一種教學用微晶玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種教學用微晶玻璃，其特征在于：所述微晶玻璃主要包括以下質量份的原料：Nb2O56～10份、SiO240～60份、Al2O32～6份、OSr30～50份、Ta2O54～8份、TiO23～5份、ZrO22～4份和P2O54～8份；本發明工藝簡單，能耗低，制備過程無污染，良品率高，良品率在99.9%以上；本發明制備方法具有工藝簡單、加工方便、成本低、安全無污染和節能省時等特點，與常規燒結相比，燒結時間縮短80%；本發明制備的微晶玻璃熱振穩定性能好，無毒無污染，耐酸耐堿性好，物理性能好，其斷裂韌性大于11MPa·m1/2，抗壓強度大于360 MPa，彎曲強度大于85MPa，維氏硬度大于6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率為0，白度大于90，抗凍性小于0.02%。
【專利說明】
-種教學用微晶玻璃及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種教學用微晶玻璃及其制備方法，屬于教學用具領域。
【背景技術】
[0002] 微晶玻璃(CRYST0E and肥0PARIES)又稱微晶玉石或陶瓷玻璃，它具有玻璃和陶 瓷的雙重特性，普通玻璃內部的原子排列是沒有規則的，運也是玻璃易碎的原因之一。而微 晶玻璃象陶瓷一樣，由晶體組成，也就是說，它的原子排列是有規律的。所W，微晶玻璃比陶 瓷的亮度高，比玻璃初性強。
[0003] 微晶玻璃具有比一般玻璃更為優良的特性，主要表現為：1、具有更加穩定的化學 性能:抗水合，抗水化能力，抗陽離子交換能力;2、具有更高的機械強度;3、具有更優良的電 學性能:介電損耗率最低;4、具有良好的熱學性能:熱膨脹系數低，熱振穩定性能好，高溫軟 化的溫度點高。
[0004] 微晶玻璃的應用范圍及其廣泛，在機械工程領域、電力工程及電子技術領域和光 學領域中有著及其廣泛的應用，但是現有的微晶玻璃機械強度，耐酸堿性能和熱振穩定性 能并不能完全滿足相關領域的要求，導致了微晶玻璃性能不足，不利于微晶玻璃的應用。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的問題是提供一種教學用微晶玻璃，具有熱振穩定性能好、無毒無 污染、耐酸耐堿性好和物理性能好的優點。
[0006] 本發明要解決的另一問題是提供一種教學用微晶玻璃的制備方法，具有工藝簡 單、加工方便、成本低、安全無污染和節能省時的優點。
[0007] 為解決W上技術問題，本發明采用W下技術方案： 一種教學用微晶玻璃，所述微晶玻璃主要包括W下質量份的原料：Nb2化6~10份、 Si 化 40 ~60 份、Al2〇32 ~6 份、0Sr30 ~50 份、Ta2〇s4 ~8 份、Ti〇23 ~5 份、Zr〇22 ~4 份和 P2〇s4 ~8 份。
[000引 W下是對上述技術方案的進一步優化： 一種教學用微晶玻璃的制備方法，所述制備方法依次包括W下步驟：1.原料預處理、 2.制備巧體、3.高溫燒結、4.冷卻成型、5.低溫燒結、6.加工完成。
[0009] 所述原料預處理步驟為:將抓2化、Ah化、Ta2化和Ti化攬拌均勻并粉碎呈粉末狀，將 混合后的粉末放入到1800~1900°C的害爐中，燒制2小時，取出后烘干并粉碎備用； 將Si化、OSr和化化攬拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害爐中，燒制2小時，取出后烘干并粉碎備用； 所述制備巧體步驟為:將預處理后的原料和P2化混合均勻后加入PVA作為粘結劑，研磨 造粒，將造粒好的粉料干壓成型，再將巧體做冷等靜壓，冷等靜壓的壓力為350~400MPa，保 壓時間為Imin。
[0010] 所述高溫燒結:將冷等靜壓后的巧體置于箱式高溫爐中般燒排除粘結劑，然后將 巧體在1600~1650°C下般燒0.5小時，升溫速度為300~350°C每小時。
[0011] 所述低溫燒結:將冷卻成型步驟制備的牙齒在900~1000°C下般燒0.5小時，升溫 速度為250~300 °C每小時。
