CN110627365A - 一种透明的强化玻璃陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种透明的强化玻璃陶瓷及其制备方法，强化玻璃陶瓷的张应力线密度为40000MPa/mm～80000MPa/mm，应力层深度大于100μm，CS_50值为100MPa～300MPa，表面压应力大于或等于500Mpa，玻璃陶瓷中晶体的平均晶体尺寸范围为5nm～60nm，主晶相为β石英固溶体及氧化锆晶体中的至少一种，晶体占强化玻璃陶瓷的质量百分比范围为20％～60％，可见光平均透过率大于或等于90％，雾度小于或等于0.2％。本发明玻璃陶瓷具有紧固的网络结构，拥有较高的机械强度、较低的介电损耗，较高的可见光透过率。采用化学离子交换，可得到高水平的深层应力，使玻璃陶瓷具有高水平的抗跌落能力。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃生产制造技术领域，尤其涉及一种透明的强化玻璃陶 瓷及其制备方法。
背景技术
目前智能手机上的屏幕保护材料大多为化学强化玻璃材料，近年来由 于5G通讯的需求，智能手机金属后盖材料逐渐被陶瓷、玻璃等材料取代， 由于陶瓷盖板工艺良品率低，成本高，目前各大厂商后盖材料均为玻璃。 如此，智能手机外表面已绝大部分被玻璃材料覆盖，则对于玻璃保护盖板 的强度提出更高的要求。目前保护玻璃盖板主流产品为锂铝硅化学强化玻 璃，其可进行钾-钠离子钠-锂离子二元离子交换，以盐浴大碱金属离子交换玻璃中的小碱金属离子，形成体积差，最终形成复合压应力，是目前具有 最高机械强度的强化玻璃。
随着人们对手机抗摔能力要求越来越高，单纯的锂铝硅化学强化玻璃 已经不能满足需要。
玻璃陶瓷属于玻璃材料技术前沿的新材料，具有更高的物理机械性能， 是通过调整料方及热处理工艺，在玻璃内部整体形成多纳米或微米晶体。 但是目前市场上玻璃陶瓷虽然机械性能较佳，但多为高失透材料，可见光 透过率差，不能满足电子显示产品的高透过率，及雾度等的要求。
玻璃陶瓷本身结构稳定，化学离子强化过程，存在交换速度慢、强化 深度浅等问题，强化后的玻璃陶瓷性能提高有限。这就需要对料方整体进 行设计、有效控制晶体类型、尺寸和晶体比例。并且要得到化学强化后高 强度安全性玻璃陶瓷，还需要控制玻璃陶瓷内部张应力在合理范围。
另外，电子产品在跌落过程中，玻璃表面受到外力局部碰撞、挤压会 形成大小不一的粗糙凹坑。强化后玻璃表面深度为50μm内的CS值决定了 凹坑形成的深度以及凹坑进一步扩展导致开裂的可能性。这也需要我们进 一步控制CS_50(强化后玻璃表面深度为50μm内的压应力值)值的大小来 增强玻璃/玻璃陶瓷的抗跌落性能。
因此，现有技术存在不足，需要改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种透明的强化玻璃陶瓷 及其制备方法。
本发明的技术方案如下：提供一种透明的强化玻璃陶瓷，前体玻璃经 过陶瓷化形成玻璃陶瓷，所述玻璃陶瓷再经过化学离子交换强化制备出所 述强化玻璃陶瓷，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在 40000MPa/mm～80000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷CS_50值为 100MPa～300MPa，表面压应力大于或等于500Mpa，所述强化玻璃陶瓷应 力层深度大于100μm，所述玻璃陶瓷具有平均晶体尺寸范围为5nm～60nm 的晶体，所述晶体的主晶相为β-石英固溶体及氧化锆晶体中的至少一种， 所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为20％～60％，所述玻璃陶瓷为 无色的，且在厚度为1mm时可见光平均透过率大于或等于90％，雾度小于 或等于0.2％。
进一步地，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在 50000MPa/mm～70000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷CS-50值为 100MPa～200MPa，表面压应力大于或等于650Mpa，所述强化玻璃陶瓷应 力层深度大于120μm，所述晶体的平均晶体尺寸范围为10nm～40nm，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为20wt％～50wt％，此时1mm厚的 所述玻璃陶瓷的可见光平均透过率大于或等于90.5％，雾度小于或等于 0.15％。
进一步地，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在50000MPa/mm～60000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷CS_50值为 120MPa～150MPa，表面压应力大于或等于800Mpa，所述晶体的平均晶体 尺寸范围为15nm～30nm，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为30wt％～50wt％。
进一步地，所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含：
