CN114394745B - 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 - Google Patents
铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114394745B CN114394745B CN202210018266.3A CN202210018266A CN114394745B CN 114394745 B CN114394745 B CN 114394745B CN 202210018266 A CN202210018266 A CN 202210018266A CN 114394745 B CN114394745 B CN 114394745B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass
- alkali aluminosilicate
- aluminosilicate glass
- sio
- content
- 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.)
- Active
Links
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000005358 alkali aluminosilicate glass Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003280 down draw process Methods 0.000 claims description 2
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 104
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 29
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 15
- 238000003426 chemical strengthening reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000006133 sodium aluminosilicate glass Substances 0.000 abstract description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000006058 strengthened glass Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005345 chemically strengthened glass Substances 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001409 divalent cation oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006025 fining agent Substances 0.000 description 1
- 239000013022 formulation composition Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007567 mass-production technique Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- 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
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
-
- 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
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
-
- 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
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
- C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
- C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃，是一种R2O‑RO‑Al2O3‑SiO2系统中的一组玻璃组合物。所述玻璃组合物的35kP温度(T35kP)不高于1230℃、120kP温度(T120kP)不高于1155℃，且(T35kP‑TL)≥90℃、(T120kP‑TL)≥20℃，表明该玻璃在产业化过程中不易产生析晶现象。所述玻璃组合物可进行复合化学强化，强化后的玻璃装载于诸如手机等显示器外层进行整机跌落性能测试时，由至少150cm的高度自由落体掉落后不破裂，其强度性能优于当前盖板玻璃市场中的钠铝硅酸盐玻璃及部分碱铝硅酸盐玻璃或至少可与部分碱铝硅酸盐玻璃相当。
Description
技术领域