[0012] 本發明與現有技術相比，具有W下優點：本發明制備方法具有工藝簡單、加工方 便、成本低、安全無污染和節能省時等特點，與常規燒結相比，燒結時間縮短80%; 本發明制備的微晶玻璃熱振穩定性能好，無毒無污染，耐酸耐堿性好，物理性能好，其 斷裂初性大于llMPa · ml/2,抗壓強度大于360 MPa,彎曲強度大于85MPa，維氏硬度大于 6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率為0，白度大于90，抗凍性小于0.02%。
[0013] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1，一種教學用微晶玻璃，主要包括W下質量份的原料:抓2〇56份、Si〇240份、 Λ?2〇32份、0Sr30份、Ta2〇s4 份、Ti 化 3份、Zr 化 2份和 P2〇s4 份。
[0015] -種教學用微晶玻璃的制備方法包括W下步驟： 1. 原料預處理:準確稱取W上原料，將Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化攬拌均勻并粉碎呈粉末 狀，將混合后的粉末放入到1800~1900°C的害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 將Si化、OSr和化化攬拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 2. 制備巧體:將P2化和步驟1中預處理后的原料混合均勻后加入PVA作為粘結劑，研磨 造粒，將造粒好的粉料干壓成型，再將巧體做冷等靜壓，冷等靜壓的壓力為350~400MPa，保 壓時間為Imin; 3. 高溫燒結:將冷等靜壓后的巧體置于箱式高溫爐中般燒排除粘結劑，然后將巧體在 1600~1650 °C下般燒0.5小時，升溫速度為300~350 °C每小時； 4. 冷卻成型:將步驟3制備的巧體冷卻加工成牙齒形狀； 5. 低溫燒結:將步驟4制備的牙齒在900~1000°C下保溫0.5小時，升溫速度為化0~300 °(：每小時； 6. 加工完成:將步驟5制備的牙齒進行冷卻、切邊、拋光，完成加工。
[0016] 實施例2,一種教學用微晶玻璃，主要包括W下質量份的原料:抓2〇58份、Si〇250份、 Al2〇34 份、0Sr40 份、Ta2〇s6 份、Ti〇24 份、Zr〇23 份和 P2O56 份。
[0017] -種教學用微晶玻璃的制備方法包括W下步驟： 1. 原料預處理:準確稱取W上原料，將Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化攬拌均勻并粉碎呈粉末 狀，將混合后的粉末放入到1800~1900°C的害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 將Si化、OSr和化化攬拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 2. 制備巧體:將P2化和步驟1中預處理后的原料混合均勻后加入PVA作為粘結劑，研磨 造粒，將造粒好的粉料干壓成型，再將巧體做冷等靜壓，冷等靜壓的壓力為350~400MPa，保 壓時間為Imin; 3. 高溫燒結:將冷等靜壓后的巧體置于箱式高溫爐中般燒排除粘結劑，然后將巧體在 1600~1650 °C下般燒0.5小時，升溫速度為300~350 °C每小時； 4. 冷卻成型:將步驟3制備的巧體冷卻加工成牙齒形狀； 5. 低溫燒結:將步驟4制備的牙齒在900~1000°C下般燒0.5小時，升溫速度為化0~300 °(：每小時； 6. 加工完成:將步驟5制備的牙齒進行冷卻、切邊、拋光，完成加工。
[0018] 實施例3,一種教學用微晶玻璃，主要包括W下質量份的原料:Nb2化10份、Si〇260 份、AI2O36份、OS巧0份、Ta2〇s8 份、TiO巧份、Zr〇24 份和 P2O58份。
