CN110981188B - 无机化学强化玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及强化玻璃领域，公开了一种无机化学强化玻璃及其制备方法和应用。所述无机化学强化玻璃是通过原始玻璃经化学强化而得的具有表面压缩应力层的玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；所述原始玻璃中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2，所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500。通过上述技术方案，本发明提升了无机化学强化玻璃的强度，使得玻璃在强度提升的基础上，提高抗跌落性能，本发明的整机的砂纸跌落测试效果优异，砂纸跌落高度为175‑200cm。

Description

无机化学强化玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及强化玻璃技术领域，具体涉及一种无机化学强化玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
目前，通过离子交换的无机化学强化玻璃广泛应用于智能手机、平板电脑等移动智能设备和触摸屏。近年来，随着设备的大屏化，轻薄化，对保护用离子交换玻璃的强度要求愈加严苛。
评价玻璃强度的方法也从落球冲击测试逐步过渡到整机的砂纸跌落测试。
目前，市面上的无机化学强化玻璃经过一次或者二次离子交换后，虽然强度得到了大幅度地提升，但整机的砂纸跌落测试效果仍然一般。因此，玻璃强度如何提升又回归到玻璃本体上来。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有强化后的玻璃整机的砂纸跌落测试效果一般的缺陷，提供一种无机化学强化玻璃及其制备方法和应用，该无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，抗跌落性能优于现有玻璃。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种无机化学强化玻璃，所述无机化学强化玻璃是通过原始玻璃经化学强化而得的具有表面压缩应力层的玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；
所述原始玻璃中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2，
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
优选，Ed大于7650。
优选地，基于所述原始玻璃的总量，所述原始玻璃中含有以质量百分数计的57.6-60.8％的SiO2，19.5-22％的Al2O3，9-11.5％的Na2O，0.5-2.3％的K2O，2.8-5.2％的MgO，4.2-7.2％的Li2O，1.8-4.2％的ZrO2；
更优选含有，57.6-59.5％的SiO2，19.5-21％的Al2O3，9-11％的Na2O，0.5-1.4％的K2O，2.8-4.2％的MgO，4.2-6.5％的Li2O，1.8-3.2％的ZrO2；
优选地，所述原始玻璃中不含有P2O5和CaO。
优选地，所述原始玻璃中Li2O/(SiO2+Al2O3)的比值不大于0.1；
优选地，所述原始玻璃中Li2O/(Na2O+K2O)的比值不大于0.9。
优选地，所述表面压缩应力层的深度为110μm以上。
优选地，所述表面压缩应力层自表面起深度为2μm处的压缩应力值CS2为700MPa以上，自表面起深度为110μm处的压缩应力值CS110为10MPa以上。
进一步地，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；所述无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa·s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa·s时的温度T4为950-1180℃。
本发明第二方面提供一种无机化学强化玻璃的制备方法，包含：将制备所述无机化学强化玻璃的原料混合后，依次进行熔融、成型、退火冷却、切割得到原始玻璃；
将原始玻璃放入强化液中进行化学强化，得到具有表面压缩应力层的无机化学强化玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；其中，所述化学强化的过程至少包含锂钠交换和钠钾交换；
所述原料中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2，
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述原料中SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
优选，Ed大于7650。
优选地，基于所述原料的总量，所述原料含有以质量百分数计的57.6-60.8％的SiO2，19.5-22％的Al2O3，9-11.5％的Na2O，0.5-2.3％的K2O，2.8-5.2％的MgO，4.2-7.2％的Li2O，1.8-4.2％的ZrO2；
优选含有57.6-59.5％的SiO2，19.5-21％的Al2O3，9-11％的Na2O，0.5-1.4％的K2O，2.8-4.2％的MgO，4.2-6.5％的Li2O，1.8-3.2％的ZrO2。
优选地，所述原料中不含有P2O5和CaO。
优选地，所述原料中Li2O/(SiO2+Al2O3)的比值不大于0.1；
更优选地，所述原料中Li2O/(Na2O+K2O)的比值不大于0.9。
优选地，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为400-460℃，第一离子交换时间为1-6h；
