CN112759254A - 一种无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用，所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅14～40％；三氧化二铝10～16％；三氧化二硼25～31％；氧化镁8～33％；氧化钙2～7％；氧化锌4～10％；氧化钡0～6％。本发明所提供的仿玉质玻璃，其整体呈乳白色半透明状，不仅具有玉的色泽温润、质地细腻，还具有玉的朦胧视觉感。光束穿过该仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽，甚是惹人喜爱。
Description
技术领域
本发明涉及一种无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用，属于仿玉质玻璃的制备技术领域。
背景技术
玉石具有色泽温润、质地细腻、状如凝脂等独特的质地和视觉感受，常被用于雕琢成随身佩饰、珍贵器皿、陈列摆设等，从古至今，一直被人们视作财富和社会地位的象征。随着人们的物质生活、精神文化生活越来越丰富，人们对玉的需求量也越来越大。然而，由于自然界中的玉石属于不可再生资源，其分布稀少、开采困难、产量有限，尤其是经过了几千年的玉石开采，导致玉源资源日渐枯竭，特别是我国的和田玉更是接近绝迹。人们对玉制品的日益增长的需求量与玉石资源日益枯竭的现状形成了极大的供需矛盾，直接导致了玉石及玉制品价格成百上千倍的上涨。随着科技的进步，仿玉质玻璃因其外观、质地等特点与真实的玉几乎以假乱真，可以广泛应用于高级饰品、首饰、餐具、陈设等生活用品，又属于人造可再生资源，能够极大满足人们对玉制品的日益增长的需求。
然而，已报道的大部分的仿玉质玻璃的基础玻璃中含有铅氧化物(如一氧化铅、四氧化三铅)，乳浊剂中含氟(氟硅酸钠)、或含铵(磷酸二氢铵)、或含锑(三氧化二锑)等，这些原料在仿玉质玻璃的制备过程中高温挥发释放出含铅、氟、氨、锑等有毒有害气体，污染空气，对人身、环境都会造成极大伤害，不利于仿玉质玻璃的生产和使用。例如，在“彩玉玻璃的研制”、以及“玉色玻璃的试制”的论文报道中提供的仿玉玻璃的基础原料含有一氧化铅，使用的乳浊剂是含氟的氟硅酸钠；在“仿珠宝玻璃的制造”论文报道中提供的仿玉玻璃的基础原料含有一氧化铅，使用的乳浊剂有含氟的氟硅酸钠、含锑的三氧化二锑等；在“一种人造蓝宝石玉石玻璃及其制备方法”(CN110143758A)专利中提供的玻璃原料中含有锑(三氧化二锑)。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用，以解决现有技术中仿玉玻璃制备过程中存在的含氟、含铅的环境污染，从而更好地满足人们对仿玉制品的消费需求、以及产品的安全可靠。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种无氟无铅的仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃的密度为2.4～3.0g/cm3；莫氏硬度为5.5～7，可见光透过率为20％～50％。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述无氟无铅的仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅22％；三氧化二铝16％；三氧化二硼31％；氧化镁16％；氧化钙4％；氧化锌6％；氧化钡5％。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅28％；三氧化二铝13％；三氧化二硼29％；氧化镁21％；氧化钙4％；氧化锌5％。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅40％；三氧化二铝10％；三氧化二硼26％；氧化镁8％；氧化钙3％；氧化锌10％；氧化钡3％。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅21％；三氧化二铝12％；三氧化二硼25％；氧化镁25％；氧化钙7％；氧化锌4％；氧化钡6％。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃中，其中所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅14％；三氧化二铝16％；三氧化二硼26％；氧化镁33％；氧化钙2％；氧化锌7％；氧化钡2％。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)分别按照如下的质量分数称取原料，混合均匀得到配合料；
2)将步骤1)中配合料在1100℃～1350℃下保温1～3小时熔制、澄清、均化；
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入450～600℃的模具中，浇铸成型，经500～600℃预退火1～2小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯；
4)将玻璃毛坯低温放入马弗炉里进行后期热处理，以1℃～10℃/分钟升温至700～850℃，再保温2～5小时，自然降温至室温，即可得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯；
5)对该仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。