本发明属于盖板玻璃技术领域，具体涉及一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃。
背景技术
5G通讯时代的到来，使得触摸屏等电子显示设备对其外层保护材料的信号传输能力有了更高的要求。相较金属及塑料材质的保护材料，玻璃因其极低的电磁波衰减系数、高强度、耐刮擦以及美观性，已作为电子显示设备的保护材料被广泛应用。
随着触摸屏等电子显示设备在大众电子消费产品中的普及，为提高电子产品整机的使用寿命及屏幕显示效果，对屏幕保护玻璃的光学、力学等方面的性能要求也随之提高，显示终端市场也更聚焦盖板玻璃的“抗摔”能力。因此，开发高品质的玻璃对于满足当下高端盖板材料的需求极为重要。但随之带来的技术难度则是新盖板玻璃产品在追求高性能的同时是否可以成功量产化这一关键问题，即，如何设计新产品组成及其含量，才可实现新品配方组成、性能与产业化之间的平衡。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃，以解决现有技术中盖板材料的料方组成与强度性能以及产业化之间难以平衡的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
碱铝硅酸盐玻璃，所述碱铝硅酸盐玻璃的T200P≤1685℃，T35kP≤1230℃，T120kP≤1155℃，(T35kP-TL)≥90℃且(T120kP-TL)≥20℃；
以摩尔百分比计，所述碱铝硅酸盐玻璃的组成包括：60％～68.5％的SiO2、12％～17.5％的Al2O3、0％～3.5％的B2O3；5％～8.8％的Li2O、7％～12％的Na2O、0％～1.8％的K2O、0％～3.5％的MgO、0％～5％的P2O5、0％～2.5％的ZnO和0％～0.2％的SnO。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述(T35kP-TL)≥100℃；所述(T120kP-TL)≥50℃。
优选的，所述T35kP≤1200℃，所述T120kP≤1150℃。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃中，氧离子总数与网络形成离子总数摩尔比的范围为1.95～2.1；
所述碱铝硅酸盐玻璃中，每个多面体中平均桥氧数的范围为3.8～4.05，每个多面体中平均非桥氧数的范围为-0.05～0.15。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃中，以摩尔百分数计，SiO2+Al2O3的范围为77％～82％；B2O3+P2O5不大于5％；SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5之和的范围为78％～85％。
优选的，以摩尔百分数计，
R2O的含量11％～20％，RO的含量为0％～4％；
(R2O+RO)/(Al2O3+B2O3)的摩尔比值为0.8～1.5；
R2O+RO-Al2O3-B2O3-P2O5的范围为-3％～5％；
其中，R2O＝Li2O+Na2O+K2O，RO＝MgO+ZnO。
优选的，以摩尔百分数计，R2O的含量为13.5mol％～19mol％，R2O＝Li2O+Na2O+K2O。
优选的，以摩尔百分数计，
SiO2+Al2O3-R2O-RO的含量不高于66％，其中，R2O＝Li2O+Na2O+K2O，RO＝MgO+ZnO。
优选的，以摩尔百分数计，Al2O3+Li2O+MgO的含量不高于25％。
优选的，以摩尔百分数计，(K2O+ZnO-P2O5)≤2.5，且0＜(B2O3+P2O5)＜5。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃的应变点≥505℃。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数在70×10-7/℃～85×10-7/℃之间。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃的离子交换深度至少为90μm。
优选的，表面压应力大于700MPa。
优选的，所述碱铝硅酸盐玻璃由至少150cm的高度自由落体掉落到180目的碳化硅砂纸表面上，所述碱铝硅酸盐玻璃的完好率大于80％。
上述任意一项碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，按照所述碱铝硅酸盐玻璃的成分混合原料，熔融处理后成型形成碱铝硅酸盐玻璃；
所述碱铝硅酸盐玻璃经过至少两次离子交换的强化处理。
优选的，所述成型方法为溢流下拉法。
优选的，所述离子交换的熔盐为KNO3、NaNO3或者是二者的混合盐。
优选的，第一次离子交换的温度为390℃～450℃，交换时间为90min～250min；第二次离子交换的温度为370℃～420℃，交换时间为30min～150min。
一种盖板玻璃，由上述任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃制备得到。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种碱铝硅酸盐玻璃，是一种R2O-RO-Al2O3-SiO2系统中的一组玻璃组合物。所述玻璃组合物的200P温度(T200P)不高于1685℃、35kP温度(T35kP)不高于1230℃、120kP温度(T120kP)不高于1155℃，且(T35kP-TL)≥90℃、(T120kP-TL)≥20℃，表明该玻璃可满足产业化对玻璃黏度的需求，且在产业化过程中不易产生析晶现象。所述玻璃组合物可进行复合化学强化，强化后的玻璃装载于诸如手机等显示器外层进行整机跌落性能测试时，由至少150cm的高度自由落体掉落后不破裂，其强度性能优于当前盖板玻璃市场中的钠铝硅酸盐玻璃及部分碱铝硅酸盐玻璃或至少可与部分碱铝硅酸盐玻璃相当。
