CN111302619A - 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111302619A CN111302619A CN202010303608.7A CN202010303608A CN111302619A CN 111302619 A CN111302619 A CN 111302619A CN 202010303608 A CN202010303608 A CN 202010303608A CN 111302619 A CN111302619 A CN 111302619A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass
- alkali
- free
- mgo
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/004—Refining agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法,玻璃组成以质量%计含有50.0~60.0%SiO2,13.5~23.0%Al2O3,4.0~8.0%B2O3,2.0~5.0%P2O5,2.0~8.0%MgO,3.0~10.0%CaO,0.5~5.0%SrO,0.5~2.0%ZnO,外加配合料SnO2的量为0.2~1.0wt%。本发明制备的玻璃的应变点为685~742℃,转变点为721~780℃,热膨胀系数为29.91×10‑7~33.30×10‑7/℃,密度为2.3922~2.4584g/cm3,在可见光区的透过率为91.84~92.14%,抗弯强度为75.0~88.9MPa。
Description
技术领域
本发明属于玻璃技术领域,涉及平板显示器上用的基板玻璃及其制备方法,具体涉及到TFT-LCD用综合性能优良的无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
目前,在众多的新型平板显示技术中,薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)因其显示尺寸大、环保性能好、清晰度高、质量轻等特点,已逐步取代了传统的阴极射线管(CRT)显示技术,成为平板显示技术乃至显示器市场的主流产品。
TFT-LCD用的玻璃基板必须具备以下的性能指标和技术参数:
1)玻璃基板的热膨胀系数需与薄膜晶体管阵列中的硅材料相匹配,应在29×10-7~42×10-7/℃之间变化;
2)玻璃基板的应变点应高于650℃,以保证在基板玻璃的加工过程中,不会受到温度的剧烈变化而变形;
3)密度应在2.35~2.55g/cm3之间,且越低越好。这是由于TFT-LCD在加工过程中,基板玻璃是水平放置的,玻璃在自身重力作用下,有一定程度的下垂和翘角,下垂的程度与玻璃本身的密度成正比,同时,也是基板玻璃向轻型化发展的要求。
此外,当基板玻璃上结晶的Si层经过700℃以上的高温处理或用化学气相沉积方法直接沉积形成时,要求基板玻璃具有更低的热膨胀系数,如CTE=32×10-7/℃或者更低。
TFT分为非晶硅(α-Si)TFT、多晶硅(p-Si)TFT和单晶硅(SCS)TFT,其中多晶硅TFT具有较高的驱动电流和电子迁移率,可以满足有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)对驱动电流的要求。同时多晶硅TFT可以提高显示器的响应时间和显示器的亮度,并且可以直接在玻璃基板上构建显示器驱动电路,从而制造出更加轻薄的显示器件。
多晶硅TFT在制造过程中需要在较高温度下经过多次处理,这就对玻璃基板的热稳定性能提出了更高的要求,其应变点应尽可能的高,最好高于700℃。另外,显示屏的亮度以及色彩与玻璃基板直接相关,要求玻璃基板在可见光区的透过率应在90.0%以上。
用于平面显示的玻璃基板,需要通过溅射、化学气相沉积(CVD)等技术在底层玻璃基板表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体膜及金属膜,然后通过光蚀刻技术形成各种电路和图形。如果玻璃中含有碱金属氧化物(如Na2O、K2O等),在热处理过程中碱金属离子会从玻璃的网络结构中脱离出来,扩散到基板玻璃表面上的膜层和半导体材料中,严重损害薄膜和半导体性能,进而降低显示器的显示效果和寿命。因此,玻璃应不含碱金属氧化物,首选基板玻璃组成为以SiO2、Al2O3、B2O3及碱土金属氧化物RO(RO=MgO、CaO、SrO、BaO)等为主要成分的无碱硼铝硅酸盐玻璃。
另外,在制作玻璃的过程中,各物质发生反应时会产生气体,为了得到无气泡的无碱玻璃,一般会加入玻璃澄清剂。澄清剂产生的气体和气泡中原有的气体共同析出,会增大气泡的直径,加速气泡的上升,从而改善玻璃液的澄清。但是用作液晶显示器用玻璃基板的无碱玻璃,由于SiO2和Al2O3的含量高,导致玻璃液的粘度高,与含有碱成分的玻璃相比,需要用更高的温度熔化。因此,广泛使用能在较宽温度范围内(1300~1700℃)产生气体的澄清剂。
