CN112299710A - 一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，按重量份包括如下原料：二氧化硅50‑70份、氧化铝5‑10份、氧化锆5‑10份、氧化钙5‑8份、钴基碳化钨3‑5份、金属合金粉末5‑10份、有机树脂20‑25份、纳米二氧化钛陶瓷粉末5‑10份、纳米氮化硅陶瓷粉末10‑15份以及辅料10‑15份；制备方法包括：原料熔融、澄清、成型基础玻璃、核化和退火冷却。本发明制备的产品具备透射率高、热导率低、抗压强度大、抗拉强度较好等优点，还具有制备工艺简单，原料成本低，成品率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高强度平板玻璃技术领域，尤其涉及一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃及其制备方法。
背景技术
平板玻璃也称白片玻璃或净片玻璃。它具有透光、透明、保温、隔声，耐磨、耐气候变化等性能。普通平板玻璃的理论强度很高，但实际强度较低，比理论强度低2-3个数量级。平板玻璃按厚度可分为薄玻璃、厚玻璃、特厚玻璃；按表面状态可分为普通平板玻璃、压花玻璃、磨光玻璃、浮法玻璃等。平板玻璃还可以通过着色、表面处理、复合等工艺制成具有不同色彩和各种特殊性能的制品，如吸热玻璃、热反射玻璃、选择吸收玻璃、中空玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝网玻璃、颜色玻璃等。
复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。而陶瓷颗粒因具备高比强度、比模量、耐磨、良好的尺寸稳定性等特点。
现有加工处理，不仅工艺、设备复杂，而且需要大量新的人力、物力和财力的投入，并且能耗较高，最终增强玻璃的效果也并不理想。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃及其制备方法，解决了平板玻璃强度不高、加工复杂，原料成本高的问题。
根据本发明提出的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，按重量份包括如下原料：二氧化硅50-70份、氧化铝5-10份、氧化锆5-10份、氧化钙5-8份、钴基碳化钨3-5份、金属合金粉末5-10份、有机树脂20-25份、纳米二氧化钛陶瓷粉末5-10份、纳米氮化硅陶瓷粉末10-15份以及辅料10-15份。
在本发明的一些实施例中，所述金属合金粉末MCrAlY,其中，M为铁、镍或钴，重量百分比为：M 50-70％、Cr 20-30％、Al 8-15％、Y 1-5％。
在本发明的另一些实施例中，所述有机树脂为聚二苯醚树脂10-15份和有机硅胶树脂10-15份。
在本发明的另一些实施例中，所述辅料包括二氧化锰、萤石粉、芒硝、石英砂和硅酸钠。
在本发明的另一些实施例中，所述纳米二氧化钛陶瓷粉末粒径在30-60nm，所述纳米氮化硅陶瓷粉末粒径在10-50nm。
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，具体步骤如下：
S1：将二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钙、钴基碳化钨、金属合金粉末放入铂铑坩埚中，在2200-2500℃下搅拌熔化，然后降温到1800-2100℃，加入辅料继续，搅拌熔化；
S2：再向铂铑坩埚内加入有机树脂搅拌熔化，搅拌1-2h；
S3：再向铂铑坩埚内加入纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末，进行搅拌熔化，搅拌时间3-6h；
S4：将铂铑坩埚中的混合玻璃液倒入澄清器中澄清15-25h，将澄清后的玻璃液均化处理后倒入模具中成型，成型完成后进入铂铑坩埚内，在温度为450-550℃下退火2-5h制成基础玻璃；
S5：然后在高温炉中进行高温加热，核化温度为800-850℃，核化时间为2-3h，晶化温度为1-2h，晶化温度为1000-1100℃；
S6：退火，冷却至室温后制得产品。
在本发明的另一些实施例中，所述步骤S1中先将二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钙倒入铂铑坩埚中，再升温到2200-2500℃，升温过程中进行搅拌，升温速率100-120℃/min，达到设定温度后，再加入钴基碳化钨和金属合金粉末，搅拌熔化3-5h。
在本发明的另一些实施例中，所述步骤S3中纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末进行一边加入一边搅拌，根据这两种材料的溶解速率，保证加入的原料能在10s内溶解。
