一种锂铝硅系微晶玻璃、制备方法及生产系统

技术领域

本申请属于玻璃领域，具体涉及一种锂铝硅系微晶玻璃、制备方法及生产系统。

背景技术

微晶玻璃是在普通玻璃中添加核化剂等原料，先熔融制成普通玻璃，再经过一定的热处理后，析出晶体与残余玻璃相复合而成的多晶材料，其具有极低的膨胀系数（理论上可以是零膨胀）、高机械强度、高抗折抗压强度和耐热性等优点，是电子材料、功能材料、建筑材料的理想材料。

目前，晶化玻璃的产品产出需要有退火(去除内应力)和晶化(改变晶相)两道最基本的热处理工序，分别由两台设备完成，即退火炉和晶化炉。该类设备基本由原有的陶瓷板隧道窑改进而来，设备以砖结构为主，发热体均为电热丝套于陶瓷管外，靠电热丝辐射上下加热。

由于，输送辊的上下方向平行设置加热管，导致炉内两侧与中部的温度出现很大的温差，对微晶玻璃晶化产生极大影响，导致产品的质量不可控，尤其是生产锂铝硅系透明微晶玻璃时，随着晶粒的长大，石英固溶体很容易转变成锂辉石，从而影响锂铝硅系微晶玻璃的透明度、膨胀系数和透过率。

发明内容

鉴于上述现有的锂铝硅系玻璃在晶化时，存在石英固溶体容易转变成锂辉石，从而影响锂铝硅系微晶玻璃的透明度、膨胀系数和透过率的问题；本申请的目的之一在于提供一种锂铝硅系微晶玻璃、制备方法及生产系统，可抑制石英固溶体向锂辉石转变，从而制得膨胀系数更低、透过率高的透明锂铝硅系微晶玻璃。

为实现上述目的，本申请采用下列技术方案：

本申请公开了一种微晶玻璃的生产系统，具有配料装置、熔窑、压延成型装置和晶化退火窑；其中，所述晶化退火窑包括辊道窑，沿进料、出料方向依次设置有一次退火区、核化区、晶化区和二次退火区；网带输送机，其网带铺设在所述辊道窑的辊道上，并在所述辊道的作用下沿进料、出料方向运动；加热组件，设置在所述一次退火区、核化区、晶化区和二次退火区的加热段，并位于所述辊道的上下侧；辐射件，设置在所述加热组件和所述辊道之间，以隔开所述加热组件和所述辊道。

优选地，所述加热组件包括第一加热件，对称设置在所述辊道的上下侧，并沿所述进料、出料方向呈水平等距设置，且所述第一加热件的两端固定于所述辊道窑两侧的窑璧上；第二加热件，位于所述辊道窑的两侧，并沿所述辊道窑的窑顶竖直延伸至所述辊道窑的内部。

一种锂铝硅系微晶玻璃，原料包括主料、晶核剂、澄清剂和稀土掺杂剂。

其中，所述晶核剂的组成成分及按其占原料总重的质量分数包括：氧化钛（TiO

优选地，所述澄清剂占原料总重的质量分数为0.8%～1.2%；所述澄清剂由硝酸钠（NaNO

优选地，在本申请中，所述澄清剂的组成成分按其占澄清剂重量的质量分数包括：硝酸钠（NaNO

优选地，所述锂铝硅系微晶玻璃的主晶相为石英固溶体。

优选地，所述主料的组成成分及按其占原料总重的质量分数包括：二氧化硅（SiO

本申请还公开了一种锂铝硅系微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：

S1、配比：将如上述方案所述的由主料和晶核剂进行混合和研磨，并和澄清剂及稀土掺杂剂混合得到均匀的混合料；

S2、熔制澄清：将混合料置于熔窑中，在1600℃～1650℃进行熔制后，澄清处理得到玻璃液；

S3、冷却成型；

S4、去应力退火：将成型的玻璃600℃～650℃退火1h～2h；

S5、核化：将经过退火的玻璃加热至700℃～750℃核化处理0.5h～2h；

S6、晶化：将经过核化的玻璃继续升温至850℃～900℃晶化处理1h～2h；

S7、冷却，得到锂铝硅系微晶玻璃。

优选地，所述步骤S5以8℃/min～10℃/min的升温速率升温至700℃～750℃。

优选地，所述步骤S6以4℃/min～6℃/min升温至850℃～900℃。

优选地，所述步骤S7先以15℃/min～20℃/min降温至500℃～550℃，保温0.5h～1h，再空冷至室温。

通过以上说明可知，本申请的有益效果是：

1.由于本申请采用氧化钛（TiO

2.通过在传统澄清剂三氧化二砷（As

3.该晶化退火窑通过第二加热件加热辊道窑的两侧，以补充辊道窑两侧向外散热的热量，从而缩小窑内的水平温差；同时，通过设置辐射件，第一加热件和第二加热件先加热辐射件后，再通过辐射件加热网带上的玻璃，从而有利于提高温度的均匀性，避免玻璃在热处理时因温度不均匀影响微晶玻璃的品质；且通过网带输送机进行输送，可避免出现断板现象，有利于提高微晶玻璃的合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的生产系统的晶化退火窑的纵剖面结构示意图。

