本发明涉及玻璃烧制,尤其涉及一种将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺及所得蓝宝石玻璃。
背景技术:
1、玻璃是一种较为透明的固体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料,玻璃制品是采用玻璃为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称;广泛应用于建筑、日用、医疗、化学、家居等领域。为了提高玻璃的美观性,满足大众人群审美提高的要求,通常将蓝宝石与玻璃结合制备得到含有蓝宝石的玻璃。目前的主流方法是,在玻璃制备成型后再镶嵌蓝宝石,或者将蓝宝石与玻璃料混合进行烧制,在混合的过程中添加表面活性剂以增加蓝宝石和玻璃的结合强度。
2、但是现有的蓝宝石玻璃存在蓝宝石与玻璃结合强度低,蓝宝石玻璃的力学性能差,不能在保证美观性的同时保证较高的力学性能。因此,本领域亟需发展一种同时保证美观性和力学性能的蓝宝石玻璃。
技术实现思路
1、本发明的目的为提供一种将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺及所得蓝宝石玻璃,以解决现有的蓝宝石玻璃存在蓝宝石与玻璃结合强度低,蓝宝石玻璃的力学性能差,不能在保证美观性的同时保证较高的力学性能的问题。
2、为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、本发明提供了一种将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,包括如下步骤:
4、(1)将蓝宝石粉末和金刚石悬浮液混合后研磨处理,得到混合物;
5、(2)将混合物顺次进行等离子体处理和类金刚石膜化学气相沉积,得到包覆类金刚石膜的混合物;
6、(3)将高硼硅玻璃料和包覆类金刚石膜的混合物混合后顺次经热熔和成型,得到蓝宝石玻璃;
7、蓝宝石粉末的粒径为50~100μm。
8、作为优选,所述蓝宝石粉末为天然蓝宝石粉末;所述金刚石悬浮液的质量分数为5~15%,金刚石悬浮液中金刚石的粒径为40~80μm。
9、作为优选,所述蓝宝石粉末和金刚石悬浮液的质量体积比为1~2g:10~15ml。
10、作为优选,所述研磨处理在超声条件下进行,超声的频率为30~60khz,研磨处理的时间为2~10min。
11、作为优选,对研磨处理所得产物顺次进行离心、洗涤和干燥,得到混合物;离心的转速为5000~8000r/min;洗涤所用试剂为乙醇;干燥的温度为50~70℃,干燥的时间为5~30min。
12、作为优选,所述等离子体处理的温度为900~1200℃,等离子体处理的时间为5~10min。
13、作为优选,所述类金刚石膜化学气相沉积的参数如下:气压为5~20kpa;碳源为甲烷;形核过程中,碳源的浓度为2~5%,形核的时间为5~20min;生长过程中,碳源的浓度为0.5~2%,生长的时间为3~8h。
14、作为优选,所述高硼硅玻璃料和包覆类金刚石膜的混合物的质量比为1:0.03~0.05。
15、作为优选,所述热熔的温度为1800~2000℃;所述成型为滴料成型。
16、本发明还提供了所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺所得到的蓝宝石玻璃。
17、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明有益效果如下:
18、(1)本发明将金刚石和蓝宝石粉末混合,其中金刚石既能起到对蓝宝石粉末进行研磨的作用,提高后续化学气相沉积的成膜质量,还可以与蓝宝石粉末复合作用于高硼硅玻璃中,提高高硼硅玻璃的力学性能;
19、(2)本发明对金刚石和蓝宝石粉末的混合物进行化学气相沉积在粉体表面形成类金刚石膜,在高温热熔的过程中,金刚石和类金刚石膜表面的碳原子会发生化学反应,使得玻璃和金刚石界面处以及玻璃和类金刚石膜界面处形成si-o-c键,进一步增加金刚石和蓝宝石粉末与玻璃的结合强度,避免了金刚石和蓝宝石粉末易脱落造成玻璃力学性能下降的问题;
20、(3)本发明通过控制热熔的温度,降低了高硼硅玻璃和蓝宝石粉末的脆性,进一步提高了所得蓝宝石玻璃的力学性能;
21、(4)本发明所述工艺简单,所得蓝宝石玻璃既具有美观性,同时还具有优异的力学性能。
1.一种将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述蓝宝石粉末为天然蓝宝石粉末;所述金刚石悬浮液的质量分数为5~15%,金刚石悬浮液中金刚石的粒径为40~80μm。
3.根据权利要求1或2所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述蓝宝石粉末和金刚石悬浮液的质量体积比为1~2g:10~15ml。
4.根据权利要求3所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述研磨处理在超声条件下进行,超声的频率为30~60khz,研磨处理的时间为2~10min。
5.根据权利要求1、2或4所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,对研磨处理所得产物顺次进行离心、洗涤和干燥,得到混合物;离心的转速为5000~8000r/min;洗涤所用试剂为乙醇;干燥的温度为50~70℃,干燥的时间为5~30min。
6.根据权利要求5所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述等离子体处理的温度为900~1200℃,等离子体处理的时间为5~10min。
7.根据权利要求6所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述类金刚石膜化学气相沉积的参数如下:气压为5~20kpa;碳源为甲烷;形核过程中,碳源的浓度为2~5%,形核的时间为5~20min;生长过程中,碳源的浓度为0.5~2%,生长的时间为3~8h。
8.根据权利要求7所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述高硼硅玻璃料和包覆类金刚石膜的混合物的质量比为1:0.03~0.05。
9.根据权利要求6~8任一项所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺,其特征在于,所述热熔的温度为1800~2000℃;所述成型为滴料成型。
10.权利要求1~9任一项所述将蓝宝石和金刚石复合烧入玻璃中的工艺所得到的蓝宝石玻璃。