專利名稱：鍋型微晶玻璃面板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本一種微晶玻璃面板及其制品的制備方法，特別是一種 Li20-Al203-Si02鍋形微晶玻璃面板及其制備方法。
背景技術(shù)：
微晶玻璃最初是在1957年由感光玻璃發(fā)展而來的，后經(jīng)美國康寧玻璃公司的努 力發(fā)展成現(xiàn)代一大類微晶玻璃材料。它是由特定組成的基礎(chǔ)玻璃在一定溫度下控制結(jié)晶 而制得的細微晶粒并均勻分布于玻璃中的多晶復合材料，廣泛應用于軍事、電子和電工、航 天、機械工程、化工防腐、礦山、道路、建筑、醫(yī)學等領(lǐng)域。微晶玻璃的常用制備方法是熔融法。熔融法是熔融后急冷，退火后再經(jīng)一定 的熱處理制度進行成核和晶化以獲得晶粒細小、含量多、結(jié)構(gòu)均勻的微晶玻璃制品。其 工藝過程為制備添加了晶核形成劑的玻璃配料，高溫熔制，熔體形成，退火檢驗，熱處 理。熔融法制備微晶玻璃的優(yōu)點是成型容易，制品致密。CN1699233A(2005-11-23)和 CN1994948A (2007-7-11)公開了一種Li20-A1203_Si02系(簡稱LAS)黑色平板微晶玻璃及其 制品的制備方法，其中CN1994948A采用了氧化鐵、氧化鈷和氧化鎳作為復合著色劑，使微 晶玻璃呈黑色。LAS微晶玻璃的一項重要用途是作爐灶面板或微波爐等炊具。自從20世紀60年 代末首臺LAS微晶玻璃爐灶面板問世以來，它就以其優(yōu)良的性能深受人們的喜愛。電磁爐面板是電磁爐等必須的關(guān)鍵部件，它要求面板光滑，不吸水，耐一定程度的 酸、堿及鹽腐蝕，同時具有耐800°C高溫不軟化，能承受300°C到室溫的沖擊10次不開裂，還 要具有一定的表面硬度，能抵抗一定的機械刮擦。目前通用的電磁爐面板是平板結(jié)構(gòu)，其 缺點在于平板結(jié)構(gòu)的電磁爐不適應圓底鍋炊具，且平板結(jié)構(gòu)電磁爐烹飪的菜肴味道不夠鮮 美，與圓底鍋烹飪出的菜肴口味相差較大。CN1157271A(1997-8-20)公開了一種燒結(jié)法生產(chǎn)微晶玻璃異型裝飾板材的工藝及 專用模具800°C -900°C下，在預制的不同形狀的模具中將已經(jīng)成型為板狀的微晶玻璃毛 板彎曲或壓制成不同型狀的板材；模具材質(zhì)是Cr-Ni耐熱不銹鋼、Cr-Ni耐熱鑄鐵或非金屬 耐火材料。然而，該模具適合燒結(jié)法生產(chǎn)裝飾建筑用板材，不適用于生產(chǎn)電磁爐用微晶玻
^^ oCN1157268A(1997-8-20)公開了一種微晶玻璃異型制品成型的方法和模具，它是 采用一定厚度的平整的未晶化坯板，將該坯板放入模具，送入加熱爐按照指定的溫度加熱， 在坯板升溫晶化的同時，借助模頭的重力使坯板在模具中熱壓二次成型。然而，由于該發(fā)明 的微晶玻璃原料成分不合理，在高溫下由于玻璃黏度過大，冷卻過快而造成成型時破碎或 成型不能到位，從而使得其異型制品成品率低；最為嚴重的是，該異型制品實際使用時容易 開裂。CN1263873A(2000-8-23)公開了一種微晶玻璃異形板模具及其制作方法，首先按 生產(chǎn)產(chǎn)品的形狀要求作母模，把由耐火骨料、耐火水泥和高溫粘結(jié)劑組成的非金屬材料混
