[发明专利]基于金云母籽晶制备翡翠微晶玻璃的方法

说明书

本发明公开了一种云母籽晶制备翡翠微晶玻璃的方法，属于材料合成技术领域。本发明的技术方案要点为：以硅酸铝、硅酸钠、金云母为原料，按翡翠(NaAlSi₂O₆)的分子式中各元素的理论质量分数配比进行配料，通过对前驱料处理，在高温常压下制备玻璃料，再经过对玻璃料粉碎后，混入金云母做籽晶在高温炉中烧结制备样品。采用云母籽晶诱导高温常压制备翡翠开发出一种新的人工制备翡翠微晶玻璃工艺；籽晶诱导促使NaAlSi₂O₆晶化形成片状晶体，降低了制备条件和成本。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，具体涉及一种基于金云母籽晶制备翡翠微晶玻璃的方法。

背景技术

微晶玻璃是特定组成的基础玻璃，在一定温度下进行晶化热处理，玻璃内均匀地析出大量的微小晶体形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体，它具有玻璃和陶瓷的双重特性，强度高，机械强度好；具有优良的电学性能，介电损耗率低，电绝缘性优良；具有良好的热学性能，热膨胀系数低，热振稳定性能好，变形温度高；具有更加稳定的化学性能，抗水合，抗水化能力，抗阳离子交换能力；加工性能好，可与众多材料匹配等。现已在许多领域获得了广泛应用。微晶玻璃根据基础玻璃的组成进行分类，主要分为硅酸盐类[CaMgSi₂O₆和CaSiO₃]、铝硅酸盐类[LiO₂-Al₂O₃-SiO₂系、Al₂O₃-MgO-SiO₂系、Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系、ZnO-Al₂O₃-SiO₂系]、磷酸盐类和氟硅酸盐类[KMg₃AlSi₃O₁₀F₂]四大类，随着科技的进步和人们对功能材料的要求不断提高，需要组分更复杂、结构更精细、性能更优异的微晶玻璃材料。

翡翠微晶玻璃是Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃的一种，其Na₂O-Al₂O₃-SiO₂玻璃基体的微晶相是翡翠微晶（NaAl(SiO₃)₂）。翡翠微晶玻璃制备的主要问题是热处理工艺，其玻璃基体中晶化形成翡翠微晶困难。尚未商业化生产。目前，制备方法是对传统微晶玻璃制备三种方法（熔融法、烧结法、溶胶-凝胶法）的改进。1）烧结法和熔融法改进的固相烧结法，一种是先合成具有硬玉（NaAlSi₂O₆）的玻璃，然后在高温高压设备中转化为晶质的硬玉集合体。二是在高温高压装置中同时加入与硬玉相应比例的氧化物作为合成翡翠原料和适量的致色离子作为致色剂，而后通过一次性的高温高压烧结而得到人工合成。2）改进的溶胶-凝胶法，制备工艺是先通过将原料在液相条件下混合均匀，并进行反应而形成湿溶胶体系。湿凝胶经干燥研磨后得到粉料，将粉料锻烧并淬火后得到具有翡翠成分的玻璃料。再在六面顶压机中对其进行高温高压处理。3）粉体再造法，利用天然翡翠的边角料以及杂质较多的低档翡翠为原料，经过粉碎后，通过磁选的方法将翡翠内弱磁性的闪石和含铁矿物分离，并添加天然富铬硬玉作为致色剂以及无铅硼酸盐玻璃作为粘结剂，有学者采用放电等离子烧结(SPS)得到粉体再造。使用高温高压设备制备翡翠微晶玻璃的商业价值会更低，并且受高温高压设备限制也影响制备样品尺寸。因此，研究开发低成本制备翡翠微晶玻璃有重要的实用价值和科学研究意义。

发明内容

本发明为了解决制备翡翠微晶玻璃的核心问题，实现翡翠玻璃质到硬玉矿物晶体的转化，开发人工合成翡翠微晶玻璃低成本工艺，提供了一种基于金云母籽晶制备翡翠微晶玻璃的方法。