本发明还公开一种碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，该制备方法通过常规的玻璃制备方法制备出碱铝硅酸盐玻璃，制备出的碱铝硅酸盐玻璃通过离子交换的强化处理，限定了离子交换在玻璃表面到内部的深度。经过多次离子交换后，获得的碱铝硅酸盐玻璃具有比钠铝硅酸盐玻璃更深的离子交换深度及更低的中心张应力。
本发明还公开了盖板玻璃，该盖板玻璃采用上述碱铝硅酸盐玻璃，该碱铝硅酸盐玻璃的强度性能优异，主要表现在抗跌落性能方面，耐摔高度至少1.5m。
具体实施方式
除非另有说明，本发明中热膨胀系数(CTE)表示在约25℃～380℃温度范围内的测量值，其单位为(×10-7/℃)。
除非另有说明，本发明中涉及的所有温度以摄氏度(℃)表示。本发明中所用术语“应变点”指玻璃的粘度为约1013.6泊(P)时的温度，术语“200P温度(T200P)”是指玻璃粘度为200泊(P)时的温度，术语“35kP温度(T35kP)”是指玻璃粘度为35千泊(kP)时的温度，术语“120kP温度(T120kP)”是指玻璃粘度为120千泊(kP)时的温度，术语“析晶上限温度(TL)”是指随着熔融玻璃从熔融温度开始冷却，晶体第一次出现时的温度，或者随着温度从室温开始升高，最后一点晶体熔化掉时的温度。
本发明实施方案之一为提供了R2O-RO-Al2O3-SiO2体系中的一组玻璃组合物，为碱铝硅酸盐玻璃，所述碱铝硅酸盐玻璃的200P温度(T200P)不高于1685℃、35kP温度(T35kP)不高于1230℃、120kP温度(T120kP)不高于1155℃；所述碱铝硅酸盐玻璃的35kP温度(T35kP)与析晶上限温度(TL)之差，即(T35kP-TL)≥90℃；且碱铝硅酸盐玻璃的120kP温度(T120kP)与析晶上限温度(TL)之差，即(T120kP-TL)≥20℃，当玻璃具有该特征时，表明该玻璃可满足产业化对玻璃黏度的需求，且在产业化过程中不易产生析晶现象。
具体的，为实现上述性能，按氧化物基准的摩尔百分比表示，该玻璃的组成为：60％～68.5％的SiO2、12％～17.5％的Al2O3、0％～3.5％的B2O3；5％～8.8％的Li2O、7％～12％的Na2O、0％～1.8％的K2O、0％～3.5％的MgO、0％～5％的P2O5、0％～2.5％的ZnO、0％～0.2％的SnO。
本发明实施方案之一，所述碱铝硅酸盐玻璃的35kP温度(T35kP)与析晶上限温度(TL)之差，更优的为(T35kP-TL)≥100℃；碱铝硅酸盐玻璃的120kP温度(T120kP)与析晶上限温度(TL)之差，更优的为(T120kP-TL)≥50℃。
本发明实施方案之一，所述碱铝硅酸盐玻璃的35kP温度(T35kP)不大于1200℃，碱铝硅酸盐玻璃的120kP温度(T120kP)不大于1150℃。
本发明实施方案之一，所述碱铝硅酸盐玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数的摩尔比值(R值)在1.95至2.1的范围内，且玻璃结构中每个多面体中桥氧离子平均数(Y值)在3.8至4.05的范围内，每个多面体中非桥氧离子平均数(X值)在约-0.05至0.15的范围内。因该玻璃结构主要由四面体网络构成，当R值接近2时，四面体网络更趋近于“骨架”连接方式，此时，若Y值接近于4，则四面体网络连接更紧密，即可赋予玻璃更高的本征强度。
本发明实施方案之一，碱铝硅酸盐玻璃的(SiO2+Al2O3)之和在77％～82％范围内；(B2O3+P2O5)之和不大于5％；(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)之和在78％～85％范围内。其中，SiO2、Al2O3、B2O3、P2O5均可参与玻璃的网络构成，玻璃中Si、Al含量越多，玻璃液黏度越大，熔化温度越高，玻璃液澄清越困难，因此，控制其含量范围主要是控制玻璃液的黏度，控制玻璃料性，降低熔化温度及澄清难度。
本发明实施方案之一，以摩尔百分数计，R2O含量约11％～20％，RO含量在0％～4％；(R2O+RO)/(Al2O3+B2O3)的摩尔比值为0.8～1.5；(R2O+RO-Al2O3-B2O3-P2O5)在-3％～5％范围内。其中，R2O＝Li2O+Na2O+K2O，RO＝MgO+ZnO。该含量范围主要作用是：在调整玻璃黏度的同时，保证玻璃配方组成中的Al2O3及B2O3均以四面体结构参与玻璃网络组成中，一方面提高玻璃网络强度，另一方面是网络体积较大的铝氧四面体[AlO4]可为复合化学强化过程中的离子交换过程提供更大的交换空间，促进离子交换的进行。可使得在化学强化过程中得到更深的离子交换深度(DOL)以及更高的表面压应力(CS)，使玻璃的强度经化学强化后得到二次提升。
本发明的实施案例之一，以摩尔百分数计，R2O的含量为13.5mol％～19mol％。
本发明实施方案之一，以摩尔百分数计，SiO2+Al2O3-R2O-RO的含量不高于66％。如此，以便平衡玻璃液的黏度，确保T200P不高于1685℃、T35kP不高于1230℃。
