CN111908793A - 具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品 - Google Patents

具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述玻璃陶瓷的组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0。通过合理的组分设计，本发明获得的玻璃陶瓷具有良好的机械性能和较高可见光透过率。

Description

具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品
技术领域
本发明涉及一种玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品，尤其是涉及一种具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品。
背景技术
近年来，玻璃和玻璃陶瓷有加工成具有各种消费电子产品的盖板或保护外壳的应用趋势，它们在许多各种显示器和显示装置中普遍存在，例如手机、音乐播放器、电子书阅读器、笔记本电脑、平板电脑、自动柜员机和其他类似的设备等。此外，这些玻璃和玻璃陶瓷还可在汽车用光学设备上得以广泛应用。用于上述领域的玻璃或玻璃陶瓷除了需要具有优异机械性能，以适应使用过程中的抗摔、抗压、耐划等要求外，还要求玻璃或玻璃陶瓷具有较高的可见光透过率，以提高用户的体验舒适度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高可见光透过率的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
(1)具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0。
(2)根据(1)所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(3)具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分中含有SiO2、Al2O3、Na2O和ZnO，以摩尔百分比表示含有0～10％的MgO，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下。
(4)根据(3)所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；和/或Al2O3：5～21％；和/或Na2O：6～21％；和/或ZnO：2～12％；和/或TiO2：0.5～10％；和/或Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(5)具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，由SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％；Li2O：0～10％；K2O：0～6％；SrO：0～5％；BaO：0～5％；CaO：0～5％；Ln2O3：0～5％；B2O3：0～5％；P2O5：0～6％；ZrO2：0～6％；澄清剂：0～1％组成，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(6)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
(7)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(8)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
(9)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(10)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
(11)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
(12)根据(1)～(4)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
(13)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
(14)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中含有磷酸锂晶相；和/或石英及石英固溶体晶相；和/或硅酸锆晶相；和/或硅酸锂晶相。
(15)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中尖晶石晶相具有比其他晶相更高的重量百分比，优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的重量百分比为10～50％，更优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的重量百分比为15～40％。
(16)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中不含有石英及石英固溶体晶相；和/或不含有硅酸锂晶相。
(17)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
(18)根据(1)～(5)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上；和/或晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下；和/或落球试验高度为500mm以上，优选为700mm以上，更优选为900mm以上。
(19)根据(1)～(4)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷还含有着色剂，可使具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷呈现不同颜色。
(20)根据(19)所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其着色剂以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
(21)具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，由(1)～(20)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成。
(22)具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的雾度为0.3％以下。
(23)根据(22)所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(24)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
(25)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(26)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
(27)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(28)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
(29)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
(30)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
(31)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
(32)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中含有磷酸锂晶相；和/或石英及石英固溶体晶相；和/或硅酸锆晶相；和/或硅酸锂晶相。
(33)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中尖晶石晶相具有比其他晶相更高的重量百分比，优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～50％，更优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的重量百分比为15～40％。
(34)根据(22)或(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中不含有石英及石英固溶体晶相；和/或不含有硅酸锂晶相。
(35)根据(21)～(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
(36)根据(21)～(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上；和/或晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下。