55％～72％的SiO2；
12％～25％的Al2O3；
0～8％的Na2O；
8％～18％的Li2O；
0～8％的P2O5或B2O3；
0.5％～4％的ZrO2
0～1％的SnO2
0～5％的稀土氧化物。
进一步地，所述0～5％的稀土氧化物为La2O3、Tm2O3、Ta2O5、CeO2中的一种或几种。
进一步地，所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含：
60％～70％的SiO2；
15％～22％的Al2O3；
2％～5％的Na2O；
10％～15％的Li2O；
2％～5％的P2O5或B2O3；
1％～3％的ZrO2；
0～0.5％的SnO2。
进一步地，所述前体玻璃以摩尔百分比计还包括：0～6％的至少一种氧 化物，所述氧化物为MgO、ZnO、TiO2。
进一步地，所述强化玻璃陶瓷的杨氏模量大于82GPa，维氏硬度大于680kgf/mm2。
进一步地，所述强化玻璃陶瓷在室温和频率为1.8GHz下的介电损耗角 正切小于或等于8.5×10-3。
本发明还提供一种制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将原料配合物配制并熔化形成玻璃液；
步骤S2，将所述步骤S1制备的玻璃液形成前体玻璃；
步骤S3，对所述步骤S2形成的前体玻璃首先进行核化处理，再进行晶 化处理，制备出玻璃陶瓷；
步骤S4，对所述步骤S3形成的玻璃陶瓷置于包含NaNO3、LiNO3和/ 或KNO3的混合盐浴中进行单次或多次离子交换，制备出强化玻璃陶瓷。
进一步地，所述步骤S2中通过压延法、或浮法、或溢流法、或浇注法 工艺将玻璃液形成前体玻璃。
进一步地，所述步骤S3中核化处理的升温速率为1℃～10℃/min，核化 温度范围为600℃～750℃，核化时间为30min～300min，晶化处理的升温速 率为1℃～10℃/min，晶化温度范围为700℃～850℃，晶化时间为0～200min；
进一步地，所述步骤S4中离子交换温度为400℃～550℃，离子交换总 时间为2h～20h。
采用上述方案，本发明的透明强化玻璃陶瓷具有高结晶度、纳米晶体 以及高水平的深层应力。高结晶度、纳米晶体可以保证玻璃陶瓷具有更紧 固的网络结构，从而拥有较高的机械强度、较低的介电损耗，并且具有较 高的可见光透过率。采用化学离子交换，可以得到高水平的深层应力，使 得玻璃陶瓷具有高水平的抗跌落能力。前体玻璃成分中的Al2O3和Li2O高、 Na2O含量低，高含量的Al2O3使得玻璃陶瓷具有紧固的网络结构，并且可 以有效控制晶体生长速度，较高含量的Li2O，可以增加前体玻璃晶化倾向； 而较低的Na2O可以进一步降低玻璃陶瓷的介电损耗。该玻璃陶瓷适用于电 子显示设备的盖板保护领域，尤其适合5G通讯要求的低介电常数保护材 料。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例中未注明具体 技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说 明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的 常规产品。
本发明提供一种透明的强化玻璃陶瓷，前体玻璃经过陶瓷化形成玻璃 陶瓷，所述玻璃陶瓷再经过化学离子交换强化制备出所述强化玻璃陶瓷， 所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在40000MPa/mm～80000MPa/mm范围 内，进一步优选为50000MPa/mm～70000MPa/mm，更进一步优选为 50000MPa/mm～60000MPa/mm；所述强化玻璃陶瓷的CS_50值为 100MPa～300MPa，进一步优选100MPa～200MPa，更进一步优选 120MPa～150MPa；表面压应力大于或等于500Mpa，进一步优选大于或等 于650Mpa，更近一步优选大于或等于800Mpa；所述强化玻璃陶瓷应力层 深度大于100μm，进一步优选大于120μm；所述玻璃陶瓷具有平均晶体尺寸范围为5nm～60nm的晶体，进一步优选10nm～40nm，更进一步优选 15nm～30nm；所述晶体的主晶相为β-石英固溶体及氧化锆晶体中的至少一 种，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为20％～60％，进一步优选 20wt％～50wt％，更进一步优选30wt％～50wt％；所述玻璃陶瓷为无色的，且 在厚度为1mm时可见光平均透过率大于或等于90％，进一步优选大于或等 于90.5％，雾度小于或等于0.2％，进一步优选小于或等于0.15％。