在本发明的另一些实施例中，所述步骤S6中退火在550-650℃下退火1-2h，然后冷却至室温。
本发明中，1、制备的产品具备透射率高、热导率低、抗压强度大、抗拉强度较好等优点。2、钴基碳化钨、金属合金粉末增加了平板玻璃的刚性和塑性。3、纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末使得该产品强度大大增加，其抗拉强度在400-450MPa,而抗压强度在1400-1600MPa。4、具有制备工艺简单，原料成本低，成品率高等优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，按重量份包括如下原料：二氧化硅70份、氧化铝10份、氧化锆10份、氧化钙8份、钴基碳化钨5份、金属合金粉末10份、有机树脂25份、纳米二氧化钛陶瓷粉末10份、纳米氮化硅陶瓷粉末15份以及辅料15份。
所述金属合金粉末MCrAlY,其中，M为铁、镍或钴，重量百分比为：M 50％、Cr 30％、Al 15％、Y 5％；所述有机树脂为聚二苯醚树脂15份和有机硅胶树脂10份；辅料包括二氧化锰、萤石粉、芒硝、石英砂和硅酸钠。
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，具体步骤如下：
S1：将二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钙、钴基碳化钨、金属合金粉末放入铂铑坩埚中，升温速率120℃/min，升到2500℃下搅拌熔化，然后降温到2100℃，加入辅料继续，搅拌熔化；
S2：再向铂铑坩埚内加入有机树脂搅拌熔化，搅拌2h；
S3：再向铂铑坩埚内加入纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末，进行搅拌熔化，搅拌时间6h；
S4：将铂铑坩埚中的混合玻璃液倒入澄清器中澄清25h，将澄清后的玻璃液均化处理后倒入模具中成型，成型完成后进入铂铑坩埚内，在温度为550℃下退火5h制成基础玻璃；
S5：然后在高温炉中进行高温加热，核化温度为850℃，核化时间为3h，晶化温度为2h，晶化温度为1100℃；
S6：在650℃下退火2h，然后冷却至室温后制得产品。
将本实施例制备的纳米陶瓷改性高强度平板玻璃块研磨成100μm的粉末，将粉末加入Brookfield高温粘度仪对玻璃的高温粘度进行测试。
本实施例制备的产品性质如下：抗压强度为1500MPa，抗拉强度为420MPa，相较于同类产品塑性较好。
实施例2
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，按重量份包括如下原料：二氧化硅50份、氧化铝5份、氧化锆5份、氧化钙5份、钴基碳化钨3份、金属合金粉末5份、有机树脂20份、纳米二氧化钛陶瓷粉末5份、纳米氮化硅陶瓷粉末10份以及辅料10份。
所述金属合金粉末MCrAlY,其中，M为铁、镍或钴，重量百分比为：M 70％、Cr 20％、Al 8％、Y 2％；所述有机树脂为聚二苯醚树脂10份和有机硅胶树脂10份；辅料包括二氧化锰、萤石粉、芒硝、石英砂和硅酸钠。
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法同实施例1，不同之处如下：
S1:升温速率100℃/min，升到2200℃下搅拌熔化，然后降温到1800℃；
S2：搅拌1h；
S3：搅拌时间3h；
S4：在温度为450℃下退火2h制成基础玻璃；
S5：核化温度为800℃，核化时间为2h，晶化温度为1h，晶化温度为1000℃；
S6：在550℃下退火1h。
本实施例制备的产品性质如下：抗压强度为1600MPa，抗拉强度为450MPa，相较于同类产品塑性较好。
实施例2
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，按重量份包括如下原料：二氧化硅60份、氧化铝8份、氧化锆8份、氧化钙6份、钴基碳化钨4份、金属合金粉末8份、有机树脂22份、纳米二氧化钛陶瓷粉末8份、纳米氮化硅陶瓷粉末12份以及辅料12份。
所述金属合金粉末MCrAlY,其中，M为铁、镍或钴，重量百分比为：M 60％、Cr 25％、Al 12％、Y 3％；所述有机树脂为聚二苯醚树脂11份和有机硅胶树脂11份；辅料包括二氧化锰、萤石粉、芒硝、石英砂和硅酸钠。
一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法同实施例1，不同之处如下：
S1:升温速率110℃/min，升到2350℃下搅拌熔化，然后降温到1950℃；
S2：搅拌1.5h；
S3：搅拌时间4h；
S4：在温度为500℃下退火3h制成基础玻璃；
S5：核化温度为800-850℃，核化时间为2.5h，晶化温度为1.5h，晶化温度为1050℃；
S6：在600℃下退火1.5h。