优选，第一离子交换温度为410-450℃，第一离子交换时间为1.5-4h。
优选地，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-460℃，第二离子交换时间为0.5-3.5h；
优选，第二离子交换温度为410-440℃，第二离子交换时间为0.8-2.5h。
本发明第三方面提供一种所述的制备方法制得的无机化学强化玻璃。
本发明第四方面提供一种所述的无机化学强化玻璃在智能手机、平板电脑、智能穿戴中的应用。
通过上述技术方案，本发明通过限定原始玻璃中各氧化物的含量及整体键强，提升了玻璃的强度，使得玻璃提高了抗跌落性能；本发明的整机的砂纸跌落测试效果优异，砂纸跌落高度为175-200cm。
本发明的其他有益效果在下述具体实施方式中具体说明。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的发明人考虑到，本质上来说，玻璃的强度是由玻璃自身的体系结构和成分决定的，因此，以玻璃体系结构自身及成分的相互作用作为切入点，来研究并得到具有优异抗跌落性能的玻璃。
本发明第一方面提供一种无机化学强化玻璃，所述无机化学强化玻璃是通过原始玻璃经化学强化而得的具有表面压缩应力层的玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；
所述原始玻璃中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2，
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
优选，Ed大于7650。
化学键是表示原子间的作用力，一般分为金属键、共价键、离子键、氢键。本发明人经过研究发现，玻璃的形成也是化学键质点位移，建立新键，调整为具有晶格排列结构的一种微观过程的转变，当离子键和金属键向共价键过渡时，形成由离子-共价、金属-共价混合键所组成的离子时，就容易得到并形成强度稳定的玻璃。
本发明通过限定原始玻璃的氧化物来获得具有一定键强的高强度抗跌落玻璃。本发明进一步发现，当玻璃中各氧化物的化学键的整体键强Ed在满足上述关系式且至少大于7500的条件下，使得整体键强Ed较大，玻璃不易被破坏，此时玻璃内部各种氧化物的晶体难于调整成为有规则的排列，更有利于形成强度稳定的玻璃。
所述无机化学强化玻璃中含有：键强大于102KJ/mol的玻璃网络形成体SiO2，键强为40-80KJ/mol的玻璃网络中间体Al2O3；键强小于40KJ/mol的玻璃网络修饰体，玻璃网络修饰体由Na2O、K2O、Li2O组成。
优选地，基于所述原始玻璃的总量，所述原始玻璃中含有以质量百分数计的57.6-60.8％的SiO2，19.5-22％的Al2O3，9-11.5％的Na2O，0.5-2.3％的K2O，2.8-5.2％的MgO，4.2-7.2％的Li2O，1.8-4.2％的ZrO2；
优选含有57.6-59.5％的SiO2，19.5-21％的Al2O3，9-11％的Na2O，0.5-1.4％的K2O，2.8-4.2％的MgO，4.2-6.5％的Li2O，1.8-3.2％的ZrO2。
优选地，所述原始玻璃中不含有P2O5和CaO。这是由于本发明的发明人发现，玻璃中的P2O5含量过多容易造成玻璃的分相，造成玻璃的化学稳定性、表面抗酸性低下。玻璃中的CaO含量过多使得玻璃的料性变短，脆性增大。
优选地，所述原始玻璃中Li2O/(SiO2+Al2O3)的比值不大于0.1，此范围内，利于提高本发明无机化学强化玻璃的抗跌落性能。本发明中所述的比值均为重量比。
优选地，所述原始玻璃中Li2O/(Na2O+K2O)的比值不大于0.9，此范围内，利于提高本发明无机化学强化玻璃的抗跌落性能。
可选地，所述原始玻璃中不含有B2O3。
可选地，所述原始玻璃中不含有CaO、SrO、BaO中的任一种。
优选地，所述表面压缩应力层的深度为110μm以上。
优选地，所述表面压缩应力层自表面起深度为2μm处的压缩应力值CS2为700MPa以上，自表面起深度为110μm处的压缩应力值CS110为10MPa以上。
进一步地，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa·s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa·s时的温度T4为950-1180℃。
T2和T4均为玻璃生产过程中的重要参数，如果温度T2超过1650℃，则可能出现玻璃难以熔化的现象，因此，所述无机化学强化玻璃温度T2优选为1420-1600℃；如果温度T4超过1180℃，则可能出现玻璃难以成型的现象，因此，所述无机化学强化玻璃温度T4优选为950-1180℃。
本发明第二方面提供一种无机化学强化玻璃的制备方法，包含：将制备所述无机化学强化玻璃的原料混合后，依次进行熔融、成型、退火冷却、切割得到原始玻璃；
将原始玻璃放入强化液中进行化学强化，得到具有表面压缩应力层的无机化学强化玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；其中，所述化学强化的过程至少包含锂钠交换和钠钾交换；
所述原料中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2，
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述原料中SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
优选，Ed大于7650。
优选地，基于所述原料的总量，所述原料含有以质量百分数计的57.6-60.8％的SiO2，19.5-22％的Al2O3，9-11.5％的Na2O，0.5-2.3％的K2O，2.8-5.2％的MgO，4.2-7.2％的Li2O，1.8-4.2％的ZrO2；优选含有57.6-59.5％的SiO2，19.5-21％的Al2O3，9-11％的Na2O，0.5-1.4％的K2O，2.8-4.2％的MgO，4.2-6.5％的Li2O，1.8-3.2％的ZrO2。