适用于基板玻璃的化学澄清剂多为氧化物澄清剂。在多种澄清剂中,As2O3的澄清效果最好,Sb2O3次之。但因不符合环保要求,这两种澄清剂逐渐被舍弃,SnO、SnO2逐渐成为基板玻璃的主流澄清剂。由于SnO在高温下显著挥发,挥发后的SnO冷凝时易产生锡结石缺陷影响玻璃品质,此外,SnO在高温下呈碱性,易与基板玻璃中主要组分酸性氧化物SiO2作用生成硅酸盐;而SnO2在高温下稳定,挥发性较SnO小很多,且高温下呈酸性,因此,多选用SnO2作为基板玻璃的化学澄清剂。
CN103313948 A公开了一种杨氏模量高于80GPa的无碱玻璃。其配方组成和工艺如下:1)基础玻璃的质量百分比为55~80wt%SiO2,10~25wt%Al2O3,2~5.5wt%B2O3,3~8wt%MgO,3~10wt%CaO,0.5~5wt%SrO,0.5~7wt%BaO,MgO/CaO摩尔比为0.5~1.5。此外,还添加总计量为10%以下的其他成分,包括0~2.5wt%P2O5,0~5wt%Y2O3。2)工艺:首先,按照玻璃化学组成,制备出玻璃配合料,并将其放入铂金坩埚,在1600~1650℃下熔融24h。在玻璃配合料的熔化过程中,使用铂金搅拌器搅拌,进行均质化。接下来,使熔融玻璃流延致碳板上,成形为板状之后,在退火点附近的温度下退火30min。制得玻璃的应变点在690~725℃之间,密度在2.53~2.61g/cm3之间,杨氏模量在83~84.5GPa之间,热膨胀系数在37~44.2×10-7/℃之间。与本发明专利相比,CN103313948 A专利玻璃的化学组成中,其优选P2O5含量低于本发明专利P2O5含量的下限(2wt%),除增加了0.5~7wt%的BaO外,还添加了稀土金属氧化物Y2O3;应变点与本发明专利玻璃的应变点相近(685~742℃),密度下限(2.53g/cm3)高于发明专利玻璃的密度最高值(2.4584g/cm3),且热膨胀系数明显偏高。
CN1032201228 A公开了一种应变点高于725℃的无碱玻璃。其配方组成和工艺如下:1)基础玻璃的质量百分比为58~70wt%SiO2,15.5~20wt%Al2O3,0~1wt%B2O3,0~5wt%MgO,3.5~16wt%CaO,0.5~6.5wt%SrO,5~15wt%BaO,不含碱金属氧化物。此外,还添加总计量为10%以下的其他成分(ZnO,SnO2,As2O3,Sb2O3,Cl2,P2O5,TiO2,Y2O3,Nb2O5,La2O3)2)工艺:按照玻璃化学组成,制备出玻璃配合料,并将其放入铂金坩埚中,在1600~1650℃熔融24h。在玻璃配合料的熔化过程中,使用铂金搅拌器搅拌,进行均质化。然后,将熔融玻璃流出到碳板上,成型为板状后,在退火点附近的温度进行30min的退火。制得玻璃的应变点在735~755℃之间,密度在2.629~2.695g/cm3之间,杨氏模量在80.3~83.0GPa之间,热膨胀系数在40.4~46.4×10-7/℃之间。与本发明专利相比,CN1032201228 A专利玻璃的化学组成中,其P2O5含量低于本发明专利P2O5含量的下限(2wt%),除增加了5~15wt%的BaO外,还添加了稀土金属氧化物,很难实现低密度的要求,其密度最低值(2.629g/cm3)高于本发明专利制得玻璃密度的最高值(2.4584g/cm3);其热膨胀系数(≥40.4×10-7/℃)高于本发明专利制得玻璃热膨胀系数的最高值(33.30×10-7/℃)。
CN 100339326 C公开了一种无碱玻璃基板配方及其制备方法。其配方组成和工艺如下:1)基础玻璃的质量百分比为50~70wt%SiO2,10~25wt%Al2O3,5~20wt%B2O3,0~10wt%MgO,0~15wt%CaO,0~10wt%BaO,0~10wt%SrO,0~5wt%ZnO,0.05~0.1wt%ZrO2,0.02~0.70wt%As2O3,0.36~0.94wt%Sb2O3,0.01~0.18wt%SnO2,0.01~0.23wt%Cl2。2)工艺:按照一定的组成配好原料后,采用连续熔化炉,在1650℃高温下熔化玻璃。然后用溢流下拉法,将熔化玻璃液形成板状,切割成相应尺寸的玻璃基板。该专利给出的实施例中,其中一个密度为2.502g/cm3,变形点温度为652℃,热膨胀系数为37.3×10-7/℃。与本发明专利相比,CN 100339326 C专利玻璃的化学组成中,未加P2O5,但添加了ZrO2、As2O3、Sb2O3、Cl2等组分;比本发明专利玻璃的应变点温度(685℃)低30℃,玻璃的密度高于本发明专利玻璃的最高密度(2.4584g/cm3),且热膨胀系数也明显偏高。
发明内容
本发明就是针对上述现有技术不足而提供的一种综合性能优良的无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下的技术方案:
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法,玻璃各成分的质量百分比为:50.0~60.0%SiO2,13.5~23.0%Al2O3,4.0~8.0%B2O3,2.0~5.0%P2O5,2.0~8.0%MgO,3.0~10.0%CaO,0.5~5.0%SrO,0.5~2.0%ZnO,外加配合料质量百分比为0.2~1.0%的SnO2。
按上述方案,SiO2和Al2O3、B2O3、P2O5质量百分比之和不高于86.5wt%。
按上述方案,MgO、CaO、SrO、ZnO的质量百分比之和MgO、CaO、SrO、ZnO的质量百分比之和不低于13.5wt%。
SiO2是玻璃的形成骨架,它可以提高应变点,降低热膨胀系数,并且有助于玻璃轻量化,但会导致高温粘度升高,一般的窑炉难以满足熔化工艺要求,因此,确定SiO2的含量为50.0~60.0wt%。
Al2O3可以抑制玻璃的分相,降低热膨胀系数,提高应变点,但含量过高容易出现析晶,因此,Al2O3的含量为13.5~23.0wt%。
B2O3的作用比较特殊,它能单独形成玻璃,也是一种很好的助熔剂,高温熔化条件下B2O3难以形成[BO4],可降低高温黏度,低温时B3+有夺取游离氧形成[BO4]的趋势,使结构趋于紧密,提高玻璃的低温黏度,防止玻璃析晶,但过多的B2O3会导致玻璃的应变点降低。因此,B2O3的含量为4.0~8.0wt%,优选含量为4.0~6.0wt%。
P2O5是网络生成体,由其引入的P5+、O2-都是构成玻璃骨架的主要元素。P2O5能保持玻璃的稳定性,有效提高玻璃的机械性能。当其含量过低时,玻璃的析晶倾向增大,稳定性变差;而当其含量过高时,玻璃容易产生分相。因此,P2O5的含量限定为2.0~5.0wt%。
MgO在不降低应变点的情况下可降低高温黏度,使玻璃易于熔化。当无碱硅酸盐玻璃中碱土金属氧化物含量较少时,引入电场强度较大的网络外体离子Mg2+,容易在结构中产生局部积聚作用,使短程有序范围增加。当碱土金属氧化物含量较多、网络断裂比较严重的情况下,引入中间体氧化物MgO,可使断裂的硅氧四面体重新连接而使玻璃析晶能力下降。相对于其他碱土金属氧化物,MgO的存在会带来较低的膨胀系数和密度,较高的耐化学稳定性、应变点和弹性模量。因此,MgO的含量为2.0~8.0wt%。
CaO可以促进玻璃的熔解和调整玻璃成型性。如果氧化钙含量过少,将无法降低玻璃的黏度,含量过多,玻璃会容易出现析晶,热膨胀系数也会大幅增大,对后续制造过程不利。因此,CaO的含量为3.0~10.0wt%。
SrO作为助熔剂,可以防止玻璃出现析晶,含量过高,玻璃密度会偏大,导致产品的质量过重。因此,将SrO含量控制在0.5~5.0wt%。
ZnO可以降低玻璃的高温粘度,有利于消除气泡,同时在软化点温度以下有提升强度、硬度、增强玻璃的化学稳定性,降低玻璃热膨胀系数的作用。在无碱玻璃体系中,添加少量的ZnO有助于抑制析晶,可以降低析晶温度,但含量过多会使玻璃应变点大幅降低。因此,ZnO的含量为0.5~2.0wt%。
P2O5在无碱硼铝硅酸盐玻璃中的作用比较复杂,它可能聚合硅酸盐网络结构,也可能解聚玻璃结构。引入适量的P2O5,可以将玻璃中的[BO3]三角体转变为[BO4]四面体,提高玻璃的化学稳定性。这是因为不对称的三配位的硼(一个桥氧,两个非桥氧)转变为四配位硼(四个桥氧)的同时,生成正磷酸盐结构。这些硼酸盐和磷酸盐阴离子被金属阳离子中和,或者形成BPO4和AlPO4,活性大的三配位的硼被更稳定的四配位的硼所取代,降低了玻璃的侵蚀速度从而使玻璃的化学稳定性增强。
本发明中,还需要额外加入SnO2作为玻璃的澄清剂,含量控制为0.02~2.0wt%。它可以提高玻璃的熔解质量,如果含量过高,会在高温下生成大量泡沫而不利于澄清,甚至会引起玻璃失透,所以其添加量优选为0.2~1.0wt%。
与现有技术相比,本发明具有显而易见的技术优势和明显的效果:
1、本发明采用传统的熔体冷却法制备玻璃基板,其基础组成中,除主体成分SiO2、Al2O3、B2O3、P2O5外,还包含MgO、CaO、SrO、ZnO四种二价金属氧化物,并引入了少量对环境无害的SnO2澄清剂。其中,SiO2、Al2O3、B2O3、P2O5含量之和≤86.5wt%,MgO、CaO、SrO、ZnO含量之和≥13.5wt%,SnO2澄清剂含量≤配合料总量的2wt%。本发明专利仅以SnO2作为澄清剂,不含As2O3,Sb2O3,Cl2等有毒物质。SnO2容易获得,且无毒害性,单独使用其作为玻璃澄清剂时,可以将无碱玻璃的气泡消除。此外,配方中不含污染环境的重金属碱土氧化物BaO,符合环保需求。本发明未引入TiO2、ZrO2等形核剂或Y2O3、Nb2O5、La2O3等相对分子质量较大的物质,对促进玻璃形成、降低玻璃析晶倾向、降低玻璃密度与成本等方面都有积极作用,具有制备工艺简单、原料广泛、环保等优点。
2、本发明引入了相对较高含量的P2O5。一方面,P5+进入玻璃网络结构中的间断点位置,以【PO4】四面体方式参与玻璃网络构成,有利于玻璃网络结构的增强。另一方面,【PO4】四面体含1个双键氧(P=O),使玻璃的网络结构体积相对较大,单位体积中的物质含量相对较少,对降低玻璃密度起积极作用。