所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含55％～72％的SiO2， 12％～25％的Al2O3，0％～8％的Na2O3，8％～18％的Li2O，0～8％的P2O5或B2O3， 0.5％～4％的ZrO2，0～1％的SnO2，0～5％的稀土氧化物，所述0～5％的稀土 氧化物为La2O3、Tm2O3、Ta2O5、CeO2中的一种或几种。所述前体玻璃以 摩尔百分比计还包括：0～6％的至少一种氧化物，所述氧化物为MgO、ZnO、TiO2。具体地，本实施例中，所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含60％～70％的SiO2，15％～22％的Al2O3，2％～5％的Na2O3，10％～15％的Li2O， 2～5％的P2O5或B2O3，1～3％的ZrO2，0～0.5％的SnO2。所述强化玻璃陶瓷 的杨氏模量大于82GPa，维氏硬度大于680kgf/mm2。所述强化玻璃陶瓷在 室温和频率为1.8GHz下的介电损耗角正切小于或等于8.5×10-3，从而降低 玻璃陶瓷对信号传输速度及信号强度的影响。前体玻璃成分中的Al2O3和 Li2O高、Na2O含量低，高含量的Al2O3使得玻璃陶瓷具有紧固的网络结构， 并且可以有效控制晶体生长速度，较高含量的Li2O，可以增加前体玻璃晶 化倾向；而较低的Na2O可以进一步降低玻璃陶瓷的介电损耗。该玻璃陶瓷 适用于电子显示设备的盖板保护领域，尤其适合5G通讯要求的低介电常数 保护材料。
本发明还提供一种制备如上所述的透明的强化玻璃陶瓷的方法，包括 连续进行的以下步骤：
步骤S1，将原料配合物配制并熔化形成玻璃液；
步骤S2，将所述步骤S1制备的玻璃液形成前体玻璃。其中通过压延法、 或浮法、或溢流法、或浇注法工艺将玻璃液形成玻璃板。具体地，本发明 中采用的压延法工艺、或浮法工艺、或溢流法、或浇注法工艺均采用现有 技术即可。
步骤S3，对所述步骤S2形成的前体玻璃首先进行核化处理，再进行晶 化处理，制备出玻璃陶瓷。其中核化处理的升温速率为1℃～10℃/min， 核化温度范围为600℃～750℃，核化时间为30min～300min，晶化处理的升 温速率为1℃～10℃/min，晶化温度范围为700℃～850℃，晶化时间为 0～200min。
步骤S4，对所述步骤S3形成的玻璃陶瓷置于包含NaNO3、LiNO3和/ 或KNO3的混合盐浴中进行单次或多次离子交换，制备出强化玻璃陶瓷。 其中，离子交换温度为400℃～550℃，离子交换总时间为2h～20h。对所述 步骤S3制备得到的玻璃陶瓷进一步进行化学离子交换强化处理，提高玻璃 陶瓷的机械强度，使玻璃陶瓷的抗跌落性能进一步提高。
下面列举具体实施例对本发明提供的制备方法做进一步更详细的说 明，但并不以任何方式限定发明的保护范围。
实施例1至实施例6中的前体玻璃的配方如下表：
实施例1至实施例6中各实施例透明的强化玻璃陶瓷的制备工艺及条 件参数如下表：
实施例1至实施例6中前体玻璃基板、玻璃陶瓷及强化玻璃陶瓷的特 性对比表：
需要补充说明的是：本发明利用日本ORIHARA公司制造波导光应力 仪FSM-6000LE和散射光SLP-1000应力仪分别测试强化样品表面压应力和 压应力深度。介电常数的测试方法为常规测试方法，采用现有技术即可。
以实施例1为例做进一步分析：
制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，包括连续进行的以下步骤：
步骤S1，根据实施例1中的配方将原料配合物配制好并熔化形成玻璃 液。
步骤S2，将所述步骤S1制备的玻璃液形成前体玻璃。其中通过溢流法 将玻璃液形成玻璃板，具体前体玻璃的厚度为0.7mm。
步骤S3，对所述步骤S2形成的前体玻璃首先进行热处理形成玻璃陶 瓷，其中热处理的升温速率为5℃/min，温度为700℃，时间为120min。 玻璃陶瓷中平均晶体尺寸为10nm，其中晶体占玻璃陶瓷的质量百分比为 20％。
步骤S4，对所述步骤S3形成的玻璃陶瓷首先置于包含90wt％的NaNO3和10wt％的KNO3的混合盐浴中进行第一次离子交换，具体离子交换的温 度为430℃，交换时间为4h；再置于包含5wt％的NaNO3、94wt％的KNO3及1wt％的LiNO3的混合盐浴中进行第二次离子交换，具体离子交换的温度 为440℃，交换时间为2h，制备出强化玻璃陶瓷。强化玻璃陶瓷的张应力 线密度为60000MPa/mm，强化玻璃陶瓷CS_50值为140MPa，表面压应力 为600Mpa，强化玻璃陶瓷应力层深度为115μm，玻璃陶瓷为无色的，且在 厚度为1mm时可见光平均透过率大于或等于91.0％，雾度为0.1％，强化玻 璃陶瓷的维氏硬度为720kgf/mm2，弹性模量为83GPa。对所述步骤S3制备 得到的玻璃陶瓷进一步进行化学离子交换强化处理，提高玻璃陶瓷的机械 强度，使玻璃陶瓷的抗跌落性能进一步提高。强化玻璃陶瓷在室温和频率 为1.8GHz下的介电损耗角正切为7.8×10-3，从而降低玻璃陶瓷对信号传输 速度及信号强度的影响。
以实施例6为例做进一步分析：
制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，包括连续进行的以下步骤：
步骤S1，根据实施例6中的配方将原料配合物配制好并熔化形成玻璃 液。
步骤S2，将所述步骤S1制备的玻璃液形成前体玻璃。其中通过压延法 将玻璃液形成玻璃板，具体前体玻璃的厚度为0.7mm。
步骤S3，对所述步骤S2形成的前体玻璃首先进行核化处理，再进行晶 化处理，制备出玻璃陶瓷。其中核化处理的升温速率为5℃/min，核化温 度为650℃，核化时间为30min，晶化处理的升温速率为5℃/min，晶化温 度为800℃，晶化时间为30min。玻璃陶瓷中平均晶体尺寸为30nm，其中 晶体占玻璃陶瓷的质量百分比为60％。