本发明实施方案之一，以摩尔百分数计，Al2O3+Li2O+MgO的含量不高于25％。如此，以保证玻璃样品在利用梯温炉设备进行析晶上限温度测试时，玻璃样品的析晶晶上限温度有效可测，玻璃样品不会出现全段析晶的现象，保证(T35kP-TL)之差满足量产装备对该温差的需求。
本发明的实施方案之一，以摩尔百分数计，(K2O+ZnO-P2O5)≤2.5，且0＜(B2O3+P2O5)＜5。
本发明实施方案之一，所述碱铝硅酸盐玻璃的应变点至少为505℃。更优选的为505℃～605℃。所述碱铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数在70×10-7/℃～85×10-7/℃之间。该应变点以及膨胀系数范围，可有效防止玻璃在生产过程中的炸裂、收缩、变形以及翘曲问题。
在本发明所述的玻璃氧化物组成中：
SiO2是重要的玻璃形成体氧化物，其硅氧四面体的结构形成玻璃的主网络结构，构成玻璃的骨架，能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等；网络的连接程度直接决定玻璃本征强度的大小，当SiO2含量低于60mol％时，玻璃中网络形成体氧化物较少，玻璃强度会偏低；但当其含量超过68.5mol％时，玻璃的熔化、澄清温度会升高，粘度上升，增加熔制难度及析晶倾向。在下述实施例中，本文所述的碱铝硅酸盐玻璃包括60mol％～68.5mol％的SiO2，或其中包含的任意子范围。
Al2O3是中间体氧化物，其在玻璃中的具体作用取决于Al3+的存在形式。当玻璃组成中碱金属氧化物(R2O)与碱土金属氧化物(RO)的浓度含量之和等于或大于氧化铝的浓度时，Al3+占据[AlO4]四面体的中心位置，Al3+作为网络形成体参与网络构成，对于本文所述的所有玻璃均如此；同时，铝氧四面体体积大于硅氧四面体体积，可为化学强化提供足够的离子交换空间，促进离子交换的进行。但是如果Al2O3过多，会导致玻璃粘度增大，增大玻璃的结晶化趋势。因此，Al2O3浓度需控制在合理的范围内，本文所述的玻璃包含约12mol％～17.5mol％的Al2O3，或其中包含的任意子范围。
B2O3作为助熔剂添加到玻璃中，当引入且含量较少时，NaO/B2O3＞1，结构中“游离”氧充足，B3+处于[BO4]四面体状态加入到[SiO4]四面体网络中，使结构紧密，熔体黏度随B2O3含量升高而增加；引入一定B2O3可以加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力，具有降低玻璃高温黏度，提高玻璃低温黏度的作用，也有助于抑制玻璃的锆石分解黏度。本文所述的玻璃包含0mol％～3.5mol％的B2O3，或其中包含的任意子范围。
碱土金属氧化物R2O可向玻璃结构中提供游离氧，破坏玻璃的网络骨架，改善玻璃液黏度，能有效解决玻璃难熔问题。为了获得高的液相线黏度以满足下拉法量产技术，以摩尔百分比计，玻璃中Li2O含量的占比应小于碱金属氧化物总和的一半。因为Li2O为第一步化学强化时交换离子，与熔盐中离子半径较大的Na+、K+进行交换，因此为在离子交换后获得高的压缩应力，理想的是使Li2O含量最大化；Na2O为第二步化学强化时交换离子，与熔盐中的K+进行交换，二者的含量会决定化学强化后玻璃表面的应力层压缩深度(DOL)及表面压应力(CS)大小，即决定玻璃化学强化后的强度；K+的存在可提高K+、Na+的交换速率，但是会降低离子交换后的压缩应力。因此，为在离子交换后获得高的压缩应力，理想的是使Li2O含量最大化，K+、Na+含量适当。本文所述的玻璃，包含5mol％～8.8mol％的Li2O、7mol％～12mol％的Na2O、0～1.8mol％的K2O。
二价阳离子氧化物，如MgO、ZnO，其引入玻璃组成中，也可改善玻璃的熔融性；MgO可改善玻璃成型性能，使玻璃硬化速度变慢、增加高温黏度，同时提高化学稳定性、热稳定性，但当MgO含量超过一定水平时，玻璃易析晶，造成液相线温度急剧升高；ZnO为中间体氧化物，当玻璃中游离氧足够时，可以形成锌氧八面体进入玻璃网络结构中，使玻璃结构稳定。对于化学强化来说，二价阳离子的存在会减弱碱金属阳离子的迁移，这一影响对于离子半径较大的二价阳离子更为明显；另外，较小半径的二价阳离子一般比离子半径大的二价阳离子更有助于增强压缩应力。本文所述的玻璃中，包含0mol％～3.5mol％的MgO、0mol％～2.5mol％的ZnO，一些实施例中，仅含MgO或ZnO，或同时包含MgO和ZnO。
P2O5为网络形成体氧化物，其网络结构较大，少量引入，有利于化学强化时离子交换的进行，也有利于缓解玻璃液对溢流法关键成型装备溢流砖的侵蚀。本文所述的玻璃包含约0mol％～5mol％的P2O5，或其中包含的任意子范围。
SnO作为澄清剂加入到本发明的玻璃组分中，促进玻璃液的澄清排泡。本文所述的玻璃包含约0mol％～0.2mol％的SnO。
按上述玻璃氧化物组成进行配合料称量并熔制，测试玻璃的黏度及析晶上限温度。
下面结合具体的实施例，对上述范围和数据进一步的描述。
表1列出了所述玻璃组成的非限制性实施例及对应黏度、物理温度等相关检测数据。
表1碱铝硅酸盐玻璃组成及黏温、物理温度测试数据示例
上述碱铝硅酸盐玻璃的制备方法为，按照所述碱铝硅酸盐玻璃的成分混合原料，熔融处理后成型形成碱铝硅酸盐玻璃。
本发明实施方案之一，所述碱铝硅酸盐玻璃可进行至少2次离子交换的化学强化处理经化学强化处理后的碱铝硅酸盐玻璃，其离子交换深度(DOL)至少为90μm，表面压应力(CS)大于700MPa。如此，赋予玻璃更优的强度性能，提高玻璃抗划擦、抗冲击以及抗跌落性能。