[0019] -種教學用微晶玻璃的制備方法包括W下步驟： 1. 原料預處理:準確稱取W上原料，將Nb2〇5、Al2〇3、化2〇5和Ti化攬拌均勻并粉碎呈粉末 狀，將混合后的粉末放入到1800~1900°C的害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 將Si化、OSr和化化攬拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到2000~2100°C的 害爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 2. 制備巧體:將P2化和步驟1中預處理后的原料混合均勻后加入PVA作為粘結劑，研磨 造粒，將造粒好的粉料干壓成型，再將巧體做冷等靜壓，冷等靜壓的壓力為350~400MPa，保 壓時間為Imin; 3. 高溫燒結:將冷等靜壓后的巧體置于箱式高溫爐中般燒排除粘結劑，然后將巧體在 1600~1650 °C下般燒0.5小時，升溫速度為300~350 °C每小時； 4. 冷卻成型:將步驟3制備的巧體冷卻加工成牙齒形狀； 5. 低溫燒結:將步驟4制備的牙齒在900~1000°C下保溫0.5小時，升溫速度為化0~300 °(：每小時； 6. 加工完成:將步驟5制備的牙齒進行冷卻、切邊、拋光，完成加工。
[0020] 由上述各實施例所制得的微晶玻璃性能如下表：
本發明制備方法具有工藝簡單、加工方便、成本低、安全無污染和節能省時等特點，與 常規燒結相比，燒結時間縮短80%; 本發明制備的微晶玻璃熱振穩定性能好，無毒無污染，耐酸耐堿性好，物理性能好，其 斷裂初性大于llMPa · ml/2,抗壓強度大于360 MPa,彎曲強度大于85MPa，維氏硬度大于 6GPa，莫氏硬度大于6.5，吸水率為0，白度大于90，抗凍性小于0.02%。
[0021] W上所述為本發明最佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分均為本領域普通 技術人員的公知常識。本發明的保護范圍W權利要求的內容為準，任何基于本發明的技術 啟示而進行的等效變換，也在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種教學用微晶玻璃，其特征在于：所述微晶玻璃主要包括以下質量份的原料： Nb2〇56 ~10 份、Si0240 ~60 份、Ah〇32 ~6 份、0Sr30 ~50 份、Ta2〇54 ~8 份、Ti023 ~5 份、Zr022 ~ 4份和P2〇54~8份。2. 如權利要求1所述的一種教學用微晶玻璃的制備方法，其特征在于:所述制備方法 依次包括以下步驟:1.原料預處理、2.制備坯體、3.高溫燒結、4.冷卻成型、5.低溫燒結、6.加工完成。3. 如權利要求2所述的一種教學用微晶玻璃的制備方法，其特征在于:所述原料預處理 步驟為:將Nb2〇 5、Al2〇3、Ta2〇5和Ti0 2攪拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到1800 ~1900°C的窯爐中，燒制0.5小時，取出后烘干并粉碎備用； 將Si02、0Sr和Zr02攪拌均勻并粉碎呈粉末狀，將混合后的粉末放入到2000~2100°C的 窯爐中，燒制〇. 5小時，取出后烘干并粉碎備用。4. 如權利要求2所述的一種教學用微晶玻璃的制備方法，其特征在于:所述制備坯體步 驟為:將預處理后的原料和P2〇 5混合均勻后加入PVA作為粘結劑，研磨造粒，將造粒好的粉料 干壓成型，再將坯體做冷等靜壓，冷等靜壓的壓力為350~400MPa，保壓時間為lmin。5. 如權利要求2所述的一種教學用微晶玻璃的制備方法，其特征在于:所述高溫燒結： 將冷等靜壓后的坯體置于箱式高溫爐中煅燒排除粘結劑，然后將坯體在1600~1650Γ下煅 燒0.5小時，升溫速度為300~350 °C每小時。6. 如權利要求2所述的一種教學用微晶玻璃的制備方法，其特征在于:所述低溫燒結： 將冷卻成型步驟制備的牙齒在900~1000°C下保溫0.5小時，升溫速度為250~300°C每小 時。
【文檔編號】C03C10/00GK106082672SQ201610417554
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610417554.0, CN 106082672 A, CN 106082672A, CN 201610417554, CN-A-106082672, CN106082672 A, CN106082672A, CN201610417554, CN201610417554.0
【發明人】段海云
【申請人】山東智匯專利運營有限公司