3合均勻澆注在母模上，經(jīng)硬化、固型、養(yǎng)護得到所需模具。然而，該模具不適用于生產(chǎn)電磁爐 用微晶玻璃。 CN2893484Y(2007-4-25)公開了一種微晶玻璃凹形電磁爐面板，它是采用面層平 板微晶玻璃粘疊在底層平板微晶玻璃的上部，使面層中部的空心體和底層形成凹形面。該 發(fā)明是采用平板微晶玻璃粘疊形成凹形面板，成型不均勻，易變形，制作工藝復雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種微晶玻璃及其制品的制備方法，特別是 一種Li20-Al203-Si02微晶玻璃的組成及其制品的制備方法，該制品成型均勻、易拋光、抗沖 擊性、耐高溫、不宜破碎、可大批量生產(chǎn)，解決了上述技術(shù)問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的一種鍋型微晶玻璃面板，各 組分的重量比例為Si02 : 52 65份；Al203:15 25份；Li20:2 5份；Mg0:0 2份； Ca0:0. 5 1 份；Zn0:0 1. 5 份；Pa20:0. 5 2. 5 份；Ti02:l 2. 5 份；Zr02:2 3 份；鈉 鉀氧化物1 3份。上述鈉鉀氧化物是鈉的氧化物和鉀的氧化物的混合體。作為優(yōu)選，上述鍋型微晶玻璃面板由包括基礎(chǔ)玻璃、晶核劑和輔料的原料制成，所 述基礎(chǔ)玻璃由石英砂、氫氧化鋁、鋰輝石和碳酸鹽組成，所述由晶核劑由鈦白粉、鋯英砂和 磷酸二銨中的一種或多種組成，所述輔料由硝酸鹽和鈉鉀氧化物組成。這是因為微晶玻璃面板的成品與原料具有一定的差別。氧化鉀和氧化鈉的混合物中，氧化鉀和氧化鈉的比例是任意的。在研制凹形電磁爐面板過程中，CN1157268起初在以平板微晶玻璃面板的基礎(chǔ)上 放在用不銹鋼制成的模具中進行制備。然而經(jīng)過許多次試驗，其異型面板不是易破碎，就是 成型沒有到位，或者邊部爆裂，而且由于使用不銹鋼材質(zhì)后的模具，在經(jīng)過晶化爐設(shè)備成型 過程中，板面上會出現(xiàn)氧化物表層，使得玻璃表面粘合金屬物質(zhì)，而不能拋光成型。由于普 通平板微晶玻璃面板其成型快、粘度大，經(jīng)過壓延機壓制后很快成型，其高溫成型硬化過程 很快，作為平板面板這是其優(yōu)點，而作為二次熱處理的球狀面板，其這種性能就是缺點，玻 璃在高溫下很快硬化，使得其在模具中不是成型沒有到位就是硬化掉而產(chǎn)生變形的球狀面 板，或者就是由于其高溫蓄熱過程不夠而導致玻璃面板全破碎。在研制過程中主要碰到這種過程以后，本發(fā)明人首先從工藝配方上著手，在不影 響微晶玻璃原有的主要性能外，加上其他原料組分，使其能降低高溫下粘度，延緩硬化成型 過程的玻璃組分，調(diào)整了工藝配方，將原板重新生產(chǎn)。重新得到的原板在模具中通過試驗， 球狀面板能保持一定的形狀不破碎。然后再從模具材質(zhì)上著手，使用耐高溫的莫來石耐火 材料，通過多次的改進后，代替不銹鋼材質(zhì)的模具，在晶化爐設(shè)備上成型，克服了玻璃表面 起金屬氧化層的難題，同時通過在晶化過程中調(diào)整對球狀面板晶化成型的工藝設(shè)置，提高 晶化成型溫度，加快晶化過程等手段，終于制得符合要求的球狀微晶玻璃面板。利用上述本發(fā)明的微晶玻璃，本發(fā)明提供了一種制備微晶玻璃制品的方法，包 括
(1)按所述配比配料，攪拌混合；
(2)熔融，澄清和均化；(3)壓延成型；
(4)退火;
(5)裁切成各種所需規(guī)格的平板微晶玻璃；
(6)加工裁切成圓形的面板并修邊，得到微晶玻璃原板；
(7)將原板放在莫來石耐火材質(zhì)形狀模具中，加溫至750°C 800°C，晶化，軟化的微晶 玻璃原板自然貼合鍋形模具形成鍋型，然后保溫6. 5h 8. 5h ；
(8)退火;