本发明实施方案之一，碱铝硅酸盐玻璃样品装载于诸如手机等显示器外层进行整机跌落性能测试时，由至少150cm的高度自由落体掉落到180目的碳化硅砂纸表面上，所述碱铝硅酸盐玻璃玻璃制品具有至少约80％的完好率。
本发明的实施例之一，上述的碱铝硅酸盐玻璃，所述碱铝硅酸盐玻璃可采用溢流下拉法进行量产化，但不局限于该量产工艺。
本发明所述碱铝硅酸盐玻璃均可进行化学强化，通过离子交换提升玻璃强化后的强度。在一些实施例中，本文所述的碱铝硅酸盐玻璃在含钠盐、钾盐中的任一种或者同时含有钠盐与钾盐的混合熔融盐浴中进行离子交换，通常使用NaNO3和KNO3；将玻璃保持在盐浴中足够的时间，该时间足以使离子交换在玻璃表面发生并深入到玻璃制品的某一深度。
所述玻璃组合物可进行复合化学强化，即，可以在含有NaNO3和KNO3中的至少一种或多种离子交换盐浴中进行至少2次离子交换后，以在玻璃中形成深的离子交换层(DOL)。经过离子交换的玻璃装载于诸如手机等显示器外层进行整机跌落性能测试时，盖板玻璃由至少150cm的高度自由落体掉落到180目的碳化硅砂纸表面上以后不破裂，其强度性能优于当前盖板玻璃市场中的钠铝硅酸盐玻璃及部分碱铝硅酸盐玻璃或至少可与部分碱铝硅酸盐玻璃相当；且该R2O-RO-Al2O3-SiO2玻璃适用于溢流下拉法进行量产，但不限于溢流下拉法这一种量产方式。
在一些实施例中，第一次离子交换时采用比例为KNO3(0wt％～65wt％)和NaNO3(35wt％～100wt％)的混合盐，盐浴温度为390℃～450℃，交换时间为90min～250min；第二次离子交换时采用比例为KNO3(90wt％～100wt％)和NaNO3(0wt％～10wt％)的混合盐，盐浴温度为370℃～420℃，交换时间为30min～150min。强化完成后，采用应力检测设备FSM-6000及SLP-1000对强化后玻璃的离表面压缩应力(CS)、离子交换深度(DOL)以及中心张应力(CT)进行检测。经多次离子交换后，本文所述的碱铝硅酸盐玻璃具有比钠铝硅酸盐玻璃更深的离子交换深度及更低的中心张应力。
表2列出了部分0.7mm厚度玻璃制品(具体组成选自表1)的复合化学强化工艺、强化后的应力数据(CS、DOL)以及整机跌落高度。所述整机跌落高度是指将强化后玻璃样品经自由落体跌落至180目碳化硅砂纸上，玻璃不破碎的跌落高度，该高度数值取10片样品的B20值，用“H180”表示。
表2针对选自表1玻璃组成的强化工艺、应力及整机跌落数据
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱铝硅酸盐玻璃的T200P≤1685 ℃，T35kP≤1200℃，T120kP≤1150 ℃，（T35kP-TL）≥100 ℃且（T120kP-TL）≥50 ℃；
以摩尔百分比计，所述碱铝硅酸盐玻璃由：60% ~ 67.81%的SiO2、12.57% ~17.5% 的Al2O3、0.5% ~ 3.5%的B2O3；5% ~ 8.77%的Li2O、7.20% ~ 12%的Na2O、0% ~ 1.8%的K2O、0% ~3.5%的MgO、1.26% ~ 5%的P2O5、0% ~ 2.5%的ZnO和0.09% ~ 0.2%的SnO组成；
所述碱铝硅酸盐玻璃中，氧离子总数与网络形成离子总数摩尔比的范围为1.95 ~2.1；
所述碱铝硅酸盐玻璃中，每个多面体中平均桥氧数的范围为3.8 ~ 4.05，每个多面体中平均非桥氧数的范围为-0.05 ~ 0.15；
以摩尔百分数计，
SiO2+Al2O3的范围为77% ~ 82%；B2O3+P2O5不大于5%；SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5的范围为78%~ 85%；
R2O的含量11% ~ 20%，RO的含量为0% ~ 4%；
（R2O+RO）/（Al2O3+B2O3）的摩尔比值为0.8~1.5；
R2O+RO-Al2O3-B2O3-P2O5的范围为 -3 %~ 5%；
其中，R2O=Li2O+Na2O+K2O，RO=MgO+ZnO；
以摩尔百分数计，
SiO2+Al2O3-R2O-RO的含量不高于66%。
2.根据权利要求1所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以摩尔百分数计，R2O的含量为13.5mol%~19 mol%，R2O=Li2O+Na2O+K2O。
3.根据权利要求1所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以摩尔百分数计，Al2O3+ Li2O+MgO的含量不高于25%。
4.根据权利要求1所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以摩尔百分数计，(K2O+ ZnO-P2O5)≤2.5，且0＜(B2O3+P2O5)＜5。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱铝硅酸盐玻璃的应变点≥505℃。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数在70×10-7/℃ ~ 85×10-7/℃之间。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱铝硅酸盐玻璃的离子交换深度至少为90μm。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，表面压应力大于700 MPa。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱铝硅酸盐玻璃由至少150 cm的高度自由落体掉落到180目的碳化硅砂纸表面上，所述碱铝硅酸盐玻璃的完好率大于80%。