优选的，前述的无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法中，其中所述配合料中，所述二氧化硅以石英砂或水晶粉的形式引入，三氧化二硼以硼酸的形式引入，氧化铝以氢氧化铝粉末的形式引入，氧化锌以氧化锌粉末的形式引入，碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡以其碳酸盐和/或硝酸盐的形式引入。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种人造宝石，所述人造宝石为上述的无氟无铅的仿玉质玻璃。
本发明的玻璃配方需用到的氧化物有7种：二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钡。所用原料的名称只是为了引入相应氧化物而形成本发明的玻璃，所用原料的名称不限于所列的成分名称。
本发明的玻璃成分所涉及的7种氧化物，其中二氧化硅、氧化硼是玻璃网络形成体，提供仿玉质玻璃的主体非晶网络结构；氧化镁、氧化钙、氧化钡是玻璃网络外体，不参加网络结构，起断网作用，对结构有积聚效果，促进玻璃分相甚至析晶。氧化铝、氧化锌是玻璃中间体，介于网络形成体和网络外体之间，根据其夺取游离氧的能力大小而参加组网、或处于网络之外而积聚。
借由上述技术方案，本发明提供的无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用，至少具有下列优点：
本发明所提供的仿玉质玻璃，其整体呈乳白色半透明状，不仅具有玉的色泽温润、质地细腻，还具有玉的朦胧视觉感。光束穿过该仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽，甚是惹人喜爱。由于该仿玉质玻璃无氟无铅，同时也不含镉、锑、砷等有害元素，生产过程环保友好无污染，制品也对人体友好无伤害；
本发明所提供的仿玉质玻璃，其表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过本产品玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽。所述仿玉质玻璃的密度为2.4～3.0g/cm3，莫氏硬度为5.5～7，可见光透过率为20％～50％；
本发明所提供的仿玉质玻璃的制备方法，其熔制温度较低、制备工艺简单、操作简单。同时，在保持玻璃配方固定的前提下，仅通过改变玻璃毛坯的热处理的温度和时长，就可以调节玻璃的外观、质感和光学特性。
本发明所提供的仿玉质玻璃的制备方法，通过从玻璃涉及的原材料、玻璃熔制环节、玻璃后退火处理环节、以及玻璃冷加工等环节，均不使用含有氟、铅、镉、锑、砷有毒有害的物质，因此可以做到氟、铅、镉、锑、砷有毒有害气体物质的零排放，能够降低对生态环境的污染，又能够降低对操作人员身体健康的伤害。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1为黄色光束照射本发明的仿玉质玻璃的实效图；
图2为白色光束照射本发明的仿玉质玻璃的实效图；
图3为阳色光束照射本发明的仿玉质玻璃的实效图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种无氟无铅的仿玉质玻璃及其制备方法和应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
本发明提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：
通过测试得到，所述仿玉质玻璃的密度为2.4～3.0g/cm3；莫氏硬度为5.5～7，可见光透过率为20％～50％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
本发明还提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)分别按照如下的质量分数称取原料，混合均匀得到配合料；
2)将步骤1)中配合料在1100℃～1350℃下保温1～3小时熔制、澄清、均化。具体地，可以在1100～1350℃将原料装入坩埚，在1200℃～1350℃下保温1～3小时熔制、澄清、均化，这样可以兼顾节约成本，以更快地熔化原料使其玻璃化。或者在室温下将原料装入坩埚，则需要先将温度升至玻璃熔制温度1200℃～1350℃、再进行保温，保温时长与上述保温时间相同。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入450～600℃的模具中，浇铸成型，经500～600℃预退火1～2小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。此外，低于450～600℃温度范围的模具温度容易引起玻璃的炸裂而无法形成完整的玻璃毛坯，高于450～600℃温度范围的模具温度则容易引起玻璃液粘模具而无法顺利脱模。更优选范围是550～600℃，玻璃成型好、脱模顺利便于操作。低于500～600℃的预退火温度无法有效消除玻璃内应力而容易引起玻璃的炸裂，高于500～600℃的预退火温度则容易引起玻璃毛坯软化变形。更优选范围为550～590℃，玻璃成型好、后期加工不炸裂。
4)将玻璃毛坯低温放入马弗炉里进行后期热处理，以1℃～10℃/分钟升温至700～850℃，再保温2～5小时)，自然降温至室温，即可得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。升温的更优选范围是，750～800℃保温2～3小时，玻璃仿玉质效果好。当温度较低、保温时间较短者，例如700℃保温2小时，则玻璃毛坯变化轻微，不能形成仿玉质的效果。当温度较高、保温时间较长者，例如850℃保温5小时，则会出现乳白色不透明的陶瓷现象。