(9)內(nèi)面精磨拋光后得成品。莫來石是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，它具有膨脹均勻、熱震穩(wěn)定性極好、荷重軟化點 高、高溫蠕變值小、硬度大、抗化學腐蝕性好等特點。它主要有在高溫到低溫變化過程中、冷 熱變化大時不易破碎，能在1400 1500°C的高溫下工作不燒損。同時，由于其材質(zhì)的特殊 性，它反復使用多次。本發(fā)明選用的莫來石種類可以是氧化鋯莫來石、剛玉莫來石或鈦酸鋁莫來石。優(yōu)選地，本發(fā)明的鍋形微晶玻璃面板材料為氧化鋯莫來石。本發(fā)明的微晶玻璃使用部分量的K20和Na20以及CaO和MgO等堿金屬氧化物，主要 使得微晶玻璃并型成型容易，其高溫成型能力適當適長，不致在高溫下由于玻璃黏度過大， 冷卻過快而造成成型時破碎或成型不能到位，從而使得其異型板面成型容易且可大批量使 用模具成型。優(yōu)選地，步驟(7 )中保溫的時間為8h。優(yōu)選地，步驟(7)中的晶化溫度為780°C。本發(fā)明采用的模具包括上模和底模，上模由模板與模頭連接固定成一體，底模周 邊安裝有定位立柱。綜上所述，本發(fā)明的創(chuàng)新性在于改進了微晶玻璃的配方及其制品的制備工藝，使 得微晶玻璃制品成型均勻、易拋光、抗沖擊性、耐高溫、不宜破碎、可大批量生產(chǎn)。


圖1為本模具的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如附圖所示，上模板1與模頭4通過螺釘3緊密連接成為上模，上模板1上還開設(shè) 有卸模提桿的連接螺孔2;底板8有兩種，其大小形狀結(jié)構(gòu)是一致的，只是二者周邊上所開 設(shè)的缺口槽10與螺孔11正好相互錯位二定位立柱5 —方面對上模起限位作用，另一方面 在模具疊放時起連接支撐作用，它的下端制有螺紋7，可與疊放中的下層底模上的螺孔11 連接，上端的插接頭6則擂入上層底模的缺G槽10中，這樣依靠定位立柱5使模具依次連 續(xù)相疊。
具體實施例方式實施例一
制備鍋形微晶玻璃面板的方法
(1)配料向玻璃窯爐中添加石英砂、氫氧化鋁、鋰輝石和碳酸鈉、鈦白粉、碳酸鉀并 將其熔融，待澄清和均化后調(diào)整玻璃液的成分使其含有以下重量份的組分Si02:52份；Al203:15 份；Li20:5份；Mg0:2份；Ca0:0. 5份；Zn0:l. 5份；Pa20:0. 5份；Ti02:2. 5份；Zr02:2 份；鈉鉀氧化物3份；(2) 1600°C下將熔融的玻璃液從窯爐口排出后經(jīng)過壓輥壓延成長條 型；(3)將上述長條型玻璃冷卻退火；(4)將上述長條型玻璃裁切成各種所需規(guī)格的平板微 晶玻璃；(5)加工裁切成圓形的面板并修邊，得到微晶玻璃原板；(6)將原板放在鈦酸鋁莫 來石耐火材質(zhì)鍋形模具中，晶化處理，溫度為800°C，軟化的微晶玻璃原板自然貼合鍋形模 具形成鍋型，保溫6. 5h ； (7)以6°C /分的降溫速率退火降至80°C，得到成型的鍋形面板； (9)再通過對出晶化爐的鍋形面板內(nèi)面的精磨拋光后得成品。經(jīng)檢測所得鍋形面板厚薄均勻；外觀光潔；線膨脹系數(shù)為25X 10_7°C ；耐溫震蕩 不開裂為700°C ；抗折強度大于180N/m2 ；抗沖擊強度用直徑為8cm，重300g的鋼球，從高 為20cm自由下落連續(xù)沖擊15次不破裂。對比實施例一
把裁制好的平整合格的Li20-Al203-Si02系統(tǒng)微晶玻璃坯板(該微晶玻璃用差熱分析， 其核化溫度為640°C，晶化溫度為800°C )安裝在模具上并一套一套相疊，按規(guī)定的溫度制 度進行熱處理后退火出爐。經(jīng)檢測線膨脹系數(shù)為16X10_7°C，耐溫振蕩(不開裂)為400°C，抗折強度 >140N/m2。實施例二
