[发明专利]一种铝硅玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。该铝硅玻璃的原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少包括8‑17wt％Y₂O₃、8‑16wt％Nb₂O₅、2‑6wt％Ta₂O₅、2‑8wt％Ga₂O₃、2‑6wt％La₂O₃和0.2‑1wt％SnO₂。该铝硅玻璃具有较好的均质性、强度、弹性模量、化学稳定性和透光率，其中，耐酸稳定性可达到1级。本发明通过在铝硅玻璃中加入氧化钇和氧化铌可以提高玻璃的强度，氧化钽和氧化镧可以保证玻璃的化学稳定性，耐酸性提升至1级；本发明通过氧化钇、氧化铌、氧化钽和氧化镧的配合作用使铝硅玻璃同时兼顾强度、光学均匀性和化学稳定性。

技术领域

本发明属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃作为一种传统的无机非晶态材料，具有各向异性、组成性能易于调控和适宜大尺寸制备等突出特点，广泛应用于航空航天、交通运输、建筑节能和光电显示等领域。玻璃用作透明窗口而言，需要具备良好的力学性能，以确保其应用的安全性和可靠性。

相对于传统的钠钙硅玻璃，铝硅玻璃具有更优异的力学性能，这是由于铝硅玻璃中的[AlO₄]四面体体积较[SiO₄]四面体体积大，使得玻璃结构更加紧密。2007年，美国康宁公司率先推出Gorilla系列铝硅玻璃，日本旭硝子公司紧随其后推出了Dragontrail系列铝硅玻璃，德国肖特公司推出Xensation系列铝硅玻璃。

目前，铝硅玻璃主要有钠铝硅玻璃和锂铝硅玻璃，其中，锂铝硅玻璃离子交换后力学性能更为优异。但在实际应用中，硅铝玻璃作为可视窗口时，主要面临以下问题(1)抗弯强度仍有待提升，与蓝宝石相比，玻璃强度始终偏低；(2)玻璃在高温条件下的黏度大，气泡难以排出，而且高温会缩短窑炉寿命短。针对上述问题，现有技术提供了一种铝硅酸盐玻璃，该玻璃的原料包括氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氧化锌、氧化镧、氧化锆、氧化钛和氧化锑，采用了逐级钢化的步骤得到了铝硅酸盐玻璃，该玻璃的原料包括氧化锑，由于氧化锑不满足环保要求，使该玻璃的应用受到一定限制，另外该玻璃的抗弯强度最高为600MPa，强度需要进一步提高以满足不同领域的应用要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中在保证铝硅玻璃化学稳定性的前提下，进一步提高抗弯强度，以及铝硅玻璃不满足环保使用要求等缺陷，从而提供一种铝硅玻璃及其制备方法和应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种铝硅玻璃，其原料包括氧化铝和氧化硅，以占原料总质量的百分数计，其原料至少还包括8-17wt％Y₂O₃、8-16wt％Nb₂O₅、2-6wt％Ta₂O₅、2-8wt％Ga₂O₃、2-6wt％La₂O₃和0.2-1wt％SnO₂。

所述铝硅玻璃的原料还包括30-45wt％SiO₂、20-28wt％Al₂O₃和6-12wt％R₂O；

其中，R是Li和/或Na。