5)对该仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。切割、倒棱、抛光属于一般的玻璃加工工艺，这些加工工艺只能改变玻璃的外形，并不涉及玻璃本质。
具体实施时，所述配合料中，所述二氧化硅以石英砂或水晶粉的形式引入，三氧化二硼以硼酸的形式引入，氧化铝以氢氧化铝粉末的形式引入，氧化锌以氧化锌粉末的形式引入，碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡以其碳酸盐和/或硝酸盐的形式引入，氧化铝以氢氧化铝粉末的形式引入，氧化锌以氧化锌粉末的形式引入。
本发明还提供了一种人造宝石，所述人造宝石为上述的无氟无铅的仿玉质玻璃。
以下材料或试剂，如非特别说明，均为市购。
实施例1
本实施例提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照质量分数为15％SiO2、22％Al(OH)3、42％H3BO3、11％碱式MgCO3、2.5％CaCO3、4％ZnO、3.5％BaCO3进行配比，之后将各原料用滚筒混合均匀。
2)将陶瓷坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的铸铁模具中，浇铸成型，经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温(低于100℃)放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至760℃，再保温4小时，然后随炉自然降温至室温，得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。该仿玉质玻璃毛坯从330℃放入室温水中3次不炸裂，从340℃放入室温水中3次产生小裂纹。
5)再根据外形尺寸要求，对仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。所述无氟无铅的仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅22％；三氧化二铝16％；三氧化二硼31％；氧化镁16％；氧化钙4％；氧化锌6％；氧化钡5％。所述仿玉质玻璃的密度为2.5g/cm3，莫氏硬度等级为5.5～6，可见光透过率为20％～35％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
实施例2
本实施例提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照质量分数为20％SiO2、18％Al(OH)3、41％H3BO3、14.5％碱式MgCO3、3％CaCO3、3.5％ZnO、0％BaCO3进行配比，之后将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入500℃的不锈钢模具中，浇铸成型，经500℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温(低于100℃)放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至800℃，再保温2小时，然后随炉自然降温至室温，得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。该仿玉质玻璃毛坯从310℃放入室温水中3次不炸裂，从320℃放入室温水中3次产生小裂纹。
5)再根据外形尺寸要求，对仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅28％；三氧化二铝13％；三氧化二硼29％；氧化镁21％；氧化钙4％；氧化锌5％。该仿玉质玻璃密度为2.6g/cm3，莫氏硬度等级为5.5～6，可见光透过率为30％～50％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
实施例3
本实施例提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照质量分数为29％SiO2、15％Al(OH)3、39％H3BO3、6％碱式MgCO3、2％CaCO3、7％ZnO、2％BaCO3进行配比，之后将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1350℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入500℃的铸铁模具中，浇铸成型，经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温(低于100℃)放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至780℃，再保温3小时，然后随炉自然降温至室温，得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。该仿玉质玻璃毛坯从310℃放入室温水中3次不炸裂，从320℃放入室温水中3次产生小裂纹。
5)再根据外形尺寸要求，对仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅40％；三氧化二铝10％；三氧化二硼26％；氧化镁8％；氧化钙3％；氧化锌10％；氧化钡3％。该仿玉质玻璃的密度为3g/cm3，莫氏硬度等级为6～7，可见光透过率为30％～45％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
实施例4
