压强度为 1039MPa，化学强化后表面应力为872MPa，钢化后莫氏硬度为7.78。

说明书

一种高性能超高铝浮法玻璃组分

技术领域

[0001] 本发明属于高铝硅酸盐玻璃生产技术领域，具体涉及一种高性能超高铝浮法玻璃组分。

背景技术

[0002] 铝硅玻璃是在硅酸盐玻璃中增加了氧化铝的含量，改变了玻璃的网络结构，使玻璃在化学钢化后的机械强度较高、表面硬度大，抗划伤、抗折、抗冲击性能好，可用于高档触摸屏显示器的保护盖板材料、飞机和高速列车的特殊风挡等。

[0003] 随着国民经济的发展，我国民用和防务航空器、跨区域和城际高速列车、城市轨道交通、舰船和游艇等发展迅速，对高强度特种材料制品的应用和需求扩大，要求也越来越高，如直升机用风挡玻璃不仅要求强度高，更注重重量的减轻。同时电子产品的升级也需求更高一级的玻璃材料与之配套。

发明内容

[0004] 为满足上述市场需求，本发明的目的是提出一种高性能超高铝浮法玻璃组份。

[0005] 本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

[0006] 一种高性能超高铝浮法玻璃组份，所述超高铝玻璃的组分包括有SiO2、Al2O3、Na2O和MgO； 所述Na2O的质量百分比为：13～15%，所述 MgO的质量百分比为1～4%，所述SiO2的质量百分比为57～59%；Al2O3的质量百分比为17～25%；所述超高铝玻璃的组分还包括有GeO2、Nd2O3和Sm2O3；所述GeO2、Nd2O3和Sm2O3的质量百分比分别为：2～3% ，0.5%～1.5%，0.5%～2%；所述超高铝玻璃的热膨胀系数（20-400℃）为：78 85 E-07 /℃，抗压强度为1025 1070MPa，~ ~
化学强化后表面应力大于860MPa，莫氏硬度大于7.65。

[0007] 本发明玻璃的制备：用低铁石英砂引入SiO2 ，纯碱、氯化钠、硝酸钠引入Na2O，重质碳酸镁引入MgO，其他Al2O3、GeO2、Nd2O3和Sm2O3均用化工原料氧化铝、氧化锗、氧化钕和氧化钐粉料；按照组分所给出的质量百分比精确称量并均匀混合，制备成配合料；将此配合料投入玻璃熔炉中进行熔制，熔制温度控制在1600℃ 1650℃；然后进入锡槽进行成形，成形温~度范围控制在850℃ 1450℃；最后进入退火窑退火，初始退火温度为600℃ 650℃。
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[0008] 下面简述一下本发明的各组分性质：

[0009] Si02是玻璃网络形成体氧化物，能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等，但它又是较难熔化的物质；Si02适合含量范围为57～59%。

[0010] Ge 和Si一样在玻璃中形成四面体网络，但Ge离子半径大于Si，用少量GeO2 替代Si02后， Ge4+高价正离子能明显地提高离子交换速率，改善玻璃的钢化强度，GeO2适合含量范围为2～3%。

[0011] Al2O3，同等钢化条件下，玻璃中铝含量是离子交换效果的主要影响因素， Al2O3在3
玻璃中主要以[AlO4]四面体形式存在。[AlO4]的体积为41cm /mol，[SiO4]的体积为27.24 cm3/mol，即[AlO4]四面体空隙大于[SiO4]，Al2O3含量高，玻璃中网络孔径自然就大，有利于碱离子的扩散；另一方面，体积增大，也有利于吸引大体积的K+进入，加速离子交换。因此Al2O3大大提高玻璃的化学钢化强度；同时Al2O3使玻璃具有高的化学稳定性和优良的材料力学性能，能有效地改善玻璃失透性和耐水性；高性能超高铝浮法玻璃Al2O3含量范围为17～25%。

[0012] MgO能显著降低玻璃的高温粘度，提高玻璃的低温粘度，使玻璃能够在高温时易于熔融，在低温时易于成形。氧化镁是助熔剂也是玻璃成形过程中调节料性的调节剂；MgO含量范围为1～4%。

[0013] Na2O是助熔剂，可降低玻璃的高温粘度和熔化温度，便于玻璃的熔制；但Na2O的引入降低了玻璃的机械强度、化学稳定性和热稳定性等，要控制在一定 范围内；本发明高性能超高铝浮法玻璃中Na2O由纯碱、氯化钠、硝酸钠引入，其中氯化钠、硝酸钠作为澄清剂加入，由氯化钠和硝酸钠引入的Na2O量不足，不足部分由纯碱引入，确保引入Na2O总量在玻璃中的质量百分比为13～15%。

[0014] Nd2O3，硅酸盐玻璃中加入钕，具有高增益、高量子效率、低非线性折射率、低损耗系数的特性，机械性质优异，并具有很强的抗冲击能力。Nd3+离子使玻璃状结晶格子对辐射带的高度与宽度产生影响，提高玻璃抗辐射性能。优选Nd2O3含量范围为0.5%～1.5%。

[0015] Sm2O3，在玻璃中加人适量的Sm，使玻璃具有良好的防辐射性能；由于Sm吸收紫外线可以转换为可见光，因此Sm的加入，玻璃光泽度、透光度良好；用于太阳能领域，可提高光的利用率和延长使用寿命。优选Sm2O3含量范围为0.5%～2%。

[0016] 本发明提出的一种高性能超高铝浮法玻璃组份，该玻璃组份通过增加含铝量，大大提高了玻璃的化学钢化强度；同时Al2O3使玻璃具有高的化学稳定性和优良的材料力学性能，有效地改善了玻璃失透性和耐水性；通过加入少量的稀土元素，提高和改善了玻璃的机械强度、硬度、柔韧性、耐高温及热震性能,并具有一定的防辐射功能；在同样玻璃强度的情况下，利用本发明玻璃组分所制得的玻璃可以更薄，减轻了玻璃组件的重量。此玻璃可拓展应用到光热反光板、薄膜光伏盖板及航天领域。

具体实施方式

[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，所给出的实施例不构成对本发明的任何限制：

[0018] 一种高性能超高铝浮法玻璃组份，所述超高铝玻璃的组分包括有SiO2、Al2O3、Na2O和MgO； 所述Na2O的质量百分比为：13～15%，所述 MgO的质量百分比为1～4%；所述SiO2的质量百分比为57～59%，Al2O3的质量百分比为17～25%；所述超高铝玻璃的组分还包括有GeO2、Nd2O3和Sm2O3；所述GeO2、Nd2O3和Sm2O3的质量百分比分别为：2～3% ，0.5%～1.5%，0.5%～2%，[0019] 实施例组分如表1所示，按照表1实施例组分用低铁石英砂引入SiO2 ，纯碱、氯化钠、硝酸钠引入Na2O，重质碳酸镁引入MgO，其他Al2O3、GeO2、Nd2O3和Sm2O3均用化工原料氧化铝、氧化锗、氧化钕和氧化钐粉料。计算配料表如表2所示，按照表2各原料比例精确称量并均匀混合，采用浮法工艺进行生产。熔化温度控制在1600℃ 1650℃，锡槽内成形温度范围~控制在850℃ 1450℃。得到玻璃的性能见表3所示。
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[0020] 表1 玻璃组分质量百分比 wt.%

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[0022] 表2 熔制100公斤玻璃所用各种原料的用量 单位：kg

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[0024] 表3 玻璃性能比较

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