CN101851066A - 锅型微晶玻璃面板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锅形微晶玻璃面板及其制造方法，特别是一种Li₂O-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃的组成及其制品的制备方法。本发明的微晶玻璃，其特征在于：其各组分的重量比例为：SiO₂:52～65份；Al₂O₃:15～25份；Li₂O:2～5份；MgO:0～2份；CaO:0.5～1份；ZnO:0～1.5份；Pa₂O:0.5～2.5份；TiO₂:1～2.5份；ZrO₂:2～3份；钠钾氧化物1～3份。本发明的锅形微晶玻璃面板制备方法，包括按配比配料混合，经熔融、压延、退火、裁切成平板微晶玻璃原板后，将原板放在莫来石耐火材质的锅形模具中中，加温至750℃～800℃，晶化，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，然后保温6.5h～8.5h，再退火抛光得成品。所得制品成型均匀、易抛光、抗冲击性、耐高温、不宜破碎、可大批量生产。

Description

锅型微晶玻璃面板及其制造方法

技术领域

本发明涉及本一种微晶玻璃面板及其制品的制备方法，特别是一种Li₂O-Al₂O₃-SiO₂锅形微晶玻璃面板及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃最初是在1957年由感光玻璃发展而来的，后经美国康宁玻璃公司的努力发展成现代一大类微晶玻璃材料。它是由特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的细微晶粒并均匀分布于玻璃中的多晶复合材料，广泛应用于军事、电子和电工、航天、机械工程、化工防腐、矿山、道路、建筑、医学等领域。

微晶玻璃的常用制备方法是熔融法。熔融法是熔融后急冷，退火后再经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。其工艺过程为：制备添加了晶核形成剂的玻璃配料，高温熔制，熔体形成，退火检验，热处理。熔融法制备微晶玻璃的优点是成型容易，制品致密。CN1699233A(2005-11-23)和CN1994948A(2007-7-11)公开了一种Li₂O-Al2O₃-SiO₂系（简称LAS）黑色平板微晶玻璃及其制品的制备方法，其中CN1994948A采用了氧化铁、氧化钴和氧化镍作为复合着色剂，使微晶玻璃呈黑色。

LAS微晶玻璃的一项重要用途是作炉灶面板或微波炉等炊具。自从20世纪60年代末首台LAS微晶玻璃炉灶面板问世以来，它就以其优良的性能深受人们的喜爱。

电磁炉面板是电磁炉等必须的关键部件，它要求面板光滑，不吸水，耐一定程度的酸、碱及盐腐蚀，同时具有耐800℃高温不软化，能承受300℃到室温的冲击10次不开裂，还要具有一定的表面硬度，能抵抗一定的机械刮擦。目前通用的电磁炉面板是平板结构，其缺点在于平板结构的电磁炉不适应圆底锅炊具，且平板结构电磁炉烹饪的菜肴味道不够鲜美，与圆底锅烹饪出的菜肴口味相差较大。

CN1157271A(1997-8-20)公开了一种烧结法生产微晶玻璃异型装饰板材的工艺及专用模具：800℃-900℃下，在预制的不同形状的模具中将已经成型为板状的微晶玻璃毛板弯曲或压制成不同型状的板材；模具材质是Cr-Ni耐热不锈钢、Cr-Ni耐热铸铁或非金属耐火材料。然而，该模具适合烧结法生产装饰建筑用板材，不适用于生产电磁炉用微晶玻璃。

CN1157268A(1997-8-20)公开了一种微晶玻璃异型制品成型的方法和模具，它是采用一定厚度的平整的未晶化坯板，将该坯板放入模具，送入加热炉按照指定的温度加热，在坯板升温晶化的同时，借助模头的重力使坯板在模具中热压二次成型。然而，由于该发明的微晶玻璃原料成分不合理，在高温下由于玻璃黏度过大，冷却过快而造成成型时破碎或成型不能到位，从而使得其异型制品成品率低；最为严重的是，该异型制品实际使用时容易开裂。

CN1263873A(2000-8-23)公开了一种微晶玻璃异形板模具及其制作方法，首先按生产产品的形状要求作母模，把由耐火骨料、耐火水泥和高温粘结剂组成的非金属材料混合均匀浇注在母模上，经硬化、固型、养护得到所需模具。然而，该模具不适用于生产电磁炉用微晶玻璃。

