[发明专利]一种深海玻璃浮球及其制备方法

说明书

本发明提供了一种深海玻璃浮球，由以下质量分数的组分制备得到：氧化硅55～65wt％；氧化铝18～25wt％；氧化锂3～6wt％；氧化镁2～5wt％；氧化钠2～6wt％；氧化钾0.5～2wt％；氧化硼0.5～1.5wt％；氧化锆0～1wt％；氧化钛0～1wt％；氧化锆和氧化钛的质量分数不同时为0。本发明使用主要成分为Li₂O‑Al₂O₃‑SiO₂的配方，制备得到的透明微晶玻璃不存在分相等明显影响玻璃性能的现象，玻璃本体成分均匀，其性能可满足深海浮球的使用要求，且成本较低，更耐压，用其制作的深海玻璃浮球工作深度大于12000米。本发明还提供了一种深海玻璃浮球的制备方法。

技术领域

本发明属于海洋探测技术领域，尤其涉及一种深海玻璃浮球及其制备方法。

背景技术

浮标、潜标系统是进行海洋探测的重要技术装备，可对海洋水文、气象诸要素进行长期、连续、同步、自动、全面的综合监测。玻璃浮球是潜标系统的重要组成部分，可为系统提供浮力及作为仪器舱。

现有深海玻璃浮球主要由硼硅玻璃材料制造，具有热膨胀率低，透明度高，抗压强度大，重量轻，无污染，无磁性、不导电等特点。制备方法通常有两种：一是采用模具法先制造玻璃半球，再将玻璃半球成对匹配，接着内部抽真空至低于0.3个大气压。抽真空过后，先在半球连接处涂上密封剂然后缠上保护胶带。二是通过模板法制备出包覆球，经过抽滤，清洗，在室温下干燥，然后在预定的热处理温度制度下烧结得到空心玻璃微球。

由于硼硅酸盐玻璃存在大量的B₂O₃，B₂O₃在高温下具有易挥发的特性。硼硅酸盐玻璃中的碱金属氧化物(Na₂O和K₂O)提供的游离氧不够的时候，硼氧三角体(B-O₃)不足以全部转化为硼氧四面体(B-O₄)，玻璃网络中存在的硼氧三角体(B-O₃)的相对数量很大，并进一步富集成一定区域就会很容易在玻璃的形成中发生分相现象，最终在玻璃中在该玻璃中形成一个富硅氧相和一个富碱硼相。分相会对玻璃性能产生影响，当分相导致富碱硼相尺寸超过可见光光波时，则引起肉眼可见的乳浊，影响玻璃的光学性能。同时，当退火工艺出现波动时，硼硅酸盐玻璃中富碱硼相和富硅氧相形成互相交错的三维网络结构，这将大大降低玻璃的化学稳定性，使玻璃易受到侵蚀。硼的挥发引起的污染也会给其生产带来一定困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海玻璃浮球及其制备方法，本发明中的深海玻璃浮球不存在分相的情况，且耐压程度更高，潜入深度更深。

本发明提供一种深海玻璃浮球，由以下质量分数的组分制备得到：

氧化锆和氧化钛的质量分数不同时为0。

本发明提供一种深海玻璃浮球的制备方法，包括以下步骤：

A)以质量分数计，将55～65wt％的氧化硅，18～25wt％的氧化铝，3～6wt％的氧化锂；2～5wt％的氧化镁，2～6wt％的氧化钠，0.5～2wt％的氧化钾，0.5～1.5wt％的氧化硼，0～1wt％的氧化锆和0～1wt％的氧化钛混合并球磨，球磨后干燥并过筛，得到混合粉体；

B)将所述混合粉体高温熔融，经过澄清和均化，得到玻璃液体，将玻璃液体倒入去离子水中，得到玻璃颗粒；

C)在所述玻璃颗粒中加入粘结剂，研磨造粒，然后将造粒后的玻璃颗粒进行压制成型，得到成型的玻璃半球；

D)将所述成型的玻璃半球在400～550℃下煅烧，再以1～5℃/min的速率升温至800～900℃，保温0.5～1小时，之后拿出冷却，得到母体玻璃半球；