10.权利要求1-4任意一项碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，按照所述碱铝硅酸盐玻璃的成分混合原料，熔融处理后成型形成碱铝硅酸盐玻璃；
所述碱铝硅酸盐玻璃经过至少两次离子交换的强化处理。
11.根据权利要求10所述的碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述成型方法为溢流下拉法。
12.根据权利要求10所述的碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述离子交换的熔盐为KNO3、NaNO3或者是二者的混合盐。
13.根据权利要求10所述的碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，第一次离子交换的温度为390℃~450℃，交换时间为90 min~250min；第二次离子交换的温度为370℃~420℃，交换时间为30 min~150min。
14.一种盖板玻璃，其特征在于，由权利要求1-4任意一项所述的碱铝硅酸盐玻璃制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210018266.3A CN114394745B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210018266.3A CN114394745B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114394745A CN114394745A (zh) | 2022-04-26 |
| CN114394745B true CN114394745B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=81228986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210018266.3A Active CN114394745B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114394745B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108585481A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-09-28 | 科立视材料科技有限公司 | 一种可快速进行离子交换的含锂铝硅酸盐玻璃 |
| CN108706868A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-10-26 | 科立视材料科技有限公司 | 一种适合3d成型且可改善离子交换性能的铝硅酸盐玻璃 |
| CN109626816A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 田英良 | 满足5g通信和3d模压成型的手机盖板玻璃及工艺方法 |
| CN110240419A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-17 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用 |
| CN110615611A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-27 | 清远南玻节能新材料有限公司 | 铝硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法和显示器件 |
| CN111995243A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 | 一种高强度、低脆性的铝硅酸盐玻璃及其强化方法和应用 |
| CN111995245A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 | 一种盖板玻璃及其制备方法 |
| WO2021053695A1 (en) * | 2019-09-21 | 2021-03-25 | Avanstrate Inc. | High performance strengthened glass |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11104602B2 (en) * | 2015-06-26 | 2021-08-31 | Corning Incorporated | Glass with high surface strength |
-
2022
- 2022-01-07 CN CN202210018266.3A patent/CN114394745B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108585481A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-09-28 | 科立视材料科技有限公司 | 一种可快速进行离子交换的含锂铝硅酸盐玻璃 |