3、本发明电子玻璃的应变点在685~742℃,转变点温度在721~780℃,30~300℃下的热膨胀系数29.91×10-7~33.30×10-7/℃,密度为2.3922~2.4584g/cm3,在可见光区的透过率为91.84~92.14%,抗弯强度为75.0~88.9MPa,具有密度低、转变温度高、热膨胀系数适中、耐化学稳定性好、综合性能优良等特点。
附图说明
图1为本发明实施例3在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图;
图2为本发明实施例4在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图;
图3为本发明实施例5在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:60.0wt%SiO2,19wt%Al2O3,5.5wt%B2O3,2.0wt%P2O5,2.5wt%MgO,5.5wt%CaO,5.0wt%SrO,0.5wt%ZnO,另外加原料总重量0.2wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点710℃,转变点温度在746℃,热膨胀系数为31.47×10-7/℃(30~300℃),密度为2.4029g/cm3,在可见光区的透过率为91.85%,抗弯强度为80.6MPa。
实施例2
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:60.0wt%SiO2,17.5wt%Al2O3,4.0wt%B2O3,5.0wt%P2O5,2.0wt%MgO,6.0wt%CaO,5.0wt%SrO,0.5wt%ZnO,另外加原料总重量0.2wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点695℃,转变点温度在731℃,热膨胀系数为31.54×10-7/℃(30~300℃),密度为2.3922g/cm3,在可见光区的透过率为91.95%,抗弯强度为81.9MPa。
实施例3
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:60.0wt%SiO2,13.5wt%Al2O3,8.0wt%B2O3,5.0wt%P2O5,6.0wt%MgO,4.0wt%CaO,3.0wt%SrO,0.5wt%ZnO,另外加原料总重量0.4wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点685℃,转变点温度在721℃,热膨胀系数为29.91×10-7/℃(30~300℃),密度为2.4113g/cm3,在可见光区的透过率为92.14%,抗弯强度为78.7MPa。图1为在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图。
实施例4
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:55.0wt%SiO2,19wt%Al2O3,8.0wt%B2O3,4.5wt%P2O5,8.0wt%MgO,4.0wt%CaO,1.0wt%SrO,0.5wt%ZnO,另外加原料总重量0.6wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点713℃,转变点温度在750℃,热膨胀系数为31.04×10-7/℃(30~300℃),密度为2.4327g/cm3,在可见光区的透过率为91.95%,抗弯强度为76.7MPa。图2为在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图。
实施例5
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:55.0wt%SiO2,19wt%Al2O3,4.5wt%B2O3,8.0wt%P2O5,2.0wt%MgO,10.0wt%CaO,0.5wt%SrO,1.0wt%ZnO,另外加原料总重量0.8wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点741℃,转变点温度在775℃,热膨胀系数为33.30×10-7/℃(30~300℃),密度为2.4571g/cm3,在可见光区的透过率为91.89%,抗弯强度为88.9MPa。图3为在光学显微镜下的含气泡玻璃的照片图。
实施例6
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,玻璃的质量百分比为:50.0wt%SiO2,23wt%Al2O3,8.0wt%B2O3,5.5wt%P2O5,8.0wt%MgO,3.0wt%CaO,0.5wt%SrO,21.0wt%ZnO,另外加原料总重量0.8wt%的SnO2。
