本發(fā)明屬于玻璃制品制造領(lǐng)域，具體涉及一種高強度石英玻璃制品及其制備方法。

背景技術(shù)：

玻璃按成分分為非氧化物玻璃和氧化物玻璃，氧化物玻璃分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。硅酸鹽玻璃指基本成分為si02的玻璃，是一種無色的透明材料，產(chǎn)量最大，用途最廣、價格低廉，常按玻璃中si02以及堿金屬、堿土金屬氧化物的不同含量，又分為：1)石英玻璃：石英玻璃指si02含量在98—99.9％之間的玻璃，該玻璃熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光，熔制溫度高、粘度大，缺點是成型較難；2)鈉鈣玻璃；3)鉛硅酸鹽玻璃；4)鋁硅酸鹽玻璃；5)硼硅酸鹽玻璃。

石英玻璃是硅酸鹽玻璃中的佼佼者，制造石英玻璃所用的原料為水晶、高純石英砂、或白石英砂，其成分為高純度的si02，其熔煉溫度要求在1713℃以上。石英玻璃具有以下理化特性：1)具有優(yōu)良的耐高溫性能，其熔點和白金相近；2)熱膨脹率極小，只有普通玻璃的1/20；3)擁有極佳的光譜特性，可以透過紫外線、紅外線；4)石英玻璃具有極好的耐酸性、絕緣性。正是由于石英玻璃具有的這些優(yōu)秀性能，而使其用途廣泛，廣泛用于生產(chǎn)水銀燈、紫外線燈、紅外線加熱器、耐酸容器、耐熱容器。

由于實用中要求各異，因此玻璃的加工技術(shù)顯得尤為重要，既要節(jié)能環(huán)保，又得簡化工藝，傳統(tǒng)的工藝包括熔融吹拉或模具成型，機械及化學(xué)加工等。近些年來，隨著人們對玻璃制品質(zhì)量要求的不斷提高，不僅需求石英玻璃制品強度高、耐腐蝕，而且還要求其外形具有一定的美觀性，因此，石英玻璃制品的研發(fā)及制造仍需有待改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種高強度石英玻璃制品及其制備方法，該種石英玻璃制品強度高、耐腐蝕、耐高溫、韌性好，表面光滑，色澤美觀，其制備方法簡單，原料成本低廉。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種高強度石英玻璃制品，包括以下按重量份計的原料：改性石英粉80-120份、透長石20-40份、納米碳化硅15-25份、加氣鋁粉10-20份、絲光沸石20-30份、透輝石15-25份、氟硅酸鈉8-16份、偏釩酸鈉5-15份、氧化物10-20份、硅酸鋯5-15份、硝酸鈉6-12份、氧化鋁纖維10-20份、氫氧化鋁3-7份和四氯化鈦2-8份；

所述改性石英粉的制備工藝包括以下步驟：

1)稱取石英粉在干燥箱中85-150℃預(yù)熱干燥1-2小時，加入占石英粉質(zhì)量百分比8-12％的25％氨水溶液，在65-75℃下攪拌2-3小時，過濾出石英粉，干燥；

2)再向干燥后的石英粉中加入其質(zhì)量3-5％的偶聯(lián)劑，在55-65℃下攪拌1-2小時，過濾出石英粉；

3)最后將過濾出的石英粉輸送至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為0.05-0.1mpa，90-100℃的條件下干燥加熱2-3小時后得改性石英粉。

進(jìn)一步地，所述玻璃制品包括以下按重量份計的原料：改性石英粉100份、透長石30份、納米碳化硅20份、加氣鋁粉15份、絲光沸石25份、透輝石20份、氟硅酸鈉12份、偏釩酸鈉10份、氧化物15份、硅酸鋯10份、硝酸鈉9份、氧化鋁纖維15份、氫氧化鋁5份和四氯化鈦5份。