(37)根据(21)～(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的表面应力为800MPa以上，优选为1000MPa以上，更优选为1100MPa以上；和/或离子交换层深度为25μm以上，优选为28μm以上，更优选30μm以上。
(38)根据(21)～(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的落球试验高度为900mm以上，优选为1000mm以上，更优选为1100mm以上；和/或断裂韧性为1MPa·m1/2以上，优选为1.2MPa·m1/2以上，更优选为1.3MPa·m1/2以上；和/或维氏硬度为600kgf/mm2以上，优选为650kgf/mm2以上，更优选为680kgf/mm2以上；和/或四点弯曲强度为600MPa以上，优选为650MPa以上，更优选为700MPa以上。
(39)根据(21)～(23)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品还含有着色剂，可使具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品呈现不同颜色。
(40)根据(39)所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其着色剂以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
(41)基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0。
(42)根据(41)所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(43)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
(44)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(45)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
(46)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
(47)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
(48)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
(49)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
(50)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
(51)根据(41)或(42)任一所述的基质玻璃，其组分以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
(52)玻璃盖板，采用(1)～(20)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成；和/或采用(21)～(40)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品制成；和/或采用(41)～(51)任一所述的基质玻璃制成。
(53)玻璃元器件，采用(1)～(20)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成；和/或采用(21)～(40)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品制成；和/或采用(41)～(51)任一所述的基质玻璃制成。
(54)显示设备，含有(1)～(20)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，和/或含有(21)～(40)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，和/或含有(41)～(51)任一所述的基质玻璃；和/或含有(52)所述的玻璃盖板，和/或含有(53)所述的玻璃元器件。
(55)电子设备，含有(1)～(20)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，和/或含有(21)～(40)任一所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，和/或含有(41)～(51)任一所述的基质玻璃；和/或含有(52)所述的玻璃盖板，和/或含有(53)所述的玻璃元器件。
本发明的有益效果是：通过合理的组分设计，本发明获得的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品具有良好的机械性能和较高的可见光透过率。
具体实施方式
本发明的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品是具有晶相和玻璃相的材料，其有别于非晶质固体。玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的晶相可以通过X射线衍射分析的X射线衍射图案中出现的峰值角度进行辨别和/或通过TEMEDX测得。
本发明的发明人经过反复试验和研究，对于构成玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的特定成分，通过将其含量以及含量比例规定为特定值并使其析出特定的晶相，以较低的成本得到了本发明的具有尖晶石晶相玻璃陶瓷和/或玻璃陶瓷制品。在本发明中，有时候将具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷简称为玻璃陶瓷，将具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品简称为玻璃陶瓷制品。
在本发明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品中，晶相含有尖晶石晶相。在一些实施方式中，除具有尖晶石晶相外，还可以含有磷酸锂晶相；和/或石英及石英固溶体晶相；和/或硅酸锆晶相；和/或硅酸锂等晶相。
在本发明的一些实施方式中，玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中的晶相主要含有尖晶石晶相，尖晶石晶相具有比其他晶相更高的重量百分比，优选尖晶石晶相占玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～50％，更优选尖晶石晶相占玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的重量百分比为15～40％。在一些实施方式中，尖晶石晶相占玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的重量百分比为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％。
在本发明的一些实施方式中，玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中优选不含有石英及石英固溶体晶相；和/或不含有硅酸锂晶相，以获得本发明优异的机械性能和光学性能，以及较低的雾度和较小的晶粒尺寸等。
在本发明的一些实施方式中，优选玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中的晶相总量占玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的重量百分比范围达到5～60％；在一些实施方式中，更优选重量百分比范围达到10～50％；在一些实施方式中，进一步优选重量百分比范围达到15～40％，以获得本发明优异的机械性能和光学性能。在一些实施方式中，晶相占玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的重量百分比为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％。
下面，对本发明基质玻璃、玻璃陶瓷及玻璃陶瓷制品的各组分(成分)的范围进行说明。在本说明书中，如果没有特殊说明，各组分的含量全部采用相对于换算成氧化物的组成的基质玻璃、或玻璃陶瓷、或玻璃陶瓷制品物质总量的摩尔百分比(mol％)表示。在这里，所述“换算成氧化物的组成”是指，作为本发明的基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品组成成分的原料而使用的氧化物、复合盐及氢氧化物等熔融时分解并转变为氧化物的情况下，将该氧化物的物质总摩尔量作为100％。此外，在本说明书中仅称为玻璃时为结晶化前的基质玻璃，基质玻璃结晶化后称为玻璃陶瓷，玻璃陶瓷制品是指经化学强化后的玻璃陶瓷。
除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，“以上”和“以下”包括端点值，以及在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。本文所称“和/或”是包含性的，例如“A；和/或B”，是指只有A，或者只有B，或者同时有A和B。