CN2893484Y(2007-4-25)公开了一种微晶玻璃凹形电磁炉面板，它是采用面层平板微晶玻璃粘叠在底层平板微晶玻璃的上部，使面层中部的空心体和底层形成凹形面。该发明是采用平板微晶玻璃粘叠形成凹形面板，成型不均匀，易变形，制作工艺复杂，成本高。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种微晶玻璃及其制品的制备方法，特别是一种Li₂O-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃的组成及其制品的制备方法，该制品成型均匀、易抛光、抗冲击性、耐高温、不宜破碎、可大批量生产，解决了上述技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种锅型微晶玻璃面板，各组分的重量比例为：SiO₂:52～65份；Al₂O₃:15～25份；Li₂O:2～5份；MgO:0～2份；CaO:0.5～1份；ZnO:0～1.5份；Pa₂O:0.5～2.5份；TiO₂:1～2.5份；ZrO₂:2～3份；钠钾氧化物1～3份。

上述钠钾氧化物是钠的氧化物和钾的氧化物的混合体。

作为优选，上述锅型微晶玻璃面板由包括基础玻璃、晶核剂和辅料的原料制成，所述基础玻璃由石英砂、氢氧化铝、锂辉石和碳酸盐组成，所述由晶核剂由钛白粉、锆英砂和磷酸二铵中的一种或多种组成，所述辅料由硝酸盐和钠钾氧化物组成。

这是因为微晶玻璃面板的成品与原料具有一定的差别。

氧化钾和氧化钠的混合物中，氧化钾和氧化钠的比例是任意的。

在研制凹形电磁炉面板过程中，CN1157268起初在以平板微晶玻璃面板的基础上放在用不锈钢制成的模具中进行制备。然而经过许多次试验，其异型面板不是易破碎，就是成型没有到位，或者边部爆裂，而且由于使用不锈钢材质后的模具，在经过晶化炉设备成型过程中，板面上会出现氧化物表层，使得玻璃表面粘合金属物质，而不能抛光成型。由于普通平板微晶玻璃面板其成型快、粘度大，经过压延机压制后很快成型，其高温成型硬化过程很快，作为平板面板这是其优点，而作为二次热处理的球状面板，其这种性能就是缺点，玻璃在高温下很快硬化，使得其在模具中不是成型没有到位就是硬化掉而产生变形的球状面板，或者就是由于其高温蓄热过程不够而导致玻璃面板全破碎。

在研制过程中主要碰到这种过程以后，本发明人首先从工艺配方上着手，在不影响微晶玻璃原有的主要性能外，加上其他原料组分，使其能降低高温下粘度，延缓硬化成型过程的玻璃组分，调整了工艺配方，将原板重新生产。重新得到的原板在模具中通过试验，球状面板能保持一定的形状不破碎。然后再从模具材质上着手，使用耐高温的莫来石耐火材料，通过多次的改进后，代替不锈钢材质的模具，在晶化炉设备上成型，克服了玻璃表面起金属氧化层的难题，同时通过在晶化过程中调整对球状面板晶化成型的工艺设置，提高晶化成型温度，加快晶化过程等手段，终于制得符合要求的球状微晶玻璃面板。

   利用上述本发明的微晶玻璃，本发明提供了一种制备微晶玻璃制品的方法，包括：

（1）按所述配比配料，搅拌混合；

（2）熔融，澄清和均化；

（3）压延成型；

（4）退火；

(5）裁切成各种所需规格的平板微晶玻璃；

（6）加工裁切成圆形的面板并修边，得到微晶玻璃原板；

（7）将原板放在莫来石耐火材质形状模具中，加温至750℃～800℃，晶化，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，然后保温6.5h～8.5h；

（8）退火；

（9）内面精磨抛光后得成品。

莫来石是一种优质的耐火材料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点。它主要有在高温到低温变化过程中、冷热变化大时不易破碎，能在1400～1500℃的高温下工作不烧损。同时，由于其材质的特殊性，它反复使用多次。

本发明选用的莫来石种类可以是氧化锆莫来石、刚玉莫来石或钛酸铝莫来石。

优选地，本发明的锅形微晶玻璃面板材料为氧化锆莫来石。

本发明的微晶玻璃使用部分量的K₂O和Na₂O以及CaO和MgO等碱金属氧化物，主要使得微晶玻璃并型成型容易，其高温成型能力适当适长，不致在高温下由于玻璃黏度过大，冷却过快而造成成型时破碎或成型不能到位，从而使得其异型板面成型容易且可大批量使用模具成型。

优选地，步骤（7）中保温的时间为8h。

优选地，步骤（7）中的晶化温度为780℃。

本发明采用的模具包括上模和底模，上模由模板与模头连接固定成一体，底模周边安装有定位立柱。

综上所述，本发明的创新性在于改进了微晶玻璃的配方及其制品的制备工艺，使得微晶玻璃制品成型均匀、易抛光、抗冲击性、耐高温、不宜破碎、可大批量生产。

附图说明

图1为本模具的总体结构示意图。

如附图所示，上模板1与模头4通过螺钉3紧密连接成为上模，上模板1上还开设有卸模提杆的连接螺孔2;底板8有两种，其大小形状结构是一致的，只是二者周边上所开设的缺口槽10与螺孔11正好相互错位二定位立柱5一方面对上模起限位作用，另一方面在模具叠放时起连接支撑作用，它的下端制有螺纹7，可与叠放中的下层底模上的螺孔11连接，上端的插接头6则擂入上层底模的缺G槽10中，这样依靠定位立柱5使模具依次连续相叠。

具体实施方式

实施例一

制备锅形微晶玻璃面板的方法：

（1）配料：向玻璃窑炉中添加石英砂、氢氧化铝、锂辉石和碳酸钠、钛白粉、碳酸钾并将其熔融，待澄清和均化后调整玻璃液的成分使其含有以下重量份的组分：SiO₂:52份；Al₂O₃:15份；Li₂O:5份；MgO:2份；CaO:0.5份；ZnO:1.5份；Pa₂O:0.5份；TiO₂:2.5份；ZrO₂:2份；钠钾氧化物3份；（2）1600℃下将熔融的玻璃液从窑炉口排出后经过压辊压延成长条型；（3）将上述长条型玻璃冷却退火；(4）将上述长条型玻璃裁切成各种所需规格的平板微晶玻璃；（5）加工裁切成圆形的面板并修边，得到微晶玻璃原板；（6）将原板放在钛酸铝莫来石耐火材质锅形模具中，晶化处理，温度为800℃，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，保温6.5h；（7）以6℃/分的降温速率退火降至80℃，得到成型的锅形面板；（9）再通过对出晶化炉的锅形面板内面的精磨抛光后得成品。

经检测：所得锅形面板厚薄均匀；外观光洁；线膨胀系数为25×10^-7/℃；耐温震荡不开裂为700℃；抗折强度大于180N/m²；抗冲击强度：用直径为8cm，重300g的钢球，从高为20cm自由下落连续冲击15次不破裂。

对比实施例一

把裁制好的平整合格的Li₂O-Al₂O₃-SiO₂***微晶玻璃坯板(该微晶玻璃用差热分析，其核化温度为640℃，晶化温度为800℃)安装在模具上并一套一套相叠，按规定的温度制度进行热处理后退火出炉。

经检测:线膨胀系数为16×10^-7/℃，耐温振荡(不开裂)为400℃,抗折强度>140N/m²。

实施例二

制备凹形微晶玻璃面板的方法：

（1）配料：向玻璃窑炉中添加石英砂、氢氧化铝、锂辉石和碳酸钠、钛白粉、碳酸钾并将其熔融，待澄清和均化后调整玻璃液的成分使其含有以下重量份的组分：SiO₂:65份；Al₂O₃:25份；Li₂O:2份；Pa₂O:2.5份；TiO₂:1份；ZrO₂:3份；钠钾氧化物1份；（2）1580℃下将熔融的玻璃液从窑炉口排出后经过压辊压延成长条型；（3）将上述长条型玻璃冷却退火；(4）将上述长条型玻璃裁切成各种所需规格的平板微晶玻璃；（5）加工裁切成圆形的面板并修边，得到微晶玻璃原板；（6）将原板放在氧化锆莫来石耐火材质锅形模具中，晶化处理，温度为780℃，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，保温8h；（7）以4℃/分的降温速率退火降至50℃，得到成型的锅形面板；（9）再通过对出晶化炉的锅形面板内面的精磨抛光后得成品。

经检测：所得凹形面板厚薄均匀；外观光洁；线膨胀系数为18×10^-7/℃；耐温震荡不开裂为650℃；抗折强度大于190N/m²；抗冲击强度：用直径为10cm，重400g的钢球，从高为30cm自由下落连续冲击25次不破裂。

对比实施例二

把裁制好的平整合格的Li₂O-Al₂O₃-SiO₂***微晶玻璃坯板(该微晶玻璃用差热分析，其核化温度为720℃，晶化温度为850℃)安装在模具上并一套一套相叠，按规定的温度制度进行热处理后退火出炉。

经检测:线膨胀系数为8×10^-7/℃，耐温振荡(不开裂)为600℃。

实施例三

制备凹形微晶玻璃面板的方法：

（1）配料：向玻璃窑炉中添加石英砂、氢氧化铝、锂辉石和碳酸钠、钛白粉、碳酸钾并将其熔融，待澄清和均化后调整玻璃液的成分使其含有以下重量份的组分：SiO₂:58份；Al₂O₃:20份；Li2O:4份；MgO:0.5份；CaO:0.8份；ZnO:1份；Pa₂O:1.5份；TiO₂:1.3份；ZrO₂:2.8份；钠钾氧化物2.1份；（2）1550℃下将熔融的玻璃液从窑炉口排出后经过压辊压延成长条型；（3）将上述长条型玻璃冷却退火；(4）将上述长条型玻璃裁切成各种所需规格的平板微晶玻璃；（5）加工裁切成圆形的面板并修边，得到微晶玻璃原板；（6）将原板放在刚玉莫来石耐火材质锅形模具中，晶化处理，温度为750℃，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，保温8.5h；（7）以5℃/分的降温速率退火降至55℃，得到成型的锅形面板；（9）再通过对出晶化炉的锅形面板内面的精磨抛光后得成品。

经检测：所得凹形面板厚薄均匀；外观光洁；线膨胀系数为18×10^-7/℃；耐温震荡不开裂为650℃；抗折强度大于190N/m²；抗冲击强度：用直径为8cm，重300g的钢球，从高为25cm自由下落连续冲击20次不破裂。

Claims (10)

1.一种锅型微晶玻璃面板，其特征在于：其各组分的重量比例为：

SiO₂:52～65份；Al₂O₃:15～25份；Li₂O:2～5份；MgO:0～2份；CaO:0.5～1份；ZnO:0～1.5份；Pa₂O:0.5～2.5份；TiO₂:1～2.5份；ZrO₂:2～3份；钠钾氧化物1～3份。

2.根据权利要求1所述的一种锅型微晶玻璃面板，它由包括基础玻璃、晶核剂和辅料的原料制成，其特征在于：所述基础玻璃由石英砂、氢氧化铝、锂辉石和碳酸盐组成，所述晶核剂由钛白粉、锆英砂和磷酸二铵中的一种或多种组成，所述辅料由硝酸盐和钠钾氧化物组成。

3.根据权利要求1所述的一种锅型微晶玻璃面板，其特征在于：所述钠钾氧化物为1.5～2.3份。

4.根据权利要求1所述的一种锅型微晶玻璃面板，其特征在于所述钠钾氧化物占2.1份。

5.一种制备权利要求1或2或3或4所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，包括以下步骤：

（1）按所述配比配料，搅拌混合；

（2）熔融，澄清和均化；

（3）压延成型；

（4）退火；

（5）裁切成各种所需规格的平板微晶玻璃；

（6）加工裁切成圆形的面板并修边，得到微晶玻璃原板；

（7）将原板放在莫来石耐火材质的锅形模具中，加温至750℃～800℃，晶化，软化的微晶玻璃原板自然贴合锅形模具形成锅型，然后保温6.5h～8.5h；

（8）退火；

（9）内面精磨抛光后得成品。

6.根据权利要求5所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于：步骤（7）中保温的时间为8h。

7.根据权利要求5所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于：步骤（7）中的晶化温度为780℃。

8.根据权利要求5所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于：步骤（7）中采用的模具包括上模和底模，上模由模板与模头连接固定成一体，底模周边安装有定位立柱。

9.根据权利要求5所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于：所述的莫来石为氧化锆莫来石。

10.根据权利要求6～8所述的锅型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于：所述的莫来石为氧化锆莫来石。

Images