[发明专利]一种玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法

说明书

本发明涉及一种玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法，包括：在玻璃陶瓷原料中加入粒径≤100nm的高纯氧化锆。本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法通过采用高纯氧化锆且对原始粒径进行控制，使其易分散于玻璃熔体中，使玻璃熔制均匀，从而均匀析晶提升材料整体性能；同时通过对高纯氧化锆原始粒径进行控制，进而控制材料晶核的大小，使其在可控范围内均匀成核。

技术领域

本发明涉及玻璃陶瓷技术领域，尤其是涉及一种玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法。

背景技术

玻璃陶瓷又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料，具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能。玻璃陶瓷被广泛用于机械制造、光学、电子与微电子、航天航空、化学、工业、生物医药及建筑等领域。

玻璃陶瓷的制造工艺复杂，技术要求高。研究玻璃陶瓷材料就避不开对其析晶过程的控制进行研究。良好的析晶方法及过程能有效地提升晶体的转化效率从而增强材料的力学性能及材料的整体均匀性，目前研究最多的方法为非均匀成核法控制材料析晶，即在基础玻璃中添加成核剂。常用的成核剂有贵金属胶体晶核剂(金、银、铂、铜等)，该类晶核剂价格昂贵，且部分金属胶体离子着色严重，对材料最终的颜色影响过大难以控制，不适宜大批量化工业生产。为控制成本同时减少胶体离子颜色的影响，研究适宜于大批量化生产中的晶核剂具有重大的现实意义。

工业化生产中常用的成核剂有氧化物晶核剂，如氧化锆，该类晶核剂价格便宜，应用广泛，基本不会造成材料颜色的变化，可控方法较为熟练且可控度高，极适宜于现代化工业生产，基本可以取代贵金属胶体晶核剂。但由于氧化锆自身的物理特征及相关制备工艺，会造成基础玻璃熔制困难，出现质地不均，从而导致析晶不均匀，严重影响玻璃陶瓷的整体性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法，解决现有技术中的玻璃陶瓷在制备过程中析晶不均导致玻璃陶瓷整体性能差的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法，包括：在玻璃陶瓷原料中加入粒径≤100nm的高纯氧化锆。

在本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法中，高纯氧化锆的平均粒径为40-60nm；所述高纯氧化锆的纯度≥99.9％。

在本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法中，玻璃陶瓷的原料包含有如下质量份数比的组分：30-80份的SiO₂、20-45份的Li₂CO₃、1-15份的碱金属盐、1-10份的Al(OH)₃和0-10份的稀土氧化物，同时加入的高纯氧化锆的质量份数是1-10份。

在本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法中，所述高纯氧化锆、SiO₂、Li₂CO₃、碱金属盐、Al(OH)₃和稀土氧化物的质量份数比是：1-5份的高纯氧化锆、48-60份的SiO₂、28-32份的Li₂CO₃、4.8-8份的碱金属盐、2-5份的Al(OH)₃和0-10份的稀土氧化物。

在本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法中，所述玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法还包括：将玻璃陶瓷原料和高纯氧化锆混合均匀后沉降干燥至硬化结块，对干燥后的物料进行沸腾熔制，将沸腾熔制后的液体物料置于成型模具中成型得到样品块，然后对样品块进行热处理以使成核析晶。

在本发明的玻璃陶瓷的均匀析晶控制方法中，所述对样品块进行热处理以使成核析晶的过程具体包括：

A1、成核阶段：在450-550℃下保温5-15min；

A2、析晶阶段：升温至600-700℃，并在600-700℃下保温15-60min；