SiO2是本发明中形成玻璃网络结构的必要成分，可提高玻璃陶瓷的化学强化性能，提高玻璃陶瓷制品的表面应力，有利于提高玻璃陶瓷制品的落球试验高度，若SiO2的含量低于50％，上述效果不明显。因此，SiO2含量的下限为50％，优选下限为53％，更优选下限为55％。若SiO2含量在70％以上，玻璃熔炼难度加剧，不利于玻璃的成型。因此，SiO2含量的上限为70％，优选上限为68％，更优选上限为65％。
Al2O3是形成玻璃网络结构必要成分，在一些实施方式中是形成晶相的成分；有利于玻璃陶瓷的化学强化，提高玻璃陶瓷的离子交换能力和玻璃陶瓷制品的表面应力，但如果其含量不足5％，则上述效果不明显。因此，Al2O3含量的下限为5％，优选下限为7％，更优选下限为9％。另一方面，若Al2O3的含量超过21％，则玻璃的熔化难度增加。因此Al2O3含量的上限为21％，优选上限为17％，更优选上限为14％。
在本发明的一些实施方式中，通过使Al2O3/SiO2在0.1～0.4范围内，不仅可以使基质玻璃的结构更致密，提高基质玻璃的强度，有利于提高玻璃陶瓷制品的离子交换层深度、表面应力和维氏硬度。因此，优选Al2O3/SiO2为0.1～0.4，更优选Al2O3/SiO2为0.12～0.35，进一步优选Al2O3/SiO2为0.15～0.3。
Li2O在本发明中可促进玻璃原料的熔化，尤其是在本发明玻璃组成中高Al2O3含量的情况下；同时Li2O可促进晶体形成，是化学强化过程中主要与钠、钾离子进行置换的组分，可增大化学强化后表面应力，提升玻璃陶瓷制品的落球试验高度，如果过多地含有Li2O，在晶化时晶体生长不容易控制，导致玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度增加。因此，本发明中Li2O的含量为0～10％，优选为0～8％，更优选为0～6％。
本发明中通过含有6％以上的Na2O，有利于提高玻璃陶瓷的化学强化性能，提高玻璃陶瓷制品的表面应力和离子交换层深度，降低玻璃固态低温粘度，有效促进玻璃热处理时析出晶体，优选含有7％以上的Na2O，更优选含有8％以上的Na2O。若Na2O的含量超过21％，玻璃和玻璃陶瓷的硬度降低，玻璃晶化过程中会促进玻璃晶粒的凝聚，导致玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度变大，透过率降低。因此，Na2O含量的上限为21％，优选上限为16％，更优选上限为14％。
K2O是有助于提高玻璃的低温熔融性与成形性的任选组分，但如果过多地含有K2O，则很容易产生玻璃化学稳定性和硬度的降低。因此，K2O的含量为0～6％，优选为0.1～5％，更优选为0.5～3％。
ZnO可改善玻璃的熔化性能，提高玻璃的晶化温度，提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的结晶度，有利于玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品落球试验高度的提高；在本发明的一些实施方式中，ZnO是形成晶相的组分，本发明中通过含有2％以上的ZnO以获得上述效果，优选含有3％以上的ZnO，更优选含有4％以上的ZnO。但是若玻璃中过多含有ZnO，对玻璃和玻璃陶瓷的化学强化性能不利，易导致玻璃陶瓷制品的离子交换层深度降低，降低玻璃陶瓷制品的强度。因此，ZnO含量的上限12％，优选上限为10％，更优选上限为8％。
在本发明的一些实施方式中，通过使SiO2/(Na2O+ZnO)在2.0～8.0范围内，可使基质玻璃在晶化过程中细化晶粒，使玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品获得更为细小的晶粒，同时可提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的强度，提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的落球试验高度。因此，优选SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0，更优选SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5，进一步优选SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0。
在本发明的一些实施方式中，通过使Li2O/ZnO在3.0以下，有利于提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的断裂韧性和四点弯曲强度。因此，优选Li2O/ZnO为3.0以下，更优选Li2O/ZnO为2.5以下，进一步优选Li2O/ZnO为2.0以下。
MgO在本发明中可改善玻璃的熔化性能，并细化晶粒，降低玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度；但如果过多地含有MgO，晶化温度范围变窄，不利于玻璃陶瓷的生产。因此，MgO的含量为0～10％，优选为0～8％，更优选0～4％，进一步优选为0～2％。
在本发明的一些实施方式中，通过使Al2O3/(MgO+ZnO)在1.5以上，可提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的结晶度和维氏硬度，并可提高玻璃陶瓷制品的表面应力，提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的落球试验高度。因此，本发明中优选Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上，更优选Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0。进一步的，优选Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0，上述效果更显著，更进一步优选Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0。
在本发明的一些实施方式中，若MgO/ZnO超过1.0，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的晶粒尺寸变大，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度和强度有降低的倾向。因此，优选MgO/ZnO为1.0以下，更优选MgO/ZnO为0.8以下，进一步优选MgO/ZnO为0.6以下。
TiO2作为本发明的玻璃陶瓷的成核剂，在玻璃晶化过程中用于成核，促使玻璃中形成晶体，提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的落球试验高度，本发明中通过含有0.5％以上的TiO2以获得上述效果，优选为1.5％以上，更优选为2％以上。若TiO2的含量超过10％，玻璃、玻璃陶瓷及玻璃陶瓷制品的透过率下降，不利于制备透明度高的产品，因此，TiO2含量的上限为10％，优选上限为8％，更优选上限为6％。
在本发明的一些实施方式中，若(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2低于1.0，玻璃的熔融性变差，熔融温度升高，另一方面，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的结晶度降低；若(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2超过13.0，玻璃的晶化工艺变得难以控制，玻璃陶瓷中易出现其他不期望含有的晶相，因此，本发明中优选使(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2在1.0～13.0范围内。进一步的，通过使(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2在2.0～12.0范围内，还可有效降低玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度，提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的透过率，因此，更优选(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0，进一步优选(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
在本发明的一些实施方式中，若Na2O与TiO2和Li2O的合计含量之间的比例Na2O/(TiO2+Li2O)低于0.4，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的透过率降低，若Na2O/(TiO2+Li2O)超过12.0，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的结晶度降低，同时雾度变大。因此，优选Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0，更优选Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0，进一步优选Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0。
