一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及低膨胀微晶玻璃，具体涉及一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、在一些应用领域中，在将超低膨胀微晶玻璃材料加工成超精密元件的过程，需用酸液对抛光面进行清洗去除异物。如果超低膨胀微晶玻璃的耐酸蚀性能较差，则会在表面形成酸蚀脱落的坑洞，影响到超光滑表面的粗糙度。因此，超低膨胀微晶玻璃的耐酸蚀性能必须引起重视。研究表明，在微晶玻璃中引入cao、bao组分，具有较好的助熔效果，且相对碱金属氧化物，在热处理晶化过程玻璃不容易乳浊而影响透过率。但cao、bao在晶化后不会进入晶相，残留在玻璃相中，影响玻璃相的网络密度，导致微晶玻璃材料的耐酸蚀性能下降。如图1所示，根据发明专利cn1944300b所制备的微晶玻璃样品，抛光面在用氢氟酸进行清洗后，扫描电镜sem可观察到表面脱落严重，形成了大量的坑洞，晶粒呈疏松堆积状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃及其制备方法，解决现有技术中助溶剂(cao、bao)在晶化后不会进入晶相，残留在玻璃相中，影响玻璃相的网络密度，导致微晶玻璃材料的耐酸蚀性能下降的技术问题。

2、本发明公开了一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，以重量百分比计包括：si o2 50～75％，al2o3 10～30％，p2o5 1.5～10％，li2o 5～15％，zno 0.5～7％，mgo 0.5～7％，na2o0.3～5.0％，k2o 0.3～5.0％，tio2 1～5％，zro2 0.5～5％，且(na2o+k2o)/(al2o3-li2o-zno-mgo)比值范围为1.00-1.10。

3、进一步的，sio2 56～73％，al2o3 11～21％，p2o5 1.5～5.5％，li2o 7～11％，zno0.5～5％，mgo 1～5％，na2o 0.3～3.0％，k2o 0.3～3.0％，ti o2 1～4％，zro2 0.5～3％；且(na2o+k2o)/(al2o3-li2o-zno-mgo)比值范围为1.020-1.085，优选为1.030-1.070。

4、进一步的，sio2 58～70％；和/或al2o3 14～20％ p2o5 2～5％；和/或li2o 8～10％。

5、进一步的，mgo/(li2o+zno)比例为0.1～0.3，优选为为0.16～0.24。

6、进一步的，na2o+k2o总量以重量百分比计为0.3～5.0％；和/或tio2+zro2总量以重量百分比计为2～4％。

7、进一步的，热膨胀系数(α)为-10×10-8～10×10-8/℃，优选为-6.5×10-8～3.2×10-8/℃；和或努氏硬度(hk)为550×107～570×107pa，优选为550×107～564×107pa；和或10mm厚样品的530nm透过率为79.2％～89.2％，优选为81.8％～89.2％；和或耐酸强度测试损耗重量范围为0.047～0.084mg/cm2，优选为0.047～0.066mg/cm2。

8、本发明第二个目的是保护一种低膨胀微晶玻璃的制备方法，晶化工艺中对基质玻璃在进行两次保温，保温时间为2～4小时。

9、进一步的，还包括以下步骤：1)混合料，2)熔化，3)制备基质玻璃，4)晶化。

10、进一步的，具体步骤为：1)按照低膨胀微晶玻璃的配方组成称量各原料，将原料混合均匀，形成混合料；2)将混合料加入熔化炉(电炉或燃气炉)，并升温到1500～1580℃进行化料；3)混合料完全熔化后，将炉温升至1580～1650℃进行澄清5～8小时，然后在1400～1450℃对玻璃液进行搅拌2～4小时，然后将制得的玻璃液倒入到模具中进行快速冷却定型后，后放入退火炉中进行缓慢降温，得到基质玻璃；4)将基质玻璃通过晶化工艺形成低膨胀微晶玻璃，所述晶化工艺为将基质玻璃在720～770℃温度范围保温2～4小时，然后升温至780～830℃保温2～4小时。