本实施例制备的产品性质如下：抗压强度为1400MPa，抗拉强度为400MPa，相较于同类产品塑性较好。
对准例1
原料同实施例1，不同之处不加入纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末。制备方法省略上述两种原料的步骤，其他相同。
本实施例制备的产品性质如下：抗压强度为1000MPa，抗拉强度为220MPa。在冲击力下易碎。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，其特征在于：按重量份包括如下原料：二氧化硅50-70份、氧化铝5-10份、氧化锆5-10份、氧化钙5-8份、钴基碳化钨3-5份、金属合金粉末5-10份、有机树脂20-25份、纳米二氧化钛陶瓷粉末5-10份、纳米氮化硅陶瓷粉末10-15份以及辅料10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，其特征在于：所述金属合金粉末MCrAlY,其中，M为铁、镍或钴，重量百分比为：M 50-70％、Cr 20-30％、Al 8-15％、Y1-5％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，其特征在于：所述有机树脂为聚二苯醚树脂10-15份和有机硅胶树脂10-15份。
4.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃，其特征在于：所述辅料包括二氧化锰、萤石粉、芒硝、石英砂和硅酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃及其制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛陶瓷粉末粒径在30-60nm，所述纳米氮化硅陶瓷粉末粒径在10-50nm。
6.一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1：将二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钙、钴基碳化钨、金属合金粉末放入铂铑坩埚中，在2200-2500℃下搅拌熔化，然后降温到1800-2100℃，加入辅料继续，搅拌熔化；
S2：再向铂铑坩埚内加入有机树脂搅拌熔化，搅拌1-2h；
S3：再向铂铑坩埚内加入纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末，进行搅拌熔化，搅拌时间3-6h；
S4：将铂铑坩埚中的混合玻璃液倒入澄清器中澄清15-25h，将澄清后的玻璃液均化处理后倒入模具中成型，成型完成后进入铂铑坩埚内，在温度为450-550℃下退火2-5h制成基础玻璃；
S5：然后在高温炉中进行高温加热，核化温度为800-850℃，核化时间为2-3h，晶化温度为1000-1100℃，晶化温度为1-2h；
S6：退火，冷却至室温后制得产品。
7.根据权利要求6所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中先将二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钙倒入铂铑坩埚中，再升温到2200-2500℃，升温过程中进行搅拌，升温速率100-120℃/min，达到设定温度后，再加入钴基碳化钨和金属合金粉末，搅拌熔化3-5h。
8.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中纳米二氧化钛陶瓷粉末和纳米氮化硅陶瓷粉末进行一边加入一边搅拌，根据这两种材料的溶解速率，保证加入的原料能在10s内溶解。
9.根据权利要求1所述的一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中退火在550-650℃下退火1-2h，然后冷却至室温。
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|---|---|---|---|---|
| CN114956558A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-30 | 江苏中盈玻璃科技有限公司 | 一种高强度耐磨玻璃制品及其制备方法 |
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2020
- 2020-11-13 CN CN202011268597.XA patent/CN112299710A/zh active Pending
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