在本发明的一些实施方式中，通过使(TiO2+ZnO)/Al2O3在0.2～3.0范围内，可提高玻璃陶瓷的化学强化性能，增加玻璃陶瓷制品的离子交换层深度，提高玻璃陶瓷制品的断裂韧性和四点弯曲强度，优选(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0，更优选(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0。
P2O5有助于提高玻璃的低温熔化性，P2O5与ZrO2和TiO2共同作用，可增加玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的成核量并细化晶粒。但如果过多地含有P2O5，则很容易增加玻璃的分相趋势，降低玻璃的化学稳定性。因此，本发明中P2O5含量的范围为0～6％，优选为0～4％，更优选0.1～2％。
ZrO2可降低玻璃成型时的析晶倾向，ZrO2与P2O5和TiO2共同作用，可提高玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的成核量，降低玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度；另一方面，如果过多地含有ZrO2，玻璃熔化难度增加。因此，本发明中ZrO2含量的范围为0～6％，优选为0～4％，更优选0～2％。
在本发明的一些实施方式中，若(P2O5+ZrO2)/ZnO超过2.0，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的落球试验高度下降，为获得较高的落球试验高度，优选(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。进一步的，若(P2O5+ZrO2)/ZnO低于0.1，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的雾度变大，不利于透过率的升高，因此更优选(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0，进一步优选(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6。
SrO是提高玻璃的低温熔化性和抑制玻璃成型时析晶的任选组分，含量过多时，玻璃的析晶倾向增加。因此本发明中SrO含量的范围为0～5％，优选为0～2％，更优选0～1％，进一步优选不含有SrO。
BaO是有助于提高玻璃的成玻性能的任选组分，含量过多时，不利于玻璃成型。因此本发明中BaO含量的范围为0～5％，优选为0～2％，更优选0～1％，进一步优选不含有BaO。
CaO可增加玻璃硬度，含量过多时，玻璃成型时发乳，不利于得到合格的玻璃产品。因此本发明中CaO含量的范围为0～5％，优选为0～2％，更优选0～1％，进一步优选不含有CaO。
B2O3有助于优化基质玻璃的熔融性能，当其含量过高时，基质玻璃化学稳定性降低，因此B2O3的含量为0～5％，优选为0～2％，更优选0～1％，进一步优选不含有B2O3。
Ln2O3(Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种)是提高玻璃陶瓷的硬度和化学稳定性，抑制玻璃成型析晶的任选组分，含量过多时降低玻璃和玻璃陶瓷的化学强化性能，降低玻璃和玻璃陶瓷制品的强度。因此本发明中本发明中Ln2O3含量的范围为0～5％，优选为0～3％，更优选0～1％。本发明中为获得优异的性能，优选不含有La2O3和/或不含有Gd2O3。
在一些实施方式中,玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品还可包括0～1％的澄清剂，以提高玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的除泡能力。这种澄清剂包括但不限于Sb2O3、SnO2、SnO、CeO2、F、Cl和Br中的一种或多种，优选Sb2O3、SnO2、SnO作为澄清剂。上述澄清剂单独或组合存在时，其含量的上限优选为0.5％，更优选为0.2％。
为使本发明玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品获得期望的机械性能、光学性能、生产性能和化学强化性能等优异性能，在本发明的一些实施方式中优选不含有B2O3；和/或不含有BaO；和/或不含有CaO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5。
PbO和As2O3是有毒物质，即使少量的含有也不符合环保的要求，因此本发明在一些实施方式中优选不含有PbO和As2O3。
本发明的一些实施方式中，通过含有着色剂制备出具有颜色的基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，可使基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品呈现不同的颜色，着色剂含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。其着色剂摩尔百分比含量及其作用详述如下：
本发明制备的褐色或绿色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用NiO、Ni2O3或Pr2O5为着色剂。NiO和Ni2O3为着色剂，用于制备褐色或绿色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，两种组分可以单独使用或者混合使用，其分别含量一般为2％以下，优选为1.5％以下，如果含量超过1％，着色剂不能很好溶于基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中，其分别的含量下限在0.1％以上，如低于0.1％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。如混合使用时，NiO和Ni2O3合计量一般为2％以下，合计量下限在0.1％以上。使用Pr2O5作为绿色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品着色剂，单独使用，一般含量为4％以下，优选含量为3％以下，其含量下限在0.2％以上，如低于0.4％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。
本发明制备的蓝色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用CoO或Co2O3为着色剂，两种着色剂组分可以单独使用或者混合使用，其分别的含量都一般为1％以下，优选为0.8％以下，如果含量超过了1％，着色剂不能很好溶于基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中，其分别的含量下限在0.05％以上，如低于0.05％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。如混合使用时，CoO和Co2O3合计量不超过2％，合计量下限在0.05％以上。
本发明制备的黄色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用Cu2O或CeO2为着色剂，两种着色剂组分单独使用或者混合使用，其分别的含量下限在0.2％以上，如低于0.2％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显，单独使用Cu2O为2％以下，优选为1.5％以下，如果含量超过2％，容易使基质玻璃析晶。单独使用CeO2含量一般为2％以下，优选为1.5％以下，如含量超过2％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品光泽不好。同时，少量的CeO2加入玻璃中具有除泡的效果，CeO2在玻璃中还可以作为澄清剂使用。如果两种着色剂混合使用时，其合计量一般为2％以下，合计量下限在0.2％以上。
本发明制备的黑色或烟灰色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，单独使用Fe2O3为着色剂；或者使用Fe2O3和CoO两种混合使用的着色剂；或者使用Fe2O3和Co2O3两种混合使用的着色剂；或者使用Fe2O3、CoO和NiO三种混合使用的着色剂；或者使用Fe2O3、Co2O3和NiO三种混合使用的着色剂。制备黑色和烟灰色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的着色剂主要使用Fe2O3着色，含量为4％以下，优选为3％以下，其含量下限在0.2％以上。CoO和Co2O3在可见光有吸收，可以加深基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的着色程度，一般与Fe2O3混合使用时各自的含量为0.4％以下，下限在0.05％以上。在一些实施方式中，可包含约0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％的CoO和/或Co2O3。NiO在可见光有吸收，可以加深基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的着色程度，一般混合使用时其含量为0.5％以下，合计量下限在0.05％以上。