本实施例提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照质量分数为15％SiO2、18％Al(OH)3、36.5％H3BO3、18％碱式MgCO3、5％CaCO3、3％ZnO、4.5％BaCO3进行配比，之后将各原料用滚筒混合均匀。
2)将陶瓷坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1350℃，保温1小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入500℃的不锈钢模具中，浇铸成型，经550℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温(低于100℃)放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至750℃，再保温5小时，然后随炉自然降温至室温，即可得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。该仿玉质玻璃毛坯从340℃放入室温水中3次不炸裂，从350℃放入室温水中3次产生小裂纹。
5)再根据外形尺寸要求，对仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅21％；三氧化二铝12％；三氧化二硼25％；氧化镁25％；氧化钙7％；氧化锌4％；氧化钡6％。该仿玉质玻璃的密度为2.5g/cm3，莫氏硬度等级为5.5～6，可见光透过率为20％～35％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
实施例5
本实施例提供了一种无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照质量分数为10％SiO2、23％Al(OH)3、36％H3BO3、23％碱式MgCO3、1.5％CaCO3、5％ZnO、1.5％BaCO3进行配比，之后将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1200℃，保温3小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入450℃的不锈钢模具中，浇铸成型，经550℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温(低于100℃)放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至790℃，再保温2小时)，然后随炉自然降温至室温，得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯。该仿玉质玻璃毛坯从350℃放入室温水中3次不炸裂，从360℃放入室温水中3次产生小裂纹。
5)再根据外形尺寸要求，对仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅14％；三氧化二铝16％；三氧化二硼26％；氧化镁33％；氧化钙2％；氧化锌7％；氧化钡2％。该仿玉质玻璃的密度为2.4g/cm3，莫氏硬度等级为5.5～6，可见光透过率为25％～40％。所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有明显的丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽(见图1-图3)。
对比例1
本对比例与实施例1相比，其包括以下步骤：
1)以实施例1中玻璃配方为基础，单独增大ZnO的比例，使新增后的ZnO用量是原用量的3倍，将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的不锈钢模具中，浇铸成型过程中玻璃液凝固定型速度较慢，玻璃局部析晶，经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到乳白色不透明的表面粗糙的陶瓷状毛坯。
本对比例按照实施例1的工艺温度浇铸玻璃试样，玻璃局部析晶，再经过600℃预退火，得到的是表面粗糙的陶瓷状毛坯。这是因为ZnO用量过量会促进该玻璃分相、析晶，破坏了玻璃结构，导致其表面粗糙不光滑、内部不透明，失去了玻璃的光滑透明状态而没有得到玻璃状毛坯。
对比例2
本对比例与实施例1相比，其包括以下步骤：
1)以实施例1中玻璃配方为基础，单独增大BaCO3的比例，使新增后的BaCO3用量是原用量的3倍。将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的不锈钢模具中，浇铸成型过程中玻璃液凝固定型速度较慢，玻璃出现轻微乳浊现象，同时刚玉坩埚受腐蚀较严重。经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到乳白色不透明的表面粗糙的陶瓷状毛坯。
本对比例按照实施例1的工艺温度浇铸玻璃试样，玻璃出现轻微乳浊现象，再经过600℃预退火，得到的是表面粗糙的陶瓷状毛坯。这是因为BaCO3用量过量会促进该玻璃分相，经过600℃预退火1小时后进一步加剧了分相，破坏了玻璃结构，导致其表面粗糙不光滑、内部不透明，失去了玻璃的光滑透明状态而没有得到玻璃状毛坯。
对比例3
本对比例与实施例1相比，其包括以下步骤：
1)以实施例1中玻璃配方为基础，单独增大CaCO3的比例，使新增后的CaCO3用量是原用量的3倍。将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的不锈钢模具中，浇铸成型。经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到乳白色不透明的表面粗糙的陶瓷状毛坯。
