一種適于電助熔的高鋁玻璃組分的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋁硅酸鹽玻璃技術領域，具體涉及一種適于電助熔的高鋁玻璃組分。
【背景技術】
[0002] 高鋁玻璃是一種含鋁量較高的鋁硅酸鹽玻璃，化學強化處理后的機械強度高、表 面硬度大，具有優(yōu)良的力學性能，在韌性和抗劃傷等方面表現突出，因此該玻璃作為觸摸屏 和手寫功能的顯示產品優(yōu)選保護蓋板材料，能有效提高顯示效果和延長使用壽命。隨著美 國蘋果公司推出iPhone手機和iPad平板電腦，極大地促進了觸摸屏的市場化進程。
[0003] 隨著電子產品的升級，作為保護構件的觸摸屏蓋板玻璃，其抗劃傷、抗沖擊性能要 求也更高，為了提高觸摸屏蓋板玻璃的強度，在玻璃成分中引入的氧化鋁含量越來越高，由 于Al 2O3的熔點在2050°C，因此熔化鋁硅酸鹽玻璃更加困難、需要的熔化溫度更高。為了得 到熔化良好的鋁硅酸鹽玻璃，現有技術中鋁硅酸鹽玻璃的熔制需要采用純氧池爐熔化加電 助熔技術或全電熔化技術，一是提高了玻璃中金屬氧化物的含量，減小玻璃的高溫粘度和 熔化溫度；二是玻璃熔池安裝電助熔輔助加熱裝置，使玻璃液靠焦耳熱效應，自身發(fā)熱，不 依賴空間溫度，可以使玻璃液溫度升高，提高玻璃的熔化效率，利于節(jié)能降耗，同時保護熔 窖大殖耐火材料，延長大殖的壽命；而玻璃在提高氧化錯、金屬氧化物的成分后，玻璃的電 阻率減小，在電助熔輔助加熱輸出功率不變的情況下，熱效率降低，能耗增加，同時對玻璃 質量有不利的影響。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提出一種適于電助熔的高鋁玻璃組分。
[0005] 本發(fā)明為完成上述目的采用如下技術方案： 一種適于電助熔的高鋁玻璃組分，所述高鋁玻璃的組分包括有Si02、Al203、Na 20和MgO ; 所述3102的質量百分比為59~61%41 203的質量百分比為：14~16%，似20的質量百分比 為：7~9%，MgO的質量百分比為6~8% ;所述高鋁玻璃的組分還包括有Cs20、Y2O3、ThO2 和B2O3;所述Cs 20, Y203, Th02, B2O3的質量百分比分別為：3. 5%~4. 5%，1%~2%，0· 5%~ I. 5%，0. 5%~1. 5% ;其中，Cs2O的質量百分數：Na20的質量百分數=0. 5 :1 ;所述高鋁玻璃 在1400°C高溫條件下的電阻率為9. 0~13. 0 Ω · cm，導熱系數λ為25. 0~25. 5X KT4 cal/cm · °C · s，20-400°C熱膨脹系數為 66 ~71X10-7 ΧΤ1，莫氏硬度為 5. 12 ~5. 30。 [0006] 高鋁玻璃中Na2O由純堿、芒硝引入，其中芒硝在高鋁玻璃的制備中作為澄清劑，在 玻璃形成過程中，芒硝分解為氧化鈉、二氧化硫和氧氣，二氧化硫和氧氣起到澄清作用，分 解反應產生的氧化鈉則留在玻璃中；芒硝含率為5%，即芒硝引入Na 2O量占玻璃中總Na2O量 的百分比為5% ;純堿在玻璃反應過程中，分解為二氧化碳和氧化鈉，二氧化碳放出去了，氧 化鈉留在玻璃中，但純堿不是澄清劑，只是助熔劑；二者分解溫度不同，純堿分解溫度低，提 供硅酸鹽玻璃形成所必須的氧化鈉，芒硝分解溫度高，在玻璃基本形成后分解，帶走殘留氣 體，起到澄清作用。
[0007] 本發(fā)明玻璃的制備方法為：用低鐵石英砂引入SiO2，氫氧化鋁引入Al2O 3，純堿、芒 硝引入Na2O,重質碳酸鎂引入MgO,碳酸銫引入Cs2O,硼酸引入B 2O3, Y2O3、ThO2用化工原料 氧化釔和氧化釷粉料；按照組分所給出的質量百分比精確稱量并均勻混合，制備成配合料； 將此配合料在玻璃熔爐中進行熔制，溫度達到1650°C，熔制時間為4小時；Fe 203、Ti02、CaO 均為原料引入的雜質，SO3為澄清劑芒硝分解后溶入玻璃殘留部分，熔化和成形溫度與普 通高鋁玻璃基本一致。
[0008] 下面簡述一下本發(fā)明的各組分性質：
[SiO2] SiO2是玻璃網絡形成體氧化物，能提高玻璃的機械強度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等，但 它又是較難熔化的物質；SiO2含量范圍為59%~61%。
[0009] Al2O3] Al2O3和SiO2共同構成玻璃主體。它的存在使玻璃具有高的化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的材料 力學性能，能有效地改善玻璃失透性和耐水性，同時，Al2O3對玻璃的電阻率有特殊的影響； 當引入Al 2O3少時，玻璃的電阻率隨之增加；當Al 203的含量高于6%時，隨著Al 203含量的增 加，有較多的[AlO4]四面體形成，使玻璃結構松弛，網絡孔隙增大，電阻率降低。Al 2O3含量 范圍為14%~16%。
[0010] [MgO] MgO是網絡外體氧化物，能顯著降低玻璃的高溫粘度，提高玻璃的低溫粘度，使玻璃能 夠在高溫時易于熔融；同時二價金屬氧化物也能增加玻璃的電阻率，對導阻率的影響隨離 子半徑的增大而減小。
[0011] [Na 20]+ [Cs2O] Na2O是助熔劑，可降低玻璃的高溫粘度和熔化溫度，同時是玻璃導電的主要離子載電 體；但Na2O的引入降低了玻璃的機械強度、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等，也是造成玻璃發(fā)霉的 根源； Cs2O也是助熔劑和玻璃導電的離子載電體，Cs+的離子半徑較大，離子運動受到阻力較 大。
[0012] Na2O和Cs2O同時存在時，會有"混合堿效應"，大大提高玻璃的電阻率兩種堿金屬 離子半徑相差愈大，此效應越顯著；Na 2O含量太低時，效果不明顯；因此優(yōu)選Na2O的含量范 圍為7-9% ;優(yōu)選Cs2O的含量范圍為3. 5-4. 5%，且Cs20/Na20=0. 5。
[0013] [B2O3] B2O3能降低玻璃的粘度和熱膨脹系數，便于玻璃的熔化和改善熱性能；同時，B2O 3使玻 璃結構致密，增加玻璃的電阻率。但B2O3容易揮發(fā)，侵蝕熔窯耐火材料，含量不易太高；優(yōu)選 B2O3含量范圍為2~3%。
[0014] [Y2O3] + [ThO2] Y2O3和ThO 2能改善玻璃的光學性能和機械性能，降低玻璃熱膨脹系數，Y 203和ThO 2能 填充于網絡孔隙，阻礙堿金屬離子移動，提高玻璃的電阻率；含量高時，玻璃難熔、成本增 加。優(yōu)選Y2O 3含量范圍為1~2% ;優(yōu)選ThO 2含量范圍為0. 5~1. 5%。
[0015] [Fe2O3]+[ Ti O2] + [CaO] + [SO3] Fe2O3和TiO2均會使玻璃顯示顏色，但原料又不可避免的引入這些微量元素，通過選擇 原料控制Fe2O3和1102的含量；CaO在玻璃后續(xù)加工過程中造成應力松弛，影響化學鋼化效 果，因此盡量嚴格控制；303是由澄清劑芒硝引入的，芒硝分解后，多數SO2排放出去，少部分 以SO 3形式溶解于玻璃中。
[0016] 為保證本發(fā)明成分的玻璃產品有一個良好的內在質量及玻璃加工質量，嚴格控制 玻璃的鐵、鈦和氧化鈣，[Fe 203]+[ Ti O2]+ [CaO] + [SO3]控制在0·5~1·0%范圍內。
[0017] 本發(fā)明提出的提出一種適于電助熔的高鋁玻璃組分，具有電阻率高、導熱系數高 的特點，采用電助熔或電加熱時，有助于發(fā)揮玻璃的焦耳熱效應，提高玻璃熔化質量，降低 能耗和生產成本；同時玻璃的硬度、熱膨脹系數性能也得到改善，更易于滿足觸摸屏、飛機 風擋等高強度玻璃的質量要求。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，所給出的實施例不構成對本發(fā)明的 任何限制： 一種適于電助熔的高鋁玻璃組分，所述高鋁玻璃的組分包括有Si02、Al203、Na 20和MgO ; 所述3102的質量百分比為59~61%41 203的質量百分比為：14~16%，似20的質量百分比 為：7~9%，MgO的質量百分比為6~8% ;所述高鋁玻璃的組分還包括有Cs20、Y2O3、ThO2 和B2O3;所述Cs 20, Y203, Th02, B2O3的質量百分比分別為：3. 5%~4. 5%，1%~2%，0· 5%~ I. 5%，0. 5%~1. 5% ;其中，Cs2O的質量百分數：Na20的質量百分數=0. 5 :1 ;所述高鋁玻璃 在1400°C高溫條件下的電阻率為9. 0~13. 0 Ω · cm，導熱系數λ為25. 0~25. 5X KT4 cal/cm · °C · s，20-400°C熱膨脹系數為 66 ~71X10-7 ΧΤ1，莫氏硬度為 5. 12 ~5. 30。
[0019] 用低鐵石英砂引入SiO2，氫氧化鋁引入Al2O 3，純堿、芒硝引入Na2O,重質碳酸鎂引 入MgO,碳酸銫引入Cs2O,硼酸引入B 2O3, Y2O3、ThO2用化工原料氧化釔和氧化釷粉料；澄清 劑芒硝含率為5% ;按照組分所給出的質量百分比精確稱量并均勻混合，制備成配合料。將 此配合料在玻璃熔爐中進行熔制，溫度達到1650°C，熔制時間為4小時。
[0020] 實施例組分如表1所示，按照表1實施例組分熔制玻璃性能如表2所示。
[0021] 表 1
【主權項】
1. 一種適于電助熔的高鋁玻璃組分，所述高鋁玻璃的組分包括有SiO 2、A1203、Na2O和 MgO;所述3102的質量百分比為59~61%，Al 203的質量百分比為：14~16%，Na2O的質量 百分比為：7~9%，MgO的質量百分比為6~8%;其特征在于：所述高鋁玻璃的組分還包括 有 Cs20、Y2O3、ThOdP B 203;所述 Cs 20, Y2O3, ThO2, B2O3的質量百分比分別為：3. 5% ~4. 5%， 1%~2%，0. 5%~I. 5%，0. 5%~1. 5% ;其中，Cs2O的質量百分數：Na20的質量百分數=0. 5 :1 ; 所述高鋁玻璃在1400°C高溫條件下的電阻率為9.0~13.0 Q Mm,導熱系數A為25.0~ 25. 5X10-4 cal/cm.°C.s，20-400°C 熱膨脹系數為 66 ~71X10-7 XT1，莫氏硬度為 5. 12 ~ 5. 30〇
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋁硅酸鹽玻璃技術領域，公開一種適于電助熔的高鋁玻璃組分。高鋁玻璃的組分包括有SiO2、Al2O3、Na2O和MgO；高鋁玻璃的組分還包括有Cs2O、Y2O3、ThO2和B2O3；所述Cs2O，Y2O3，ThO2，B2O3的質量百分比分別為：3.5%～4.5%， 1%～2%，0.5%～1.5%，0.5%～1.5%；高鋁玻璃在1400℃高溫條件下的電阻率為9.0～13.0 Ω·cm，導熱系數λ為25.0～25.5×10-4 cal/cm·℃·s，20-400℃熱膨脹系數為66～71×10-7 ℃-1，莫氏硬度為5.12～5.30。本發(fā)明具有電阻率高、導熱系數高的特點，采用電助熔或電加熱時，有助于發(fā)揮玻璃的焦耳熱效應，提高玻璃熔化質量，降低能耗和生產成本。
【IPC分類】C03C3-095
【公開號】CN104860532
【申請?zhí)枴緾N201510235020
【發(fā)明人】趙會峰, 姜宏, 魯鵬, 周莉, 潘國治, 賴新宇, 費曉勇
【申請人】海南中航特玻科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月11日