本发明制备的紫色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用MnO2为着色剂，使用含量一般为2％以下，优选在1.5％以下，其含量下限在0.1％以上，如低于0.1％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。
本发明制备的粉色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用Er2O3为着色剂，使用含量一般为4％以下，优选在3％以下。由于稀土元素Er2O3着色效率低，当使用含量超过4％，也不能使基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的颜色进一步的加深，反而增加成本，其含量下限在0.2％以上，如低于0.2％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。
本发明制备的紫红色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用Nd2O3为着色剂，使用含量一般为4％以下，优选在3％以下。由于稀土元素Nd2O3着色效率低，使用含量超过了4％，也不能使基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的颜色进一步的加深，反而增加成本，其含量下限在0.2％以上，如低于0.2％，基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品颜色不明显。
本发明制备的红色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，使用Er2O3、Nd2O3和MnO2混合着色剂，玻璃中Er离子在400-500nm有吸收，Mn离子主要在500nm处有吸收，Nd离子主要在580nm处有强的吸收，三种物质的混合，可以制备红色基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品，由于Er2O3和Nd2O3为稀土着色，着色能力比较弱，Er2O3使用量在3％以内，Nd2O3使用量在2％以内，MnO2着色强，使用量在1％范围内，其使用混合着色剂合计量的下限在0.5％以上。
本文所记载的“不含有”“0％”是指没有故意将该化合物、分子或元素等作为原料添加到本发明基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中；但作为生产基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的原材料和/或设备，会存在某些不是故意添加的杂质或组分，会在最终的基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中少量或痕量含有，此种情形也在本发明专利的保护范围内。
本发明的一些实施方式中，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品中晶相含有尖晶石晶相，为本发明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品提供高的强度，玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品断裂韧性变高；玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品的落球试验高度和四点弯曲强度变大。本发明玻璃陶瓷还可进行离子交换以获得额外的机械强度。本发明通过合理的组分设计，可使本发明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品获得合适的晶粒大小，使本发明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品具有高的强度。本发明中玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品具有良好的结晶度，使本发明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品具有优异的机械性能。本文所称的结晶度是指结晶的完整程度，结晶完整的晶体内部质点的排列比较规则，衍射线强、尖锐且对称，衍射峰的半高宽接近仪器测量的宽度；结晶度差的晶体中有位错等缺陷，使衍射线峰形宽而弥散。结晶度越差，衍射能力越弱，衍射峰越宽，直到消失在背景之中。
本发明玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的晶粒尺寸和雾度会影响玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的透过率，即影响光通过率，晶粒越小透过率越高；雾度越小，透过率越高。在一些实施方式中，0.55mm厚度的玻璃陶瓷制品或玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下。在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品或玻璃陶瓷的晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下。
在一些实施方式中，本发明玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品在可见光范围中呈现高的透明度(即玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品是透明的)。玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品在可见光范围中呈现高的透过率，在一些实施方式中0.55mm厚度的玻璃陶瓷制品或玻璃陶瓷400～800nm的平均光透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上。在一些优选的实施方式中，0.55mm厚度的玻璃陶瓷制品或玻璃陶瓷550nm的光透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
在一些实施方式中，可将抗微生物成分添加到基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品中。本文所述的玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品可用于例如厨房或餐饮工作台面的应用，其中很可能暴露于有害细菌。可添加到基质玻璃、玻璃陶瓷或玻璃陶瓷制品的抗微生物组分包括但不限Ag,AgO,Cu,CuO,Cu2O等。在一些实施方式中,上述抗微生物组分的单独或组合含量，按摩尔百分比计为2％以下，优选为1％以下。
本发明的基质玻璃、玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品可以通过如下方法进行生产和制造：
生成基质玻璃：按照组分比例将原料混合均匀，将均匀的混合物放入铂制或石英制的坩埚中，根据玻璃组成的熔化难易度，在1250～1650℃的温度范围内的电炉或燃气炉中进行5～24小时的熔化，优选温度为1380～1600℃，优选时间为8～12小时，搅拌使其均匀后，降至适当的温度并浇铸到模具中，缓慢冷却而成。
本发明的基质玻璃可以通过众所周知的方法进行成型。
本发明的基质玻璃，在成型后或成型加工后通过晶化工艺进行晶化处理，在玻璃内部均匀地析出结晶。该晶化处理可以通过1个阶段进行，也可以通过2个阶段进行，优选采用2个阶段进行晶化处理。在第1温度下进行成核工艺的处理，然后在比成核工艺温度高的第2温度下进行晶体生长工艺的处理。将在第1温度下进行的晶化处理称为第1晶化处理，将在第2温度下进行的晶化处理称为第2晶化处理。
为了使玻璃陶瓷得到所期望的物理性质，优选的晶化工艺为：
上述通过1个阶段进行晶化处理，可以连续地进行核形成工艺与结晶生长工艺。即，升温至规定的晶化处理温度，在达到晶化处理温度之后，将其温度保持一定的时间，然后再进行降温。该晶化处理温度优选为在600～750℃，为了能够析出所期望的晶相，更优选为650～700℃，在晶化处理温度下的保持时间，优选为0～8小时，更优选为1～6小时。
上述通过2个阶段进行晶化处理时，第1温度优选为550～630℃，第2温度优选为650～750℃。在第1温度下的保持时间，优选为0～24小时，更优选为2～15小时。在第2温度下的保持时间，优选为0～10小时，更优选为0.5～6小时。
上述保持时间0小时，是指在达到其温度后不到1分钟又开始降温或升温。
在一些实施方式中，可通过各种工艺将本文所述的基质玻璃或玻璃陶瓷制造成成形体，所述成形体包括但不限于片材，所述工艺包括但不限于狭缝拉制、浮法、辊压和本领域公知的其他形成片材的工艺。或者，可通过本领域所公知的浮法或辊压法来形成基质玻璃或玻璃陶瓷。
本发明的基质玻璃或玻璃陶瓷，可以采用研磨或抛光加工等方法制造片材的玻璃成形体，但制造玻璃成形体的方法，并不限定于这些方法。
本发明的基质玻璃或玻璃陶瓷成形体，可以在一定温度下采用热弯或压型等方法制备形成各种形状，并不限定于这些方法。
本发明所述的基质玻璃、玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品可具有合理有用的任何厚度。
本发明的玻璃陶瓷除了通过析出结晶提高机械特性之外，还可以通过形成压缩应力层获得更高的强度，从而制成玻璃陶瓷制品。
在一些实施方式中，可将基质玻璃或玻璃陶瓷加工成片材，和/或造型(如打孔、热弯等)，定形后抛光和/或扫光，再通过化学强化工艺进行化学强化。