图2为本申请的生产系统的晶化退火窑横剖面结构示意图。

附图标记：10-辊道窑；11-辊道；20-网带；31-第一加热件；32-第二加热件；40-辐射件。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面对本申请的实施例进行详细说明。

本申请实施例公开了一种锂铝硅系微晶玻璃，原料包括主料、晶核剂、澄清剂和稀土掺杂剂。

其中，主料含有以下组成成分及其占原料总重质量分数为：

二氧化硅（SiO

晶核剂含有以下组成成分及其占原料总重质量分数为：氧化钛（TiO

本申请实施例通过氧化钛（TiO

澄清剂占原料总重的质量分数为0.8%～1.2%，由硝酸钠（NaNO

更具体地，澄清剂各组成成分的质量分数为：硝酸钠（NaNO

本申请实施例在传统澄清剂三氧化二砷（As

稀土掺杂剂含有以下组成成分及其占原料总重质量分数：三氧化二钕（Nd

本申请实施例通过在原料成分中添加铈（Ce）、钕（Nd）稀土元素得到稀土掺杂锂铝硅系微晶玻璃，铈（Ce）、钕（Nd）能降低玻璃粘度，促使晶化，抑制石英固溶体向锂辉石转变，从而有利于改善玻璃的机械性能；同时，通过铈（Ce）钕（Nd）共掺杂，避免玻璃生产过程中不可避免的铁（Fe）元素杂质对玻璃的着色，从而有利于提高玻璃的透过率。

需要注意的是，在实际生产中，应尽量避免加入较多的二氧化铈（CeO

下面，藉由具体实施例进一步阐述本申请的有益效果。

实施例1，表一所示为本申请锂铝硅系微晶玻璃配方组成，并使用以下方法制备表一所示的编号1～12的锂铝硅系微晶玻璃：

（1）按表一记载的配比要求称量主料和晶核剂的各组分，并将各组分研磨均匀后和澄清剂及稀土掺杂剂混合，配置成混合料。

（2）将混合料加热至1600℃～1650℃熔融后，澄清处理得到玻璃液。

（3）冷却成型。

（4）将成型的玻璃经600℃～650℃退火1h～2h，得到基础锂铝硅系玻璃。

（5）将基础锂铝硅系玻璃以8℃/min～10℃/min的升温速率升温至700℃～750℃，核化处理0.5h～2h。

（6）然后以4℃/min～6℃/min的升温速率升温至850℃～900℃，晶化处理1h～2h。

（7）然后以15℃/min～20℃/min冷却至500℃～550℃，保温0.5h～1h，再空冷至室温，进行二次退火；即制得主晶相为石英固溶体的锂铝硅系微晶玻璃。

测试编号1～12的锂铝硅系微晶玻璃的性能和外观，如表二所示。

通过比较，编号1～7和编号9～12的抗折强度、抗热震和透过率和膨胀系数均明显优于编号8，即通过掺杂稀土掺杂剂可以制得更低膨胀系数、高透光性和抗热震性更好的透明锂铝硅系微晶玻璃。

实施例2，以表一所示编号4记载的组成成分为原料制备微晶玻璃，包括如下步骤：

（1）、（2）、（3）、（4）同实施例1；

（5）分别以速率4℃/min～6℃/min和12℃/min～15℃/min的升温速率升温至700℃～750℃核化处理0.5h～2h；

（6）、（7）同实施例1。从而得到编号为4﹟

实施例3，本申请实施例还公开了一种微晶玻璃生产系统，包括配料装置、熔窑、压延成型装置和晶化退火窑及其他部件，从而实现微晶玻璃的连续性生产。

具体地，如附图1和附图2所示，晶化退火窑包括辊道窑10、网带输送机、加热组件和辐射件40。

辊道窑10沿进料、出料方向依次设有一次退火区、核化区、晶化区和二次退火区。网带输送机的网带20铺设在辊道窑的辊道11上，并在辊道11作用下沿进料、出料方向运动。加热组件设置在辊道窑10的加热段，其包括对称设置在辊道11上下侧，并沿进料、出料方向呈水平等距设置的第一加热件31和设置在辊道窑10两侧的第二加热件32；其中，第一加热件31的两端和辊道窑10的两侧连接，第二加热件32沿辊道窑10的窑顶竖直延伸至辊道窑10的底部。辐射件40由碳化硅材料制成，并呈罩状设置在辊道11和加热组件之间，以隔开辊道11和加热组件。

在实际使用时，通过第二加热件32加热辊道窑10的两侧，以补充辊道窑10两侧向外散热的热量，从而缩小窑内的水平温差；同时，通过设置辐射件40，第一加热件31和第二加热件32先加热辐射件40后，再通过辐射件40加热网带20上的玻璃，从而有利于提高窑内的温度均匀性，避免玻璃在热处理时因温度不均匀影响微晶玻璃的品质；最后，通过网带进行输送，相比于辊道输送来说，网带既可以保证大尺寸玻璃的平面度，又可以避免出现断板现象，从而有利于提高微晶玻璃的合格率。

在本实施例中，配料装置、熔窑、压延成型装置均采用现有技术，这里就不再具体赘述。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。