| CN108706868A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-10-26 | 科立视材料科技有限公司 | 一种适合3d成型且可改善离子交换性能的铝硅酸盐玻璃 |
| CN109626816A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 田英良 | 满足5g通信和3d模压成型的手机盖板玻璃及工艺方法 |
| CN110240419A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-17 | 深圳市东丽华科技有限公司 | 锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用 |
| WO2021053695A1 (en) * | 2019-09-21 | 2021-03-25 | Avanstrate Inc. | High performance strengthened glass |
| CN110615611A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-27 | 清远南玻节能新材料有限公司 | 铝硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法和显示器件 |
| CN111995243A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 | 一种高强度、低脆性的铝硅酸盐玻璃及其强化方法和应用 |
| CN111995245A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 | 一种盖板玻璃及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114394745A (zh) | 2022-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102593850B1 (ko) | 화학 템퍼링 가능한 유리판 | |
| EP4043413A1 (en) | Lithium-zirconium-based aluminosilicate glass, reinforced glass, preparation method therefor and display device | |
| CN110104954B (zh) | 一种低温晶化的可离子交换玻璃陶瓷 | |
| CN110627365B (zh) | 一种透明的强化玻璃陶瓷及其制备方法 | |
| JP2017149644A (ja) | ３Ｄ成形のためのイオン交換可能なＬｉ含有ガラス組成物 | |
| CN109608047A (zh) | 一种高结晶度钠霞石透明微晶玻璃及其制备方法 | |
| CN102718406B (zh) | 一种拉丝温度低的低介电常数玻璃纤维 | |
| KR20130023101A (ko) | 유리 조성물, 그로부터 얻어진 유리, 유리의 제조방법 및 유리의 용도 | |
| CN111646693B (zh) | 低介电常数和损耗的锂铝硅酸盐玻璃、制备方法及应用 | |
| TWI715339B (zh) | 電子級玻璃纖維組合物及其玻璃纖維和電子布 | |
| CN112919813A (zh) | 一种锂铝硅微晶玻璃及其强化方法和应用 | |
| CN109694187B (zh) | 一种低软化点含锂玻璃 | |
| WO2019080190A1 (zh) | 铝硅酸盐玻璃及其制备方法、电子设备 | |
| CN111099841A (zh) | 一种可以缩小玻璃尺寸的强化工艺 | |
| WO2016170931A1 (ja) | 強化ガラス | |
| CN110937823B (zh) | 一种可以减少翘曲和尺寸膨胀的玻璃强化工艺 | |
| WO2020103496A1 (zh) | 一种可快速离子交换的高铝玻璃 | |
| CN114394745B (zh) | 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃 | |
| WO2022141274A1 (zh) | 玻璃、强化玻璃及其制备方法和电子产品 | |
| CN110590156A (zh) | 可化学强化的超薄玻璃及其制备方法 | |
| CN109650718A (zh) | 浮法玻璃及其制备方法和应用 | |
| CN114195381B (zh) | 钠钙硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法与应用 | |
| US20230082423A1 (en) | Glass, crystallized glass and chemically strengthened glass | |
| CN116924683B (zh) | 一种具有高透明高强度的镁铝硅微晶玻璃及制备方法 | |
| CN116023025B (zh) | 用于离子交换的铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法和应用 |
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 |