本发明所述的化学强化，即是离子交换法。在离子交换过程中，基质玻璃或玻璃陶瓷中的较小的金属离子被靠近基质玻璃或玻璃陶瓷的具有相同价态的较大金属离子置换或“交换”。用较大的离子置换较小的离子，在基质玻璃或玻璃陶瓷中构建压缩应力，形成压缩应力层。
在一些实施方式中,金属离子是单价碱金属离子(例如Na+、K+、Rb+、Cs+等),离子交换通过将基质玻璃或玻璃陶瓷浸没在包含较大的金属离子的至少一种熔融盐的盐浴中来进行，该较大的金属离子用于置换基质玻璃中的较小的金属离子。或者，其他单价金属离子例如Ag+、Tl+、Cu+等也可用于交换单价离子。用来化学强化基质玻璃或玻璃陶瓷的一种或更多种离子交换过程可包括但不限于：将其浸没在单一盐浴中，或者将其浸没在具有相同或不同组成的多个盐浴中，在浸没之间有洗涤和/或退火步骤。
在一些实施方式中,基质玻璃或玻璃陶瓷可通过在浸没于约430℃～470℃的温度的熔融Na盐(如NaNO3)的盐浴中约6～20小时来进行离子交换，优选温度范围为435℃～460℃，优选时间范围为8～13小时。在这种实施方式中,Na离子置换基质玻璃或玻璃陶瓷中的部分Li离子，从而形成表面压缩层且呈现高机械性能。在一些实施方式中，基质玻璃或玻璃陶瓷可通过在浸没于约400℃～450℃的温度下熔融K盐(如KNO3)的盐浴中1～8小时来进行离子交换，优选时间范围为2～4小时。在这种实施方式中,K离子置换基质玻璃或玻璃陶瓷中的部分Li离子和/或Na离子，从而形成表面压缩层且呈现高机械性能。在一些实施方式中，基质玻璃或玻璃陶瓷可通过浸没于约350℃～450℃的温度下熔融K盐和Na盐混合(如KNO3和NaNO3)的盐浴中0.5～8小时来进行离子交换，优选时间范围为1～4小时。
在一些实施方式中，还有向基质玻璃或玻璃陶瓷的表层注入离子的离子注入法，以及对基质玻璃或玻璃陶瓷进行加热，然后快速冷却的热钢化法。
本发明玻璃陶瓷和/或玻璃陶瓷制品各项性能指标采用以下方法测试：
[雾度]
采用雾度测试仪EEL57D，以0.55mm厚玻璃样品制备，以GB2410-80为标准进行测试。
[晶粒尺寸]
利用SEM扫描电镜进行测定，玻璃陶瓷通过在HF酸中进行表面处理，再对玻璃陶瓷表面进行喷金，在SEM扫描电镜下进行表面扫描，确定其晶粒的大小。
[光透过率]
本文所述的光透过率均为外部透过率，有时候简称透过率。
将样品加工成0.55mm厚度并进行相对面平行抛光，利用日立U-41000形分光光度计测定400～800nm的平均光透过率。
将样品加工成0.55mm厚度并进行相对面平行抛光，利用日立U-41000形分光光度计测定550nm的光透过率。
[结晶度]
将XRD衍射峰与数据库图谱进行对比，结晶度是通过计算结晶相衍射强度在整体图谱强度中所占比例所得，并且通过使用纯石英晶体进行内部标定。
[表面应力]和[离子交换层深度]
利用玻璃表面应力仪FSM-6000LEUV进行表面应力测定。
利用玻璃表面应力仪SLP-2000进行离子交换层深度测定。
作为测定条件以样品的折射率为1.54、光学弹性常数为25.3[(nm/cm)/Mpa]进行计算。
[玻璃陶瓷制品的落球试验高度]
本发明玻璃陶瓷制品的落球试验高度测试方法如下：
将150×57×0.55mm的样品放置在玻璃承载夹具上，使132g的钢球从规定高度落下，样品不发生断裂而能够承受的冲击的最大落球试验高度。具体地说，试验从落球试验高度800mm开始实施，在不发生断裂的情况下，通过850mm、900mm、950mm、1000mm及以上依次改变高度。对于具有“落球试验高度B”的实施例，以玻璃陶瓷制品为试验对象。在实施例中记录为1000mm的试验数据，表示即使从1000mm的高度使钢球落下玻璃陶瓷制品也不发生断裂而承受了冲击。本发明中落球试验高度有时候简称落球高度。
[玻璃陶瓷的落球试验高度]
本发明玻璃陶瓷的落球试验高度测试方法如下：
将150×57×0.55mm的样品放置在玻璃承载夹具上，使32g的钢球从规定高度落下，样品不发生断裂而能够承受的冲击的最大落球试验高度。具体地说，试验从落球试验高度400mm开始实施，在不发生断裂的情况下，通过450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm及以上依次改变高度。对于具有“落球试验高度A”的实施例，以玻璃陶瓷为试验对象。在实施例中记录为800mm的试验数据，表示即使从800mm的高度使钢球落下玻璃陶瓷也不发生断裂而承受了冲击。
[断裂韧性]
使用直接测量压痕扩展裂纹尺寸的方法，试样规格为2mm×4mm×20mm，经过倒角、磨平和抛光，试样制备完成后，用维氏硬度压头在试样上加49N的力并维持30s的时间，打出压痕后，用三点弯曲的方法测定其断裂强度。
[四点弯曲强度]
采用微机控制电子万能试验机CMT6502，玻璃规格150×57×0.55mm，以ASTM C158-2002为标准进行测试。
[维氏硬度]
用相对面夹角为136°的金刚石四角锥压头在试验面上压入金字塔形状的凹陷时的负荷(N)除以通过凹陷的长度计算出的表面积(mm2)的值表示。使试验负荷为100(N)、保持时间为15(秒)进行。本发明中有时候将维氏硬度简称为硬度。
本发明玻璃陶瓷具有以下性能：
1)在一些实施方式中，玻璃陶瓷的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上。
2)在一些实施方式中，玻璃陶瓷的晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下。
3)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下。
4)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上。
5)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
6)在一些实施方式中，玻璃陶瓷的落球试验高度为500mm以上，优选为700mm以上，更优选为900mm以上。
本发明玻璃陶瓷制品具有以下性能：
1)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的表面应力为800MPa以上，优选为1000MPa以上，更优选为1100MPa以上。
2)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的四点弯曲强度为600MPa以上，优选为650MPa以上，更优选为700MPa以上。
3)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的离子交换层深度为25μm以上，优选为28μm以上，更优选30μm以上。
4)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的落球试验高度为900mm以上，优选为1000mm以上，更优选为1100mm以上。
5)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的断裂韧性为1MPa·m1/2以上，优选为1.2MPa·m1/2以上，更优选为1.3MPa·m1/2以上。
6)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的维氏硬度(Hv)为600kgf/mm2以上，优选为650kgf/mm2以上，更优选为680kgf/mm2以上。
7)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上。
8)在一些实施方式中，玻璃陶瓷制品的晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下。
9)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷制品的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下。
10)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷制品，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上。
11)在一些实施方式中，0.55mm厚的玻璃陶瓷制品，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
本发明的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品由于具有上述优异的性能，可广泛制作成玻璃盖板或玻璃元器件；同时，本发明玻璃陶瓷、玻璃陶瓷制品和基质玻璃应用于电子设备或显示设备中，如手机、手表、电脑、触摸显示屏等,用于制造移动电话、智能电话、平板电脑、无人机、笔记本电脑、PDA、电视机、个人电脑、MTA机器或工业显示器的防护玻璃，或用于制造触摸屏、防护窗、汽车车窗、火车车窗、航空机械窗、触摸屏防护玻璃，或用于制造硬盘基材或太阳能电池基材，或用于制造白色家电，如用于制造冰箱部件或厨具。
实施例
为了进一步清楚地阐释和说明本发明的技术方案，提供以下的非限制性实施例。本发明实施例经过诸多努力以确保数值的精确性，但是必须考虑到存在一些误差和偏差。组成自身基于氧化物以摩尔％给出，且已标准化成100％。
下表1～3中所示的玻璃陶瓷的实施例，是按照上文所述的玻璃陶瓷的制造方法和性能测试方法进行制造和测试。
表1.
Figure BDA0002559992200000291
Figure BDA0002559992200000301