制備凹形微晶玻璃面板的方法
(1)配料向玻璃窯爐中添加石英砂、氫氧化鋁、鋰輝石和碳酸鈉、鈦白粉、碳酸鉀并 將其熔融，待澄清和均化后調(diào)整玻璃液的成分使其含有以下重量份的組分Si02:65份； Al203:25 份；Li20:2 份；Pa20:2. 5 份；Ti02:l 份；&023 份；鈉鉀氧化物 1 份；(2) 1580 °C 下將熔融的玻璃液從窯爐口排出后經(jīng)過壓輥壓延成長條型；(3)將上述長條型玻璃冷卻退 火；(4)將上述長條型玻璃裁切成各種所需規(guī)格的平板微晶玻璃；(5)加工裁切成圓形的面 板并修邊，得到微晶玻璃原板；(6)將原板放在氧化鋯莫來石耐火材質(zhì)鍋形模具中，晶化處 理，溫度為780°C，軟化的微晶玻璃原板自然貼合鍋形模具形成鍋型，保溫8h ;(7)以4°C / 分的降溫速率退火降至50°C，得到成型的鍋形面板；(9)再通過對出晶化爐的鍋形面板內(nèi) 面的精磨拋光后得成品。經(jīng)檢測所得凹形面板厚薄均勻；外觀光潔；線膨脹系數(shù)為18X 10_7°C ；耐溫震蕩 不開裂為650°C ；抗折強度大于190N/m2 ；抗沖擊強度用直徑為10cm，重400g的鋼球，從高 為30cm自由下落連續(xù)沖擊25次不破裂。對比實施例二
把裁制好的平整合格的Li20-Al203-Si02系統(tǒng)微晶玻璃坯板(該微晶玻璃用差熱分析， 其核化溫度為720°C，晶化溫度為850°C )安裝在模具上并一套一套相疊，按規(guī)定的溫度制 度進行熱處理后退火出爐。經(jīng)檢測線膨脹系數(shù)為8X10_7°C，耐溫振蕩(不開裂)為600°C。實施例三
制備凹形微晶玻璃面板的方法
(1)配料向玻璃窯爐中添加石英砂、氫氧化鋁、鋰輝石和碳酸鈉、鈦白粉、碳酸鉀并 將其熔融，待澄清和均化后調(diào)整玻璃液的成分使其含有以下重量份的組分Si02:58份；
6Al203:20 份；Li20:4 份；Mg0:0. 5 份；Ca0:0. 8 份；Zn0:l 份；Pa20:1.5 份；Ti02:l. 3 份； Zr02:2. 8份；鈉鉀氧化物2. 1份；(2)1550°C下將熔融的玻璃液從窯爐口排出后經(jīng)過壓輥壓 延成長條型；(3)將上述長條型玻璃冷卻退火；(4)將上述長條型玻璃裁切成各種所需規(guī)格 的平板微晶玻璃；(5)加工裁切成圓形的面板并修邊，得到微晶玻璃原板；(6)將原板放在 剛玉莫來石耐火材質(zhì)鍋形模具中，晶化處理，溫度為750°C，軟化的微晶玻璃原板自然貼合 鍋形模具形成鍋型，保溫8. 5h ； (7)以5°C /分的降溫速率退火降至55°C，得到成型的鍋形 面板；(9)再通過對出晶化爐的鍋形面板內(nèi)面的精磨拋光后得成品。
經(jīng)檢測所得凹形面板厚薄均勻；外觀光潔；線膨脹系數(shù)為18X 10_7°C ；耐溫震蕩 不開裂為650°C ；抗折強度大于190N/m2 ；抗沖擊強度用直徑為8cm，重300g的鋼球，從高 為25cm自由下落連續(xù)沖擊20次不破裂。
權(quán)利要求