本对比例按照实施例1的工艺温度浇铸玻璃试样，经过600℃预退火得到的是表面粗糙的陶瓷状毛坯。这是因为CaCO3用量过量经过600℃预退火1小时后会促进该玻璃分相，破坏了玻璃结构，导致其表面粗糙不光滑、内部不透明，失去了玻璃的光滑透明状态而没有得到玻璃状毛坯。
对比例4
本对比例与实施例1相比，其包括以下步骤：
1)以实施例1中玻璃配方为基础，单独降低碱式MgCO3的比例，使降低后的碱式MgCO3用量为零。将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的不锈钢模具中，浇铸成型过程中玻璃液表面轻微析晶。经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到乳白色不透明的表面粗糙的陶瓷状毛坯。
本对比例按照实施例1的工艺温度浇铸玻璃试样，玻璃表面有轻微析晶，经过600℃预退火得到的不是光滑透明状态的玻璃状毛坯，而是表面粗糙的陶瓷状毛坯。这是因为适量碱式MgCO3的存在可以提高本组分玻璃的稳定性，同时增加组分种类，也提高了玻璃态形成概率。
对比例5
本对比例与实施例1相比，其包括以下步骤：
1)以实施例1中玻璃配方为基础，同时降低ZnO和BaCO3的比例，使降低后的ZnO和BaCO3用量均为零。将各原料用滚筒混合均匀。
2)将刚玉坩埚在高温炉中以3℃/min～6℃/min升至1000℃，将混合好的原料装入坩埚中，继续升温至1300℃，保温2小时以熔制、澄清、均化。
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入550℃的不锈钢模具中，浇铸成型。经600℃预退火1小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯。
4)将玻璃毛坯低温放入马弗炉里，然后经过4～5℃/分钟升温至760℃，再保温4小时)，然后随炉自然降温至室温，乳浊效果较差，没有得到仿玉质玻璃毛坯。
本对比例按照实施例1的工艺温度浇铸玻璃试样，得到了玻璃态毛坯。但经过实施例1的退火工艺处理后，玻璃的乳浊效果弱，玻璃半透明效果差，没有得到仿玉质玻璃毛坯。这是因为ZnO和BaO具有增强玻璃乳浊的效果，没有ZnO和BaO而导致乳浊效果差，没有得到仿玉质玻璃毛坯。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种无氟无铅的仿玉质玻璃，其特征在于，以质量百分比计，含有以下组分：
2.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述仿玉质玻璃的密度为2.4～3.0g/cm3；莫氏硬度为5.5～7，可见光透过率为20％～50％；所述仿玉质玻璃的表面光滑、质地细腻，整体呈乳白色，具有半透明状的视觉感，光束穿过所述仿玉质玻璃有丁达尔现象，自然光经其透射或内反射出而具有金红色光泽。
3.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述无氟无铅的仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅22％；三氧化二铝16％；三氧化二硼31％；氧化镁16％；氧化钙4％；氧化锌6％；氧化钡5％。
4.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅28％；三氧化二铝13％；三氧化二硼29％；氧化镁21％；氧化钙4％；氧化锌5％。
5.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅40％；三氧化二铝10％；三氧化二硼26％；氧化镁8％；氧化钙3％；氧化锌10％；氧化钡3％。
6.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅21％；三氧化二铝12％；三氧化二硼25％；氧化镁25％；氧化钙7％；氧化锌4％；氧化钡6％。
7.如权利要求1所述的仿玉质玻璃，其特征在于，所述仿玉质玻璃，以质量百分比计，含有以下组分：二氧化硅14％；三氧化二铝16％；三氧化二硼26％；氧化镁33％；氧化钙2％；氧化锌7％；氧化钡2％。
8.一种权利要求1-7任一项所述的无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)分别按照如下的质量分数称取原料，混合均匀得到配合料；
2)将步骤1)中配合料在1100℃～1350℃下保温1～3小时熔制、澄清、均化；
3)将熔制均匀的玻璃液从炉中取出，倒入450～600℃的模具中，浇铸成型，经500～600℃预退火1～2小时，自然降温至室温，得到无色透明的玻璃毛坯；
4)将玻璃毛坯低温放入马弗炉里进行后期热处理，以1℃～10℃/分钟升温至700～850℃，再保温2～5小时，自然降温至室温，即可得到乳白色半透明的仿玉质玻璃毛坯；
5)对该仿玉质玻璃毛坯进行切割、倒棱、抛光，即可得到所述无氟无铅的仿玉质玻璃。
9.如权利要求8所述的无氟无铅的仿玉质玻璃的制备方法，其特征在于，所述配合料中，所述二氧化硅以石英砂或水晶粉的形式引入，三氧化二硼以硼酸的形式引入，氧化铝以氢氧化铝粉末的形式引入，氧化锌以氧化锌粉末的形式引入，碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡以其碳酸盐和/或硝酸盐的形式引入。
10.一种人造宝石，其特征在于，所述人造宝石为权利要求1-7任一项所述的无氟无铅的仿玉质玻璃。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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