玻璃的制备方法,包括以下步骤:1)按照上述各氧化物质量分数计算配合料的质量分数和相应原料用量,并按配比准确称量各原料;2)将步骤1所得玻璃原料倒入研钵中混合均匀;3)将混匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚或铂金坩埚或熔化池中,随后在1650~1680℃的高温下熔融3h;4)将熔融均匀的高温玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的热应力;5)制品随炉冷却至室温,经切割、研磨、抛光等加工过程即得到基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃。
制得玻璃的应变点742℃,转变点温度在780℃,30~300℃下的热膨胀系数为31.18×10-7/℃,密度为2.4584g/cm3,在可见光区的透过率为91.84%,抗弯强度为75.0MPa。
其中,玻璃的密度ρ采用阿基米德排水法测定;30~300℃的线膨胀系数采用卧式膨胀仪测量,以平均线膨胀系数表示;玻璃的转变点采用采用卧式膨胀仪测量;透过率采用紫外-可见-近红外分光光度计测量;抗弯强度采用电子万能拉伸机测试。
表1为实施例1-5各项性能结果比对表。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式上的限制,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干改进和变换,这些都属于本发明的保护范围。
表1实施例1-5各项性能结果比对表
Claims (6)
1.一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于:玻璃各成分的质量百分比为:50.0~60.0%SiO2,13.5~23.0%Al2O3,4.0~8.0%B2O3,2.0~5.0%P2O5,2.0~8.0%MgO,3.0~10.0%CaO,0.5~5.0%SrO,0.5~2.0%ZnO,配合料SnO2的加入量为玻璃各成分总质量的0.02~2.0%。
2.根据权利要求1所述的无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于:配合料SnO2的质量百分比为0.2~1.0%。
3.根据权利要求1所述的一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于SiO2、Al2O3为分析纯氧化物试剂;B2O3由分析纯H3BO3引入,P2O5由分析纯(NH4)2HPO4引入,MgO、CaO、SrO分别由分析纯MgCO3、CaCO3、SrCO3引入。
4.根据权利要求1所述的一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于SiO2和Al2O3、B2O3、P2O5质量百分比之和不高于86.5wt%。
5.根据权利要求1所述的一种无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于:MgO、CaO、SrO、ZnO的质量百分比之和不低于13.5wt%。
6.根据1-5任意一项权利要求所述的一种无碱铝硼硅酸盐玻璃的制备方法,其特征在于制备步骤如下:
1)根据无碱铝硼硅酸盐玻璃的质量百分比称量各原料:50.0~60.0%SiO2,13.5~23.0%Al2O3,4.0~8.0%B2O3,2.0~5.0%P2O5,2.0~8.0%MgO,3.0~10.0%CaO,0.5~5.0%SrO,0.5~2.0%ZnO,外加配合料质量百分比为0.2~1.0%的SnO2;
2)将所有玻璃原料装入研钵或混料机中混合均匀,制得玻璃配合料;
3)将混合均匀的玻璃配合料置于刚玉坩埚、铂金坩埚或熔化池炉中,随后在高温箱式电阻炉或池炉中于1650~1680℃下熔融3h;
4)将熔制均匀的玻璃液倒入预热的不锈钢模具中成型,随后转移至680℃的马弗炉中退火3h,以消除玻璃结构中的残余热应力;
5)退火结束后,随炉冷却至室温,得到透明、无气泡、成分均匀的无碱电子玻璃;玻璃的应变点为685~742℃,转变点温度为721~780℃,热膨胀系数为29.91×10-7~33.30×10-7/℃(30~300℃),密度为2.3922~2.4584g/cm3,在可见光区的透过率为91.84~92.14%,抗弯强度为75.0~88.9MPa。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010303608.7A CN111302619B (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010303608.7A CN111302619B (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111302619A true CN111302619A (zh) | 2020-06-19 |