一種鍋型微晶玻璃面板，其特征在于其各組分的重量比例為SiO2: 52～65份； Al2O3: 15～25份； Li2O: 2～5份； MgO: 0～2份； CaO: 0.5～1份； ZnO: 0～1.5份； Pa2O: 0.5～2.5份； TiO2: 1～2.5份； ZrO2: 2～3份；鈉鉀氧化物1～3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋型微晶玻璃面板，它由包括基礎(chǔ)玻璃、晶核劑和輔料 的原料制成，其特征在于所述基礎(chǔ)玻璃由石英砂、氫氧化鋁、鋰輝石和碳酸鹽組成，所述晶 核劑由鈦白粉、鋯英砂和磷酸二銨中的一種或多種組成，所述輔料由硝酸鹽和鈉鉀氧化物 組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋型微晶玻璃面板，其特征在于所述鈉鉀氧化物為 1. 5 2. 3 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋型微晶玻璃面板，其特征在于所述鈉鉀氧化物占2.1份。
5.一種制備權(quán)利要求1或2或3或4所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，包括以下 步驟(1)按所述配比配料，攪拌混合；(2)熔融，澄清和均化；(3)壓延成型；(4)退火;(5)裁切成各種所需規(guī)格的平板微晶玻璃；(6)加工裁切成圓形的面板并修邊，得到微晶玻璃原板；(7)將原板放在莫來石耐火材質(zhì)的鍋形模具中，加溫至750V 800°C，晶化，軟化的微 晶玻璃原板自然貼合鍋形模具形成鍋型，然后保溫6. 5h 8. 5h ；(8)退火;(9)內(nèi)面精磨拋光后得成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于步驟(7)中保溫 的時間為8h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于步驟(7)中的晶 化溫度為780°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于步驟(7)中采用 的模具包括上模和底模，上模由模板與模頭連接固定成一體，底模周邊安裝有定位立柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于所述的莫來石 為氧化鋯莫來石。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 8所述的鍋型微晶玻璃面板的制造方法，其特征在于所述的莫 來石為氧化鋯莫來石。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋形微晶玻璃面板及其制造方法，特別是一種Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的組成及其制品的制備方法。本發(fā)明的微晶玻璃，其特征在于其各組分的重量比例為SiO2:52～65份；Al2O3:15～25份；Li2O:2～5份；MgO:0～2份；CaO:0.5～1份；ZnO:0～1.5份；Pa2O:0.5～2.5份；TiO2:1～2.5份；ZrO2:2～3份；鈉鉀氧化物1～3份。本發(fā)明的鍋形微晶玻璃面板制備方法，包括按配比配料混合，經(jīng)熔融、壓延、退火、裁切成平板微晶玻璃原板后，將原板放在莫來石耐火材質(zhì)的鍋形模具中中，加溫至750℃～800℃，晶化，軟化的微晶玻璃原板自然貼合鍋形模具形成鍋型，然后保溫6.5h～8.5h，再退火拋光得成品。所得制品成型均勻、易拋光、抗沖擊性、耐高溫、不宜破碎、可大批量生產(chǎn)。
文檔編號C03C10/14GK101851066SQ20101020065
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者沈建民, 芮國良, 邵建平 申請人:湖州岱興電器制品有限公司