11、本发明第三个目的是保护玻璃预制件，采用上述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃或采用上述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃。

12、本发明第四个目的是保护光学元件，采用上述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用上述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用上述的玻璃预制件制成。

13、本发明第五个目的是保护光学仪器，采用上述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用上述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用上述的玻璃预制件制成，或采用上述的光学元件制成。

14、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

15、1.以li2o-al2o3-sio2系统为基础，引入一定量的tio2、zro2等组分作为晶核剂，引入一定量的碱金属氧化物作为助溶剂，获得基质玻璃。通过在一定温度下的对基质玻璃进行热处理(晶化工艺)，使其形成以β-石英固溶体为主晶相的微晶玻璃。具有低膨胀和透明两大主要特性，且具有优良的化学稳定性和机械性能，可应用于航空航天轨道观测装置、天文望远镜镜片、精确制导陀螺仪腔体、激光反射镜、激光器外壳、精密测试仪器等装置。

技术特征：

1.一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，以重量百分比计包括：si o2 50～75％，al2o3 10～30％，p2o5 1.5～10％，li2o 5～15％，zno 0.5～7％，mgo 0.5～7％，na2o 0.3～5.0％，k2o 0.3～5.0％，tio2 1～5％，zro2 0.5～5％，且(na2o+k2o)/(al2o3-li2o-zno-mgo)比值范围为1.00-1.10。

2.根据权利要求1所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，si o2 56～73％，al2o3 11～21％，p2o5 1.5～5.5％，li2o 7～11％，zno 0.5～5％，mgo 1～5％，na2o 0.3～3.0％，k2o 0.3～3.0％，tio2 1～4％，zro2 0.5～3％；且(na2o+k2o)/(al2o3-li2o-zno-mgo)比值范围为1.020-1.085，优选为1.030-1.070。

3.根据权利要求2所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，sio2 58～70％；和/或al2o3 14～20％p2o5 2～5％；和/或li2o 8～10％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，mgo/(li2o+zno)比例为0.1～0.3，优选为为0.16～0.24。

5.根据权利要求1所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，na2o+k2o总量以重量百分比计为0.3～5.0％；和/或tio2+zro2总量以重量百分比计为2～4％。

6.根据权利要求1所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，其特征在于，热膨胀系数(α)为-10×10-8～10×10-8/℃，优选为-6.5×10-8～3.2×10-8/℃；和或努氏硬度(hk)为550×107～570×107pa，优选为550×107～564×107pa；和或10mm厚样品的530nm透过率为79.2％～89.2％，优选为81.8％～89.2％；和或耐酸强度测试损耗重量范围为0.047～0.084mg/cm2，优选为0.047～0.066mg/cm2。

7.一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃的制备方法，其特征在于，晶化工艺中对基质玻璃在进行两次保温，保温时间为2～4小时。

8.玻璃预制件，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃或采用权利要求7中所述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃。

9.光学元件，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用权利要求7中所述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用权利要求8所述的玻璃预制件制成。

10.光学仪器，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用权利要求7中所述制备方法得到的一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃，或采用权利要求8所述的玻璃预制件制成，或采用权利要求9所述的光学元件制成。

技术总结
本发明提供一种耐酸蚀低膨胀微晶玻璃及其制备方法，属于低膨胀微晶玻璃技术领域，以重量百分比计包括：SiO<subgt;2</subgt; 50～75％，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 10～30％，P<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt; 1.5～10％，Li<subgt;2</subgt;O 5～15％，ZnO 0.5～7％，MgO 0.5～7％，Na<subgt;2</subgt;O 0.3～5.0％，K<subgt;2</subgt;O 0.3～5.0％，TiO<subgt;2</subgt; 1～5％，ZrO<subgt;2</subgt; 0.5～5％，且(Na<subgt;2</subgt;O+K<subgt;2</subgt;O)/(Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑Li<subgt;2</subgt;O‑ZnO‑MgO)比值范围为1.00‑1.10。

技术研发人员：莫大洪,于天来,苏学剑,王兆宁,张静
受保护的技术使用者：成都光明光电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12