步骤S4，对所述步骤S3形成的玻璃陶瓷首先置于包含80wt％的NaNO3和20wt％的KNO3的混合盐浴中进行第一次离子交换，具体离子交换的温 度为480℃，交换时间为3h；再置于包含纯KNO3盐浴中进行第二次离子交 换，具体离子交换的温度为480℃，交换时间为2h，制备出强化玻璃陶瓷。 强化玻璃陶瓷的张应力线密度为45000MPa/mm，强化玻璃陶瓷CS_50值为 105MPa，表面压应力为550Mpa，强化玻璃陶瓷应力层深度为130μm，玻 璃陶瓷为无色的，且在厚度为1mm时可见光平均透过率大于或等于90.9％， 雾度为0.12％，强化玻璃陶瓷的维氏硬度为750kgf/mm2，弹性模量为86GPa。 对所述步骤S3制备得到的玻璃陶瓷进一步进行化学离子交换强化处理，提 高玻璃陶瓷的机械强度，使玻璃陶瓷的抗跌落性能进一步提高。强化玻璃 陶瓷在室温和频率为1.8GHz下的介电损耗角正切为7.9×10-3，从而降低玻 璃陶瓷对信号传输速度及信号强度的影响。
综上所述，本发明的透明强化玻璃陶瓷具有高结晶度、纳米晶体以及 高水平的深层应力。高结晶度、纳米晶体可以保证玻璃陶瓷具有更紧固的 网络结构，从而拥有较高的机械强度、较低的介电损耗，并且具有较高的 可见光透过率。采用化学离子交换，可以得到高水平的深层应力，使得玻 璃陶瓷具有高水平的抗跌落能力。前体玻璃成分中的Al2O3和Li2O高、Na2O 含量低，高含量的Al2O3使得玻璃陶瓷具有紧固的网络结构，并且可以有效 控制晶体生长速度，较高含量的Li2O，可以增加前体玻璃晶化倾向；而较 低的Na2O可以进一步降低玻璃陶瓷的介电损耗。该玻璃陶瓷适用于电子显 示设备的盖板保护领域，尤其适合5G通讯要求的低介电常数保护材料。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，前体玻璃经过陶瓷化形成玻璃陶瓷，所述玻璃陶瓷再经过化学离子交换强化制备出强化玻璃陶瓷，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在40000MPa/mm～80000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷的CS_50值为100MPa～300MPa，表面压应力大于或等于500Mpa，所述强化玻璃陶瓷应力层深度大于100μm，所述玻璃陶瓷具有平均晶体尺寸范围为5nm～60nm的晶体，所述晶体的主晶相为β-石英固溶体及氧化锆晶体中的至少一种，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为20％～60％，所述玻璃陶瓷为无色的，且在厚度为1mm时可见光平均透过率大于或等于90％，雾度小于或等于0.2％。
2.根据权利要求1所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在50000MPa/mm～70000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷的CS_50值为100MPa～200MPa，表面压应力大于或等于650Mpa，所述强化玻璃陶瓷应力层深度大于120μm，所述晶体的平均晶体尺寸范围为10nm～40nm，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为20wt％～50wt％，此时1mm厚的所述玻璃陶瓷的可见光平均透过率大于或等于90.5％，雾度小于或等于0.15％。
3.根据权利要求1所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的张应力线密度在50000MPa/mm～60000MPa/mm范围内，所述强化玻璃陶瓷的CS-50值为120MPa～150MPa，表面压应力大于或等于800Mpa，所述晶体的平均晶体尺寸范围为15nm～30nm，所述晶体占所述玻璃陶瓷的质量百分比范围为30wt％～50wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含：
55％～72％的SiO2；
12％～25％的Al2O3；
0％～8％的Na2O；
8％～18％的Li2O；
0～8％的P2O5或B2O3；
0.5％～4％的ZrO2；
0～1％的SnO2；
0～5％的稀土氧化物。
5.根据权利要求4所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述0～5％的稀土氧化物为La2O3、Tm2O3、Ta2O5、CeO2中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述前体玻璃的组成中以摩尔百分比计包含：
60％～70％的SiO2；
15％～22％的Al2O3；
2％～5％的Na2O；
10％～15％的Li2O；
2％～5％的P2O5或B2O3；
1％～3％的ZrO2；
0～0.5％的SnO2。
7.根据权利要求4所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述前体玻璃以摩尔百分比计还包括：0～6％的至少一种氧化物，所述氧化物为MgO、ZnO、TiO2。
8.根据权利要求1所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷的杨氏模量大于82GPa，维氏硬度大于680kgf/mm2。