优选地，所述原始玻璃中不含有P2O5和CaO。
上述至少包含锂钠交换和钠钾交换的含义为：可以采用一次或多次锂钠交换后再进行一次或多次钠钾交换，优选为采用锂钠交换和钠钾交换依次进行。所述锂钠交换的强化液中NaNO3的质量百分数不低于95％，所述钠钾交换的强化液中KNO3的质量百分数不低于95％；优选地，每次交换中的强化液初始时均为纯硝酸钾或纯硝酸钠的熔融液。
锂钠交换后形成具有深度DOL1的压缩应力层Ⅰ，钠钾交换后形成具有深度为DOL2的压缩应力层Ⅱ，同时压缩应力层Ⅰ的深度DOL1加深，并与压缩应力层Ⅱ形成深度为DOL的表面压缩应力层。
优选地，所述原料中Li2O/(SiO2+Al2O3)的比值不大于0.1；
优选地，所述原料中Li2O/(Na2O+K2O)的比值不大于0.9。
可选地，所述原始玻璃中不含有B2O3。
可选地，所述原始玻璃中不含有CaO、SrO、BaO中的任一种。
优选地，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为400-460℃，第一离子交换时间为1-6h；优选，第一离子交换温度为410-450℃，第一离子交换时间为1.5-4h。
优选地，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-460℃，第二离子交换时间为0.5-3.5h；优选，第二离子交换温度为410-440℃，第二离子交换时间为0.8-2.5h。
所述锂钠交换的强化液中NaNO3的质量百分数不低于95％，所述钠钾交换的强化液中KNO3的质量百分数不低于95％；上述第一强化液优选为纯NaNO3的熔融液，第二强化液优选为纯KNO3的熔融液。
该制备方法中，还可以包含预热等其他常规工艺，其不限于下述的具体实施例；其中，原始玻璃的制备方法和工艺参数均为本领域常用的参数。
本发明第三方面提供一种所述的制备方法制得的无机化学强化玻璃。
该无机强化玻璃具有的组成和结构如上所述，不再赘述。
本发明第四方面提供一种所述的无机化学强化玻璃在智能手机、平板电脑、智能穿戴中的应用。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例和对比例中，所有使用的化合物，若无特别说明，均为市售产品。
以下实施例和对比例所制得的产品性能的测试方法如下：
1、表面压缩应力层深度测试：
压缩应力层Ⅰ深度DOL1通过SLP-2000(散乱光光弹性应力仪)测得；
压缩应力层Ⅱ深度DOL2通过FSM-6000L测得；
表面压缩应力层深度DOL通过常规PMC合成软件拟合FSM-6000L和SLP-2000的数据测得，为常规测试方法；测试样品为10片，取其均值。
2、耐摔性能测试：
通过落摔高度表征玻璃的耐摔性，其测试方法为：
使用型号为XH-YF1000的跌落试验机对玻璃样品进行180目砂纸的面跌落测试，评价其耐摔性能，测试条件为：180目砂纸，186g总重(是指无机化学强化玻璃加手机模型的总质量，相当于186g的带有无机化学强化玻璃板的手机摔下)，基高50cm，每次上升5cm，每高度一次，直至玻璃破裂为止，测试样品为20片，取20片的均值。
3、压缩应力的测试：
采用折原SLP-2000散射光光弹性应力仪对样品的压缩应力进行测试，测试样品为10片，取10片的均值。
4、摩擦系数测试：
采用型号为ST-MC001的摩擦系数测试仪进行静力摩擦系数的测量，测试玻璃样品数量为每种样品5片，取其均值。
5、玻璃样品粘度和生产温度T2、T4的测试：
采用型号为RSV-16RT的粘度计进行T2、T4对应温度的测量，测试玻璃样品数量为每种样品碎玻璃400克。
实施例1-10和对比例1-7
以下实施例和对比例中的原料含量及Ed如下表1、表2所示，测定的无机化学强化玻璃的静力摩擦系数和粘度对应温度如表3所示，化学强化过程的工艺参数以及其性能测试数据如下表4所示。以下实施例和对比例中的制备工艺均相同，具体如下：
无机化学强化玻璃的制备方法为：
1)原始玻璃的制备：
按照各原料的组分比例进行配比，同时，将混合原料装入密封袋，在密封袋内进行混匀，而后倒入铂金坩埚中熔化，熔融，将熔融玻璃液浇注在金属模具中，将玻璃连同金属模具一起放入退火炉内进行精密退火冷却，退火温度为620℃，在此温度下保温时间为40min，再自然降温至100℃，将冷却后的玻璃块进行切片抛光，得到厚度为0.7mm的透明平板原始玻璃。
再通过本领域常用的CNC(计算机数控技术)将原始玻璃板通过切割、磨边后制成140mm×90mm×0.7mm的样品，再用显微镜对其边部进行检查，保证边部崩边尺寸不大于30μm。且制得如表1中每个实施例、对比例各30片。
2)无机强化玻璃的制备：
将上述步骤1)加工好的玻璃样品分别进行下述A-C步骤的处理：
A、一强(即一次化学强化)处理：
将玻璃样品插入钢化架内，再放入预热炉中进行预热，预热从室温开始升温，30min内升至380℃，保温30min完成预热。然后将样品放入纯NaNO3的熔融液中进行锂钠交换化学强化。强化结束后将其转移至温度为380℃的预热炉中，关闭预热炉加热电源，样品在炉内自然降温退火至100℃以下取出；
B、二强(即二次化学强化)处理：
将退火结束后的样品连带钢化架放入纯水中浸泡20min后取出烘干，放入预热炉中从室温开始升温，30min内升至热处理温度380℃，保温30min完成预热。然后将样品放入纯KNO3的熔融液中进行钠钾交换化学强化。强化结束后将样品转移至温度为380℃的预热炉中，关闭预热炉加热电源，样品在炉内自然降温退火至100℃以下取出；
C、第二次强化结束后将样品转移至炉外，待样品冷却至室温后清洗、烘干。
对各实施例和对比例的玻璃样品通过前述测定方法进行各性能测试，每种实施例、对比例各35片，碎玻璃400克，测试结果如下表3和表5所示。
表1各实施例的无机化学强化玻璃的原料组成和键强Ed