表2.
Figure BDA0002559992200000302
Figure BDA0002559992200000311
表3.
Figure BDA0002559992200000312
Figure BDA0002559992200000321
下表4～6中所示的玻璃陶瓷制品的实施例，是将上述表1～3中所述的玻璃陶瓷按照上文所述的化学强化方法经化学强化后得到，并按照上文的性能测试方法进行测试。
表4.
Figure BDA0002559992200000322
Figure BDA0002559992200000331
表5.
Figure BDA0002559992200000332
Figure BDA0002559992200000341
Figure BDA0002559992200000351
表6.
Figure BDA0002559992200000352
Figure BDA0002559992200000361

Claims (55)

1.具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0。
2.根据权利要求1所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
3.具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分中含有SiO2、Al2O3、Na2O和ZnO，以摩尔百分比表示含有0～10％的MgO，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下。
4.根据权利要求3所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；和/或Al2O3：5～21％；和/或Na2O：6～21％；和/或ZnO：2～12％；和/或TiO2：0.5～10％；和/或Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
5.具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，由SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％；Li2O：0～10％；K2O：0～6％；SrO：0～5％；BaO：0～5％；CaO：0～5％；Ln2O3：0～5％；B2O3：0～5％；P2O5：0～6％；ZrO2：0～6％；澄清剂：0～1％组成，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
7.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
8.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
9.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
10.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
11.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
12.根据权利要求1～4任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
13.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
14.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中含有磷酸锂晶相；和/或石英及石英固溶体晶相；和/或硅酸锆晶相；和/或硅酸锂晶相。
15.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中尖晶石晶相具有比其他晶相更高的重量百分比，优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的重量百分比为10～50％，更优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的重量百分比为15～40％。
16.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷中不含有石英及石英固溶体晶相；和/或不含有硅酸锂晶相。
17.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
18.根据权利要求1～5任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上；和/或晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下；和/或落球试验高度为500mm以上，优选为700mm以上，更优选为900mm以上。
19.根据权利要求1～4任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷还含有着色剂，可使具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷呈现不同颜色。
20.根据权利要求19所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，其特征在于，其着色剂以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
21.具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，由权利要求1～20任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成。
22.具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的雾度为0.3％以下。
23.根据权利要求22所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
24.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
25.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
26.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
27.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
28.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
29.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
30.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
31.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
32.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中含有磷酸锂晶相；和/或石英及石英固溶体晶相；和/或硅酸锆晶相；和/或硅酸锂晶相。
33.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中尖晶石晶相具有比其他晶相更高的重量百分比，优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～50％，更优选尖晶石晶相占具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的重量百分比为15～40％。
34.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品中不含有石英及石英固溶体晶相；和/或不含有硅酸锂晶相。
35.根据权利要求21～23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的雾度为0.3％以下，优选为0.15％以下，更优选为0.1％以下；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，400～800nm波长的平均透过率为85％以上，优选为86％以上，更优选为88％以上；和/或0.55mm厚的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，550nm波长的透过率为85％以上，优选为87％以上，更优选为90％以上。
36.根据权利要求21～23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的结晶度为20％以上，优选为30％以上，更优选为40％以上；和/或晶粒尺寸为50nm以下，优选为40nm以下，更优选为30nm以下。
37.根据权利要求21～23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的表面应力为800MPa以上，优选为1000MPa以上，更优选为1100MPa以上；和/或离子交换层深度为25μm以上，优选为28μm以上，更优选30μm以上。