9.根据权利要求1所述的透明的强化玻璃陶瓷，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷在室温和频率为1.8GHz下的介电损耗角正切小于或等于8.5×10-3。
10.一种制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将原料配合物配制并熔化形成玻璃液；
步骤S2，将所述步骤S1制备的玻璃液形成前体玻璃；
步骤S3，对所述步骤S2形成的前体玻璃首先进行核化处理，再进行晶化处理，制备出玻璃陶瓷；
步骤S4，对所述步骤S3形成的玻璃陶瓷置于包含NaNO3、LiNO3和/或KNO3的混合盐浴中进行单次或多次离子交换，制备出强化玻璃陶瓷。
11.根据权利要求10所述的制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤S2中通过压延法、或浮法、或溢流法、或浇注法工艺将玻璃液形成前体玻璃。
12.根据权利要求10所述的制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤S3中核化处理的升温速率为1℃～10℃/min，核化温度范围为600℃～750℃，核化时间为30min～300min，晶化处理的升温速率为1℃～10℃/min，晶化温度范围为700℃～850℃，晶化时间为0min～200min。
13.根据权利要求10所述的制备透明的强化玻璃陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤S4中离子交换温度为400℃～550℃，离子交换总时间为2h～20h。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111393028A (zh) * | 2020-03-29 | 2020-07-10 | 重庆两江新区夏美西科技合伙企业(有限合伙) | 一种具有局部增强结构的玻璃及其加工方法 |
| CN111777320A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-10-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种利用高温共聚焦显微镜系统实时观察微晶玻璃析晶及晶体生长的方法 |
| CN112408803A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-02-26 | 河北光兴半导体技术有限公司 | 一种晶种增韧锂铝硅酸微晶玻璃复合材料及其制备方法 |
| CN113387586A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-09-14 | 成都光明光电股份有限公司 | 微晶玻璃、微晶玻璃制品及其制造方法 |
| CN113402172A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-09-17 | 成都光明光电有限责任公司 | 玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品 |
| WO2021249032A1 (zh) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | 科立视材料科技有限公司 | 一种具有深层高压应力的强化微晶玻璃及其制备方法 |
| JP7074269B1 (ja) * | 2020-08-21 | 2022-05-24 | Ａｇｃ株式会社 | 化学強化ガラスおよび結晶化ガラス並びにそれらの製造方法 |
| CN115485249A (zh) * | 2020-04-30 | 2022-12-16 | Ａｇｃ株式会社 | 玻璃、化学强化玻璃和电子设备 |
| CN115959831A (zh) * | 2021-07-08 | 2023-04-14 | 荣耀终端有限公司 | 素微晶玻璃、化学强化微晶玻璃及其制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110002760A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN110040982A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-07-23 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 具有复合应力优势的化学强化玻璃及其制备方法与应用 |
| CN110104955A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-09 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 一种可化学强化的自结晶玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN110104954A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-09 | 科立视材料科技有限公司 | 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷 |
| CN110128010A (zh) * | 2014-05-13 | 2019-08-16 | 康宁股份有限公司 | 透明玻璃-陶瓷制品,玻璃-陶瓷前体玻璃及其形成方法 |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201910913603.3A patent/CN110627365B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110128010A (zh) * | 2014-05-13 | 2019-08-16 | 康宁股份有限公司 | 透明玻璃-陶瓷制品,玻璃-陶瓷前体玻璃及其形成方法 |
| CN110002760A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN110040982A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-07-23 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 具有复合应力优势的化学强化玻璃及其制备方法与应用 |
| CN110104955A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-09 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 一种可化学强化的自结晶玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN110104954A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-09 | 科立视材料科技有限公司 | 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111393028B (zh) * | 2020-03-29 | 2022-09-06 | 重庆鑫景特种玻璃有限公司 | 一种具有局部增强结构的玻璃及其加工方法 |
| CN111393028A (zh) * | 2020-03-29 | 2020-07-10 | 重庆两江新区夏美西科技合伙企业(有限合伙) | 一种具有局部增强结构的玻璃及其加工方法 |
| CN111777320A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-10-16 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种利用高温共聚焦显微镜系统实时观察微晶玻璃析晶及晶体生长的方法 |
| CN115485249A (zh) * | 2020-04-30 | 2022-12-16 | Ａｇｃ株式会社 | 玻璃、化学强化玻璃和电子设备 |
| WO2021249032A1 (zh) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | 科立视材料科技有限公司 | 一种具有深层高压应力的强化微晶玻璃及其制备方法 |
| JP7074269B1 (ja) * | 2020-08-21 | 2022-05-24 | Ａｇｃ株式会社 | 化学強化ガラスおよび結晶化ガラス並びにそれらの製造方法 |
| JP2022103233A (ja) * | 2020-08-21 | 2022-07-07 | Ａｇｃ株式会社 | 化学強化ガラスおよび結晶化ガラス並びにそれらの製造方法 |
| JP7327570B2 (ja) | 2020-08-21 | 2023-08-16 | Ａｇｃ株式会社 | 化学強化ガラスおよび結晶化ガラス並びにそれらの製造方法 |
| CN112408803A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-02-26 | 河北光兴半导体技术有限公司 | 一种晶种增韧锂铝硅酸微晶玻璃复合材料及其制备方法 |
| CN115959831A (zh) * | 2021-07-08 | 2023-04-14 | 荣耀终端有限公司 | 素微晶玻璃、化学强化微晶玻璃及其制备方法与应用 |
| CN113402172A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-09-17 | 成都光明光电有限责任公司 | 玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品 |
| CN113387586A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-09-14 | 成都光明光电股份有限公司 | 微晶玻璃、微晶玻璃制品及其制造方法 |
| CN113402172B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-09-22 | 成都光明光电有限责任公司 | 玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品 |
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