CN111302619B CN111302619B (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=71155942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010303608.7A Active CN111302619B (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111302619B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112174521A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-05 | 中南大学 | 一种tft-lcd基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法 |
CN114477762A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-05-13 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种无硼铝硅酸盐玻璃 |
WO2023037951A1 (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | Agc株式会社 | 無アルカリガラス |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0901990A1 (de) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Schott Glas | Alkalifreies Aluminosilicatglas |
WO2009090013A1 (de) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Schott Ag | Alkalifreies glas |
JP2013083995A (ja) * | 2007-01-29 | 2013-05-09 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ディスプレイ用ガラス基板 |
CN106746600A (zh) * | 2011-08-12 | 2017-05-31 | 康宁股份有限公司 | 可熔合成形的、不含碱金属的、具有中等热膨胀系数的玻璃 |
CN107840578A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-03-27 | 成都光明光电股份有限公司 | 微晶玻璃及其基板 |
CN109678341A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-26 | 东旭科技集团有限公司 | 无碱玻璃组合物和无碱玻璃及应用 |
JP2019077611A (ja) * | 2019-01-31 | 2019-05-23 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス及びガラス基板 |
-
2020
- 2020-04-17 CN CN202010303608.7A patent/CN111302619B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0901990A1 (de) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Schott Glas | Alkalifreies Aluminosilicatglas |
JP2013083995A (ja) * | 2007-01-29 | 2013-05-09 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ディスプレイ用ガラス基板 |
WO2009090013A1 (de) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Schott Ag | Alkalifreies glas |
CN106746600A (zh) * | 2011-08-12 | 2017-05-31 | 康宁股份有限公司 | 可熔合成形的、不含碱金属的、具有中等热膨胀系数的玻璃 |
CN107840578A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-03-27 | 成都光明光电股份有限公司 | 微晶玻璃及其基板 |
