[发明专利]用于强化浮法可结晶玻璃的陶瓷化的方法

说明书

本发明涉及用于强化浮法可结晶玻璃的陶瓷化的方法。具体地，本发明涉及一种使浮法玻璃陶瓷化的方法，其中通过该方法获得的玻璃陶瓷材料由于在所述陶瓷化过程中气氛的特殊性质而具有高的稳定性。由此获得的玻璃陶瓷具有避免裂纹形成的特殊表面特性。因此达到非常高的弯曲拉伸强度。这些玻璃陶瓷可用作防火玻璃，在下侧具有涂层的炊具的加热板，安全玻璃，烧柴壁炉炉芯的窗玻璃，以彩色形式用作炊具的加热板、底板、炉和微波设备中的耐热面板内衬。

技术领域

本发明涉及使浮法玻璃陶瓷化的方法，其中通过该方法获得的玻璃陶瓷材料由于在所述陶瓷化过程中气氛的特殊性质而具有高的稳定性。

背景技术

已知Li₂O-Al₂O₃-SiO₂体系的玻璃能够转换成以高石英混晶和/或热液石英混晶作为主要晶相的玻璃陶瓷(LAS玻璃陶瓷)。这些玻璃陶瓷的生产在不同步骤中进行。在熔化和热成型步骤之后，通常将材料冷却至转变温度以下。随后，通过受控的结晶将原料玻璃转化成玻璃陶瓷制品。

DE 100 17 701 C2公开了一种浮法平板玻璃，其能被回火成或能被转化成具有高石英混晶或热液石英混晶的玻璃陶瓷。为了在浮动步骤期间避免干扰表面缺陷，所述玻璃包含少于300ppb的Pt、少于30ppb的Rh、少于1.5重量％的ZnO和少于1重量％的SnO₂，并且在熔化步骤中，在不使用常规澄清剂砷和/或锑的氧化物的情况下，使其澄清化。

在US 6,358,869 B1中描述了在玻璃陶瓷表面上的“锂贫化”(Li贫化)区域。其中所提及的形成裂纹的倾向是由Li高石英相通过含H₂SO₄的气氛的分解而引起的，例如当用于烧柴壁炉炉芯的窗玻璃时。所述Li贫化区域降低了这种形成裂纹的倾向。

US 6,593,258 B1描述了在所述玻璃陶瓷中的β-OH成分对表面中微裂纹形成的影响。通过在所述玻璃陶瓷中的β-OH成分，抑制了Li高石英混晶中的Li离子和氢离子之间的交换反应。这是为什么防止了微裂纹形成的原因。

DE 33 45 316 A1公开了一种用于制备烧柴和烧煤炉中的窗玻璃用的玻璃陶瓷的方法，其中将熔融玻璃通过热处理转化成玻璃陶瓷，并且使这种玻璃经历离子交换处理，通过该处理，在最高至至少10μm的深度范围内，锂离子含量被降低。例如在DE 33 45 316 A1中，离子交换通过在约35至320℃下用强无机酸如H₂SO₄、HCl或HNO₃处理而进行，从而在最高至至少10μm的深度并优选至少25μm的深度范围内，在充分的时间内使Li⁺离子与H⁺离子交换。然后，通过合适的热处理(约每小时200℃，其是相对较慢的)使所述玻璃原位结晶成玻璃陶瓷，并且然后将其进一步加热至结晶范围从而从晶体结构中完全和非破坏地除去H₂O。

在LAS玻璃陶瓷中形成裂纹的一个主要原因是在具有不同厚度的表面层中Li⁺与H⁺的离子交换，其取决于由不同物质，特别是由SO₂+H₂O-＞H₂SO₄，引起的攻击的强度和持续时间。因为将Li⁺离子以高百分比引入到所述玻璃陶瓷中，这种交换导致伴随部分无定形化和d值部分改变的晶体特性的改变，即在相应区域中热膨胀系数的改变。与此相关地，导致应力并从而断裂。取决于所述攻击，这导致深度高达100μm的裂纹，导致相应玻璃陶瓷显著降低的表面强度。

在常规气氛下陶瓷化的标准步骤后，浮法玻璃陶瓷通常具有强烈降低的抗冲击强度和弯曲拉伸强度。其原因是仅主要出现在所述浮法玻璃的一侧上，即在所述浮法玻璃的上侧上的表面裂纹，其在拉伸载荷的情况下可能导致所述玻璃陶瓷的早期碎裂。