Figure BDA0002304994050000101
Figure BDA0002304994050000111
表2各对比例的无机化学强化玻璃的原料组成和键强Ed
编号 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O MgO Li<sub>2</sub>O ZrO<sub>2</sub> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> CaO Li<sub>2</sub>O/(SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) Li<sub>2</sub>O/(Na<sub>2</sub>O+K<sub>2</sub>O) Ed
对比例1 54.2 13.5 10.2 3.6 6.8 5.2 6.5 / / 0.08 0.38 7493
对比例2 61.2 16.8 7.5 1.2 2.2 8.9 2.2 / / 0.11 1.02 8132
对比例3 55.7 23.0 6.5 0.4 5.5 7.6 1.3 / / 0.10 1.10 7748
对比例4 52.8 18.5 8.5 8.2 6.5 3.2 2.3 / / 0.04 0.19 7228
对比例5 59.8 13.5 12.5 3.1 4.5 6.1 0.5 / / 0.08 0.39 7776
对比例6 62.1 9.5 8.5 4.5 6.5 7.0 1.9 / / 0.10 0.54 7981
对比例7 60.5 14.5 13.5 2.5 7.6 1.0 0.4 / / 0.01 0.06 7787
对比例8 59.6 19.8 9.8 0.6 3.2 5.0 2.0 / / 0.06 0.48 7975
对比例9 54.5 18.5 7.7 0.8 6.5 4.1 0.2 4.5 3.2 0.06 0.48 7276
对比例10 61.5 16.2 5.5 0.1 3.9 8.7 0.2 3.8 0.1 0.11 1.55 8028
表3各实施例和对比例的静力摩擦系数和粘度对应温度
Figure BDA0002304994050000112
Figure BDA0002304994050000121
表4各实施例和对比例中的化学强化的条件
编号 第一强化液 一次强化条件 第二强化液 二次强化条件
实施例1 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
实施例2 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
实施例3 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2.5h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
实施例4 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2h 96％KNO<sub>3</sub>、4％NaNO<sub>3</sub> 425℃，1h
实施例5 100％NaNO<sub>3</sub> 410℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
实施例6 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 96％KNO<sub>3</sub>、4％NaNO<sub>3</sub> 425℃，1h
实施例7 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 410℃，2h
实施例8 100％NaNO<sub>3</sub> 410℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 440℃，0.8h
实施例9 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2.5h 96％KNO<sub>3</sub>、4％NaNO<sub>3</sub> 420℃，1h
实施例10 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1h
实施例11 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2h 100％KNO<sub>3</sub> 430℃，1.5h
实施例12 100％NaNO<sub>3</sub> 420℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 420℃，1.5.h
实施例13 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 420℃，0.9h
实施例14 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1h
实施例15 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
实施例16 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
对比例1 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1.5h
对比例2 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，2.5h 100％KNO<sub>3</sub> 420℃，1.5h
对比例3 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1h
对比例4 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 420℃，1h
对比例5 100％NaNO<sub>3</sub> 450℃，4h 96％KNO<sub>3</sub>、4％NaNO<sub>3</sub> 440℃，1h
对比例6 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 425℃，1h
对比例7 100％NaNO<sub>3</sub> 440℃，4h 100％KNO<sub>3</sub> 440℃，1h
对比例8 100％NaNO<sub>3</sub> 420℃，4h / /
对比例9 97％NaNO<sub>3</sub>、3％KNO<sub>3</sub> 390℃，3h 96％KNO<sub>3</sub>、4％NaNO<sub>3</sub> 420℃，0.6h
对比例10 100％NaNO<sub>3</sub> 400℃，3h 100％KNO<sub>3</sub> 400℃，1.5h
表5各实施例和对比例中的产品性能测试
Figure BDA0002304994050000122
Figure BDA0002304994050000131
通过表3可以看出，本发明所有实施例的静力摩擦系数均小于所有对比例，使得该玻璃作为电容式触摸传感器中邻接电极间的结合路径的表面玻璃时，可以有效地降低各邻接电极间电容，减小邻接电极间的距离，增强触控信号，使用户获得良好的触控体验。
通过表5可以看出，本发明中实施例1-16所示各组分的玻璃，其各个性能参数值基本上均高于对比例。对比例8虽然组份含量在本发明的范围内，但是只通过了一次强化，通过砂纸跌落测试可以看出，其抗冲击性能较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (31)

1.一种无机化学强化玻璃，其特征在于，所述无机化学强化玻璃是通过原始玻璃经化学强化而得的具有表面压缩应力层的玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；
所述原始玻璃中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2；
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
所述原始玻璃中不含有P2O5和CaO；
基于所述原始玻璃的总量，所述原始玻璃中含有以质量百分数计的57.6-60.8%的SiO2，19.5-22%的Al2O3，9-11.5%的Na2O，0.5-2.3%的K2O，2.8-5.2%的MgO，4.2-7.2%的Li2O，1.8-4.2%的ZrO2；
所述无机化学强化玻璃通过以下方法制备：
将制备所述无机化学强化玻璃的原料混合后，依次进行熔融、成型、退火冷却、切割得到原始玻璃；将原始玻璃放入强化液中进行化学强化。
2.根据权利要求1所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，Ed大于7650。
3.根据权利要求1所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，基于所述原始玻璃的总量，所述原始玻璃中含有以质量百分数计的57.6-59.5%的SiO2，19.5-21%的Al2O3，9-11%的Na2O，0.5-1.4%的K2O，2.8-4.2%的MgO，4.2-6.5%的Li2O，1.8-3.2%的ZrO2。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述原始玻璃中Li2O /（SiO2+Al2O3）的比值不大于0.1。
5.根据权利要求4所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述原始玻璃中Li2O /（Na2O+K2O）的比值不大于0.9。
6.根据权利要求1-3、5中任意一项所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述表面压缩应力层的深度为110μm以上。
7.根据权利要求4所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述表面压缩应力层的深度为110μm以上。
8.根据权利要求1-3、5、7中任意一项所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述表面压缩应力层自表面起深度为2μm处的压缩应力值CS2为700MPa以上，自表面起深度为110μm处的压缩应力值CS110为10MPa以上。
9.根据权利要求4所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述表面压缩应力层自表面起深度为2μm处的压缩应力值CS2为700MPa以上，自表面起深度为110μm处的压缩应力值CS110为10MPa以上。
10.根据权利要求6所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述表面压缩应力层自表面起深度为2μm处的压缩应力值CS2为700MPa以上，自表面起深度为110μm处的压缩应力值CS110为10MPa以上。
11.根据权利要求1-3、5、7、9-10中任意一项所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；所述无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa･s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa･s时的温度T4为950-1180℃。
12.根据权利要求4所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；所述无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa･s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa･s时的温度T4为950-1180℃。
13.根据权利要求6所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；所述无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa･s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa･s时的温度T4为950-1180℃。
14.根据权利要求8所述的无机化学强化玻璃，其特征在于，所述无机化学强化玻璃的砂纸跌落高度为175-200cm，静力摩擦系数小于0.4；所述无机化学强化玻璃的粘度达到102dPa･s时的温度T2为1420-1600℃，粘度达到104dPa･s时的温度T4为950-1180℃。
15.一种无机化学强化玻璃的制备方法，其特征在于，包含：将制备所述无机化学强化玻璃的原料混合后，依次进行熔融、成型、退火冷却、切割得到原始玻璃；
将原始玻璃放入强化液中进行化学强化，得到具有表面压缩应力层的无机化学强化玻璃，表面压缩应力层沿厚度方向从原始玻璃表面向内延伸；其中，所述化学强化的过程至少包含锂钠交换和钠钾交换；
所述原料中含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO和ZrO2；
所述原始玻璃的整体键强Ed满足下列关系式：
Ed＝ASiO2×111+AAl2O3×42+ANa2O×14+AK2O×6+AMgO×26+ALi2O×38+AZrO2×57，关系式中ASiO2、AAl2O3、ANa2O、AK2O、ALi2O、AMgO、AZrO2分别为所述原料中SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、MgO、ZrO2的质量百分数，Ed大于7500；
所述原料中不含有P2O5和CaO；
基于所述原料的总量，所述原料含有以质量百分数计的57.6-60.8%的SiO2，19.5-22%的Al2O3，9-11.5%的Na2O，0.5-2.3%的K2O，2.8-5.2%的MgO，4.2-7.2%的Li2O，1.8-4.2%的ZrO2。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，Ed大于7650。
17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，基于所述原料的总量，所述原料含有以质量百分数计的57.6-59.5%的SiO2，19.5-21%的Al2O3，9-11%的Na2O，0.5-1.4%的K2O，2.8-4.2%的MgO，4.2-6.5%的Li2O，1.8-3.2%的ZrO2。
18.根据权利要求15-17中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述原料中Li2O /（SiO2+Al2O3）的比值不大于0.1。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述原料中Li2O /（Na2O+K2O）的比值不大于0.9。
20.根据权利要求15-17、19中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为400-460℃，第一离子交换时间为1-6h。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为410-450℃，第一离子交换时间为1.5-4h。
22.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为400-460℃，第一离子交换时间为1-6h。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述锂钠交换的过程包括：将所述原始玻璃中的锂元素与第一强化液中的钠离子进行第一离子交换，第一离子交换温度为410-450℃，第一离子交换时间为1.5-4h。
24.根据权利要求15-17、19、21-23中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-460℃，第二离子交换时间为0.5-3.5h。
25.根据权利要求24所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-440℃，第二离子交换时间为0.8-2.5h。
26.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-460℃，第二离子交换时间为0.5-3.5h。
27.根据权利要求26所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-440℃，第二离子交换时间为0.8-2.5h。
28.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-460℃，第二离子交换时间为0.5-3.5h。
29.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述钠钾交换的过程包括：将经所述锂钠交换而得的玻璃中的钠元素与第二强化液中的钾离子进行第二离子交换，第二离子交换温度为410-440℃，第二离子交换时间为0.8-2.5h。
30.一种权利要求15-29中任意一项所述的制备方法制得的无机化学强化玻璃。
31.一种权利要求1-14和30中任意一项所述的无机化学强化玻璃在智能手机、平板电脑、智能穿戴中的应用。
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