CN109678341A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-26 | 东旭科技集团有限公司 | 无碱玻璃组合物和无碱玻璃及应用 |
JP2019077611A (ja) * | 2019-01-31 | 2019-05-23 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス及びガラス基板 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112174521A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-05 | 中南大学 | 一种tft-lcd基板用无碱硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法 |
WO2023037951A1 (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | Agc株式会社 | 無アルカリガラス |
CN114477762A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-05-13 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种无硼铝硅酸盐玻璃 |
CN114477762B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-03-15 | 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 | 一种无硼铝硅酸盐玻璃 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111302619B (zh) | 2022-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111302619B (zh) | 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 | |
KR101404526B1 (ko) | 알칼리-금속-비함유 유리 조성물, 그의 제조방법 및 용도 | |
CN107129142B (zh) | 无碱玻璃基板及其制备方法 | |
JPWO2009028570A1 (ja) | ガラス板およびその製造方法ならびにtftパネルの製造方法 | |
JP7219336B2 (ja) | アルミノケイ酸塩ガラス組成物、アルミノケイ酸塩ガラス、その製造方法及び使用 | |
CN109678341B (zh) | 无碱玻璃组合物和无碱玻璃及应用 | |
TW201831417A (zh) | 玻璃用組合物、鹼土鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用 | |
WO2016159344A1 (ja) | ガラス | |
TW201739713A (zh) | 無鹼玻璃 | |
CN103011585A (zh) | 一种环保液晶基板玻璃及其制备方法 | |
WO2020080163A1 (ja) | 無アルカリガラス板 | |
CN110818251A (zh) | 一种玻璃组合物及玻璃的制备方法 | |
CN102515524A (zh) | 一种硼铝硅酸盐玻璃基板及其制备方法 | |
CN108503214B (zh) | 一种高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法 | |
CN111484244B (zh) | 一种低密度高应变点的无碱电子玻璃及其制备方法 | |
CN111606560B (zh) | 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃 | |
CN103764582B (zh) | 无碱玻璃及其制备方法 | |
CN109052936B (zh) | 硅酸盐玻璃及其制备方法、玻璃基板和显示器 | |
CN112823143A (zh) | 无碱玻璃板 | |
CN102584008B (zh) | 一种用于lcd的轻质环保型无碱硼铝硅酸盐玻璃的配方 | |
JP5382609B2 (ja) | ガラス基板 | |
WO2021117360A1 (ja) | アルカリ土類アルミノホウケイ酸ガラスの製造方法 | |
CN112661406A (zh) | 一种显示器用无碱铝硅酸盐玻璃 | |
CN103764584B (zh) | 无碱玻璃及其制备方法 | |
JP2009091244A (ja) | 無アルカリガラスの清澄方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |