耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法和应用与流程

本申请涉及玻璃生产制造，特别是涉及一种耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

1、硼硅酸盐玻璃是一种重要的无机材料，其具有良好的理化性能，且原料简单易得，因此，在日用化工、电子显示、核废料处理等方面有着广泛的商业用途。其中，高硼硅酸盐玻璃的组分中sio2的含量大于78wt％，al2o3的含量大于2wt％且小于8wt％，b2o3的含量大于10wt％，例如派来克斯(pyrex)玻璃，主要用于实验仪器和家用耐热器皿。

2、传统的耐火焰冲击的高硼硅酸盐玻璃具有较高的抗热冲击性和化学稳定性，但机械强度较低。提高玻璃机械强度的方法主要分为物理钢化法和化学强化法。物理钢化时需要有较大的热膨胀系数，在急冷急热的工艺下在表面形成压应力而低铝高硼硅酸盐玻璃热膨胀系数低，使其不易进行物理钢化。化学强化法是通过将玻璃表面的小半径离子置换为大半径离子，形成挤压效应，在玻璃表面形成压应力，通过改变玻璃表面的组成提高玻璃的强度，使得玻璃可以更好地应用于显示器件等领域。化学强化法需要玻璃具有较高的al2o3含量，al2o3含量越高，骨架网络的间隙越大，越有利于离子交换。但是较高的al2o3含量会显著增大玻璃的生产难度。

3、因此，如何得到一种同时具有低热膨胀系数和高机械强度的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃一直是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种同时具有低热膨胀系数和高机械强度的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃及其制备方法。

2、本申请的一方面，提供一种耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 46％～70％、al2o3 8％～26％、b2o3 5％～14％、na2o 4％～15％、k2o 0～1.5％、mgo 10％～16％、zno 0～1.2％及zro2 0.01％～3％。

3、在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 55％～65％、al2o3 10％～18％、b2o3 6％～11％、na2o 6％～12％、k2o 0～1％、mgo 11％～15％、zno 0～0.7％及zro2 0.01％～1.5％。

4、在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 58％～63％、al2o3 11％～15％、b2o3 7％～10％、na2o 6％～9％、k2o 0～0.5％、mgo 11％～14％、zno 0～0.3％及zro2 0.01％～0.5％。

5、在其中一个实施例中，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分中，以质量百分数计，a的数值为70～107，其中a＝13.7×k2o+5.4×mgo+12.3×zno+3.7×b2o3。

6、在其中一个实施例中，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分中，以质量百分数计，b的数值为1590～2000，其中b＝25.1×sio2+13.5×al2o3+10.1×na2o+40.1×zro2。

7、在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分还包括0％～0.5％的氯化物及0％～0.5％的ceo2。

8、在其中一个实施例中，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(3)中的一种或多种：

9、(1)在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(50～90)×10-7℃-1；

10、(2)表面应力为400mpa～900mpa；

11、(3)应力层深度为15μm～50μm。

12、本申请的再一方面，提供一种上述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：

13、按照所述组分称取原料，加热至熔制温度，保温4小时～8小时，制备熔融液；

14、将所述熔融液成型，在600℃～700℃的温度下退火，制备所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃。

15、本申请的又一方面，提供一种强化玻璃，通过上述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃进行化学强化获得，所述化学强化处理的步骤包括：将退火后的样品置于硝酸钾熔盐中，在390℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时。

16、本申请的再一方面，提供一种上述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃作为幕墙玻璃、防火玻璃、耐热器皿玻璃、家居装饰玻璃、药用玻璃、汽车玻璃、太阳能集热管玻璃或显示器件用盖板玻璃的应用。

17、采用本申请中组分质量百分比的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，在具备较低的热膨胀系数和较高的软化点的同时，还具备较高的机械性能，经一步化学强化后表面应力为400mpa～900mpa，应力层深度为15μm～50μm，耐火焰冲击时间持久。

技术特征：

1.一种耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 46％～70％、al2o3 8％～26％、b2o35％～14％、na2o 4％～15％、k2o 0～1.5％、mgo 10％～16％、zno 0～1.2％及zro20.01％～3％。

2.如权利要求1所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 55％～65％、al2o310％～18％、b2o3 6％～11％、na2o 6％～12％、k2o 0～1％、mgo 11％～15％、zno0～0.7％及zro2 0.01％～1.5％。

3.如权利要求1所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：sio2 58％～63％、al2o311％～15％、b2o3 7％～10％、na2o 6％～9％、k2o 0～0.5％、mgo 11％～14％、zno0～0.3％及zro2 0.01％～0.5％。

4.如权利要求1～3任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分中，以质量百分数计，a的数值为70～107，其中a＝13.7×k2o+5.4×mgo+12.3×zno+3.7×b2o3。

5.如权利要求1～3任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分中，以质量百分数计，b的数值为1590～2000，其中b＝25.1×sio2+13.5×al2o3+10.1×na2o+40.1×zro2。

6.如权利要求1～3任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分还包括0％～0.5％的氯化物及0％～0.5％的ceo2。

7.如权利要求1～3任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(3)中的一种或多种：

8.一种权利要求1～7任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.一种强化玻璃，其特征在于，通过权利要求1～7任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃进行化学强化获得，所述化学强化处理的步骤包括：将退火后的样品置于硝酸钾熔盐中，在390℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时。

10.权利要求1～7任一项所述的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃或权利要求9所述的强化玻璃作为幕墙玻璃、防火玻璃、耐热器皿玻璃、家居装饰玻璃、药用玻璃、汽车玻璃、太阳能集热管玻璃或显示器件用盖板玻璃的应用。

技术总结
本发明涉及一种耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 46％～70％、Al2O3 8％～26％、B2O35％～14％、Na2O 4％～15％、K2O 0～1.5％、MgO 10％～16％、ZnO 0～1.2％及ZrO20.01％～3％。采用本申请中组分质量百分比的耐火焰冲击的硼硅酸盐玻璃，在具备较低的热膨胀系数和较高的软化点的同时，还具备较高的机械性能，经一步化学强化后表面应力为400MPa～900MPa，应力层深度为15μm～50μm，耐火焰冲击时间持久。

技术研发人员：陈峰,平文亮,林文城,李茵茵,刘志林,肖子凡,刘红刚
受保护的技术使用者：清远南玻节能新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13