38.根据权利要求21～23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品的落球试验高度为900mm以上，优选为1000mm以上，更优选为1100mm以上；和/或断裂韧性为1MPa·m1/2以上，优选为1.2MPa·m1/2以上，更优选为1.3MPa·m1/2以上；和/或维氏硬度为600kgf/mm2以上，优选为650kgf/mm2以上，更优选为680kgf/mm2以上；和/或四点弯曲强度为600MPa以上，优选为650MPa以上，更优选为700MPa以上。
39.根据权利要求22或23任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品还含有着色剂，可使具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品呈现不同颜色。
40.根据权利要求39所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其着色剂以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
41.基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：SiO2：50～70％；Al2O3：5～21％；Na2O：6～21％；ZnO：2～12％；TiO2：0.5～10％；MgO：0～10％，其中(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为1.0～13.0。
42.根据权利要求41所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，还含有：Li2O：0～10％；和/或K2O：0～6％；和/或SrO：0～5％；和/或BaO：0～5％；和/或CaO：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或B2O3：0～5％；和/或P2O5：0～6％；和/或ZrO2：0～6％；和/或澄清剂：0～1％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
43.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下8种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.2～3.0；
2)Al2O3/SiO2为0.1～0.4；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.0～8.0；
4)Li2O/ZnO为3.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5以上；
6)MgO/ZnO为1.0以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.4～12.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为2.0以下。
44.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：53～68％；和/或Al2O3：7～17％；和/或Na2O：7～16％；和/或ZnO：3～10％；和/或TiO2：1.5～8％；和/或MgO：0～8％；和/或Li2O：0～8％；和/或K2O：0.1～5％；和/或SrO：0～2％；和/或BaO：0～2％；和/或CaO：0～2％；和/或Ln2O3：0～3％；和/或B2O3：0～2％；和/或P2O5：0～4％；和/或ZrO2：0～4％；和/或澄清剂：0～0.5％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
45.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.3～2.0；
2)Al2O3/SiO2为0.12～0.35；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为2.5～6.5；
4)Li2O/ZnO为2.5以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为1.5～8.0；
6)MgO/ZnO为0.8以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.6～10.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～1.0；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.0～12.0。
46.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，其中：SiO2：55～65％；和/或Al2O3：9～14％；和/或Na2O：8～14％；和/或ZnO：4～8％；和/或TiO2：2～6％；和/或MgO：0～4％；和/或Li2O：0～6％；和/或K2O：0.5～3％；和/或SrO：0～1％；和/或BaO：0～1％；和/或CaO：0～1％；和/或Ln2O3：0～1％；和/或B2O3：0～1％；和/或P2O5：0.1～2％；和/或ZrO2：0～2％；和/或澄清剂：0～0.2％，所述Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3中的一种或多种。
47.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，各组分满足以下9种条件中的一种以上：
1)(TiO2+ZnO)/Al2O3为0.35～1.0；
2)Al2O3/SiO2为0.15～0.3；
3)SiO2/(Na2O+ZnO)为3.0～6.0；
4)Li2O/ZnO为2.0以下；
5)Al2O3/(MgO+ZnO)为2.1～5.0；
6)MgO/ZnO为0.6以下；
7)Na2O/(TiO2+Li2O)为0.7～7.0；
8)(P2O5+ZrO2)/ZnO为0.1～0.6；
9)(MgO+ZnO+Na2O)/TiO2为2.5～6.0。
48.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，Al2O3/(MgO+ZnO)为2.2～4.0；和/或MgO：0～2％。
49.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：AgO：0～2％，优选AgO：0～1％；和/或CuO：0～2％，优选CuO：0～1％；和/或Cu2O：0～2％，优选Cu2O：0～1％。
50.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分中不含有B2O3；和/或不含有CaO；和/或不含有BaO；和/或不含有SrO；和/或不含有F；和/或不含有Ta2O5；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
51.根据权利要求41或42任一权利要求所述的基质玻璃，其特征在于，其组分以摩尔百分比表示，含有：NiO：0～2％；和/或Ni2O3：0～2％；和/或CoO：0～1％；和/或Co2O3：0～1％；和/或Fe2O3：0～4％；和/或MnO2：0～2％；和/或Er2O3：0～4％；和/或Nd2O3：0～4％；和/或Cu2O：0～2％；和/或Pr2O5：0～4％；和/或CeO2：0～2％。
52.玻璃盖板，其特征在于，采用权利要求1～20任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成；和/或采用权利要求21～40任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品制成；和/或采用权利要求41～51任一权利要求所述的基质玻璃制成。
53.玻璃元器件，其特征在于，采用权利要求1～20任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制成；和/或采用权利要求21～40任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品制成；和/或采用权利要求41～51任一权利要求所述的基质玻璃制成。
54.显示设备，其特征在于，含有权利要求1～20任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，和/或含有权利要求21～40任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，和/或含有权利要求41～51任一权利要求所述的基质玻璃；和/或含有权利要求52所述的玻璃盖板，和/或含有权利要求53所述的玻璃元器件。
55.电子设备，其特征在于，含有权利要求1～20任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷，和/或含有权利要求21～40任一权利要求所述的具有尖晶石晶相的玻璃陶瓷制品，和/或含有权利要求41～51任一权利要求所述的基质玻璃；和/或含有权利要求52所述的玻璃盖板，和/或含有权利要求53所述的玻璃元器件。
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