優(yōu)選地，所述氧化物按重量百分比計包括以下成分：氧化釔15-25％、氧化鐠25-35％、氧化銪15-25％和二氧化鈦25-35％。

進(jìn)一步地，所述氧化物按重量百分比計包括以下成分：氧化釔20％、氧化鐠30％、氧化銪20％和二氧化鈦30％。

上述的一種高強度石英玻璃制品的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)按所述重量份數(shù)配比稱取各原料，將原料研磨混勻，得粉料；

(2)將所述粉料進(jìn)行熔煉處理，得玻璃熔融體；

(3)再將玻璃熔融體送入成型機進(jìn)行成型處理，硬化后進(jìn)行退火處理；

(4)退火后，將玻璃制品空冷至常溫，最后輸送至鋼化箱進(jìn)行鋼化處理，即可。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，所述原料通過球磨機研磨至粒徑≤1mm。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，所述熔煉處理是將粉料輸送至熔爐中熔煉，直至粉料達(dá)到熔融狀態(tài)，熔煉溫度為1780-1820℃。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，成型后的玻璃制品溫度硬化溫度達(dá)到320-360℃后，將玻璃制品置于退火爐中退火處理40-60min，退火溫度為480-560℃。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明的石英玻璃制品原料來源廣泛，成本低，生產(chǎn)加工簡便；

(2)本發(fā)明的石英玻璃制品通過摻加特有的改性石英粉以及氧化鋁纖維等原料，使得成品玻璃制品具有強度高、耐腐蝕、韌性好的特點，大大提高了玻璃制品的使用壽命和耐久性；

(3)本發(fā)明的石英玻璃制品表面光滑，色澤美觀，具有良好的觀賞價值。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

一種高強度石英玻璃制品，預(yù)備以下原料：改性石英粉80kg、透長石20kg、納米碳化硅15kg、加氣鋁粉10kg、絲光沸石20kg、透輝石15kg、氟硅酸鈉8kg、偏釩酸鈉5kg、氧化物10kg、硅酸鋯5kg、硝酸鈉6kg、氧化鋁纖維10kg、氫氧化鋁3kg和四氯化鈦2kg；

所述改性石英粉的制備工藝包括以下步驟：

1)稱取石英粉在干燥箱中85℃預(yù)熱干燥1小時，加入占石英粉質(zhì)量百分比8％的25％氨水溶液，在65℃下攪拌2小時，過濾出石英粉，干燥；

2)再向干燥后的石英粉中加入其質(zhì)量3％的偶聯(lián)劑，在55℃下攪拌1小時，過濾出石英粉；

3)最后將過濾出的石英粉輸送至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為0.05mpa，90℃的條件下干燥加熱2小時后得改性石英粉。

其中，上述的氧化物按重量百分比計包括以下成分：氧化釔15％、氧化鐠25％、氧化銪25％和二氧化鈦35％。

上述的一種高強度石英玻璃制品的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)將上述原料通過球磨機研磨至粒徑≤1mm，之后混勻得粉料；

(2)將粉料輸送至熔爐中熔煉，直至粉料達(dá)到熔融狀態(tài)，熔煉溫度為1780℃，得玻璃熔融體；

(3)再將玻璃熔融體送入成型機進(jìn)行成型處理，硬化后溫度達(dá)到320℃時，將玻璃制品置于退火爐中退火處理40min，退火溫度為480℃；

(4)退火后，將玻璃制品空冷至常溫，最后輸送至鋼化箱進(jìn)行鋼化處理，即制得本發(fā)明的高強度石英玻璃制品。

實施例2

一種高強度石英玻璃制品，預(yù)備以下原料：改性石英粉100kg、透長石30kg、納米碳化硅20kg、加氣鋁粉15kg、絲光沸石25kg、透輝石20kg、氟硅酸鈉12kg、偏釩酸鈉10kg、氧化物15kg、硅酸鋯10kg、硝酸鈉9kg、氧化鋁纖維15kg、氫氧化鋁5kg和四氯化鈦5kg；

所述改性石英粉的制備工藝包括以下步驟：

1)稱取石英粉在干燥箱中120℃預(yù)熱干燥1.5小時，加入占石英粉質(zhì)量百分比10％的25％氨水溶液，在70℃下攪拌2.5小時，過濾出石英粉，干燥；

2)再向干燥后的石英粉中加入其質(zhì)量4％的偶聯(lián)劑，在60℃下攪拌1.5小時，過濾出石英粉；

3)最后將過濾出的石英粉輸送至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為0.08mpa，95℃的條件下干燥加熱2.5小時后得改性石英粉。

其中，上述的氧化物按重量百分比計包括以下成分：氧化釔20％、氧化鐠30％、氧化銪20％和二氧化鈦30％。

上述的一種高強度石英玻璃制品的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)將上述原料通過球磨機研磨至粒徑≤1mm，之后混勻得粉料；

(2)將粉料輸送至熔爐中熔煉，直至粉料達(dá)到熔融狀態(tài)，熔煉溫度為1800℃，得玻璃熔融體；

(3)再將玻璃熔融體送入成型機進(jìn)行成型處理，硬化后溫度達(dá)到340℃時，將玻璃制品置于退火爐中退火處理50min，退火溫度為520℃；

(4)退火后，將玻璃制品空冷至常溫，最后輸送至鋼化箱進(jìn)行鋼化處理，即制得本發(fā)明的高強度石英玻璃制品。

實施例3

一種高強度石英玻璃制品，預(yù)備以下原料：改性石英粉120kg、透長石40kg、納米碳化硅25kg、加氣鋁粉20kg、絲光沸石30kg、透輝石25kg、氟硅酸鈉16kg、偏釩酸鈉15kg、氧化物20kg、硅酸鋯15kg、硝酸鈉12kg、氧化鋁纖維20kg、氫氧化鋁7kg和四氯化鈦8kg；

所述改性石英粉的制備工藝包括以下步驟：

1)稱取石英粉在干燥箱中150℃預(yù)熱干燥2小時，加入占石英粉質(zhì)量百分比12％的25％氨水溶液，在75℃下攪拌3小時，過濾出石英粉，干燥；

2)再向干燥后的石英粉中加入其質(zhì)量5％的偶聯(lián)劑，在65℃下攪拌2小時，過濾出石英粉；

3)最后將過濾出的石英粉輸送至真空干燥箱內(nèi)，在真空度為0.1mpa，100℃的條件下干燥加熱3小時后得改性石英粉。

其中，上述的氧化物按重量百分比計包括以下成分：氧化釔25％、氧化鐠35％、氧化銪15％和二氧化鈦25％。

上述的一種高強度石英玻璃制品的制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)按所述重量份數(shù)配比稱取各原料，將原料通過球磨機研磨至粒徑≤1mm，之后混勻得粉料；

(2)將粉料輸送至熔爐中熔煉，直至粉料達(dá)到熔融狀態(tài)，熔煉溫度為1820℃，得玻璃熔融體；

(3)再將玻璃熔融體送入成型機進(jìn)行成型處理，硬化后溫度達(dá)到360℃時，將玻璃制品置于退火爐中退火處理60min，退火溫度為560℃；

(4)退火后，將玻璃制品空冷至常溫，最后輸送至鋼化箱進(jìn)行鋼化處理，即制得本發(fā)明的高強度石英玻璃制品。

性能檢測

對上述實施例1-3制得石英玻璃制品(石英玻璃管)以及對比例1所取市售的石英玻璃制品(石英玻璃管)進(jìn)行性能檢測，且上述兩種石英玻璃管尺寸規(guī)格相同，僅材質(zhì)不同，具體檢測數(shù)據(jù)見下表1。

表1

由上表1可知，本發(fā)明的石英玻璃制品在力學(xué)強度、耐高溫性、沖擊韌性以及耐腐蝕性各方面性能上要明顯優(yōu)于市售常用的石英玻璃制品。

上述的耐腐蝕性檢測實驗是將實驗的石英玻璃制品浸泡于濃度為100％的硫酸中，記錄石英玻璃制品每小時的質(zhì)量損失率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。