CN116102255A - 硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents

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CN116102255A CN202310027316.9A CN202310027316A CN116102255A CN 116102255 A CN116102255 A CN 116102255A CN 202310027316 A CN202310027316 A CN 202310027316A CN 116102255 A CN116102255 A CN 116102255A
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Abstract

本发明涉及一种硼铝硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％SiO2、12.3％～16.2％Al2O3、0.2％～1.5％B2O3、10％～15％Na2O、3％～7％K2O、2.5％～4.8％MgO、0～1.8％CaO、0～1.5％ZnO、0.6％～3.5％ZrO2及0.1％～0.8％SnO2。采用本申请中组分质量百分比的硼铝硅酸盐玻璃，具有较高的化学强化性能，可以满足汽车玻璃的耐冲击性和抗划伤性的安全要求；而且具有与钙钠玻璃相近的线膨胀系数，可以用较薄的厚度替代汽车玻璃内层的钙钠玻璃，以实现汽车玻璃轻量化。而且，本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃还具有较低的软化点，使其可以通过升高温度的方式弯曲成型，有效避免成型过程中与模具材料发生反应或粘附到模具。

Description

硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃生产制造技术领域，特别是涉及一种硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
汽车玻璃按工艺一般分为夹层玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃、中空安全玻璃以及塑玻玻璃，汽车的前挡风玻璃采用夹层玻璃，这种玻璃通过在两片钢化玻璃或玻璃原片的中间夹层聚乙烯醇缩丁醛酯，再热熔固化而成。不同车型的玻璃窗厚度不同，前挡风玻璃的厚度为5mm～7mm，侧窗玻璃的厚度为3mm～5mm，传统的前挡风玻璃采用两层2mm～3mm的钠钙玻璃。随着降低汽车油耗、节能环保的要求以及消费者对续航里程的期待越来越高，整车厂为了满足市场需求，对汽车玻璃轻量化的需求也逐渐增强。
因此，如何提供一种能实现汽车玻璃轻量化的玻璃是亟需解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够实现汽车玻璃轻量化的硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
本申请的一方面，提供一种硼铝硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％ SiO2、12.3％～16.2％ Al2O3、0.2％～1.5％ B2O3、10％～15％Na2O、3％～7％ K2O、2.5％～4.8％ MgO、0～1.8％ CaO、0～1.5％ ZnO、0.6％～3.5％ ZrO2及0.1％～0.8％ SnO2。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％ SiO2、12.3％～16.2％ Al2O3、0.2％～1.5％ B2O3、10％～15％ Na2O、3％～7％K2O、2.5％～4.8％ MgO、0.01～1.8％ CaO、0.01～1.5％ ZnO、0.6％～3.5％ ZrO2及0.1％～0.8％ SnO2。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)的比值为0.6～0.79。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，3.9≤MgO+CaO+ZnO≤6.3。
在其中一个实施例中，所述硼铝硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(7)中的一种或多种：
(1)在30℃～350℃范围内的线膨胀系数为(84.2～96.5)×10-7℃-1；
(2)表面压应力为642MPa～914MPa；
(3)压应力层深度为34.2μm～50.4μm；
(4)杨氏模量为71GPa～77.6GPa；
(5)维氏硬度为605MPa～807MPa；
(6)荷重软化点为742.6℃～791.5℃；
(7)熔化温度为1575℃～1627℃。
本申请的再一方面，提供一种上述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至1550℃～1630℃，保温6～10小时，再在1530℃～1600℃的温度下，保温4～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在630～700℃的温度下退火12～24小时，制备所述硼铝硅酸盐玻璃。
本申请的又一方面，提供一种强化玻璃，通过上述的硼铝硅酸盐玻璃进行化学强化获得。
在其中一个实施例中，所述化学强化的步骤包括一步离子交换。
在其中一个实施例中，所述一步离子交换包括如下步骤：
将所述硼铝硅酸盐玻璃置于熔融硝酸钾中，在385℃～425℃的温度下，保温2～8小时。
本申请的又一方面，提供一种汽车玻璃，包含上述的硼铝硅酸盐玻璃或上述的强化玻璃。
采用本申请中组分质量百分比的硼铝硅酸盐玻璃，具有较高的化学强化性能，可以以更薄的厚度满足汽车玻璃的耐冲击性和抗划伤性的安全要求；而且具有与钙钠玻璃相近的线膨胀系数，可以用较薄的厚度替代汽车玻璃内层的钙钠玻璃，以实现汽车玻璃轻量化。
而且，本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃还具有较低的软化点，使其可以通过升高温度的方式弯曲成型，有效避免成型过程中与模具材料发生反应或粘附到模具。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。下文中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
汽车玻璃按工艺一般分为夹层玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃、中空安全玻璃以及塑玻玻璃，汽车的前挡风玻璃采用夹层玻璃，这种玻璃通过在两片钢化玻璃或玻璃原片的中间夹层聚乙烯醇缩丁醛酯，再热熔固化而成。不同车型的玻璃窗厚度不同，前挡风玻璃的厚度为5mm～7mm，侧窗玻璃的厚度为3mm～5mm，传统的前挡风玻璃采用两层2mm～3mm的钠钙玻璃。传统的汽车前挡风玻璃采用两层厚度为2mm～3mm的钠钙玻璃与一层厚度为0.3mm～0.7mm的有机胶层，如PVB、SGP、EVA、PU等复合而成；侧窗玻璃和天窗玻璃分为两种，一种为两层厚度为2mm左右的钠钙玻璃与一层厚度为0.3mm～0.7mm的有机胶层复合而成，另一种为单层厚度为4mm～5mm的钠钙物理强化玻璃。
随着降低汽车油耗、节能环保的要求以及消费者对续航里程的期待越来越高，整车厂为了满足市场需求，对汽车玻璃轻量化的需求也逐渐增强。燃料经济性和电动汽车里程数与车辆重量密切相关。一台新能源车用玻璃的面积约为4～6平方米，材料总重量在42.5公斤以上，甚至可以达到60公斤。玻璃的厚度每减少1mm，整车的重量至少可以减少10公斤，每百公里油耗可以降低约0.06升。此外，基于对汽车玻璃功能的基本需求，需要在降低玻璃重量的同时，不损害玻璃的强度和声衰减性质。对于玻璃层叠体来说，需要玻璃面对外部冲击事件时，例如蓄意强行进入或与石头或冰雹接触时，具有机械牢固性；面对内部冲击事件，例如在碰撞中与乘坐者的接触时，能够适当地耗散冲击带来的能量或裂纹。
有技术涉及一种轻量化混合玻璃层叠体，结构有三层，包括外部玻璃片、内部玻璃片以及两层玻璃片之间的聚合物中间层。外部玻璃片可以是薄的化学强化玻璃片或非化学强化玻璃片；聚合物中间层的厚度可以小于1.6mm；内部玻璃片可以是非化学强化玻璃片或薄的化学强化玻璃片。进一步地，外部玻璃片可以是厚度为0.5mm～1mm的化学强化铝硅酸盐玻璃，聚合物中间层的厚度为0.38mm～1.14mm，内部玻璃片可以是厚度为1.5mm～2.5mm的非化学强化钠钙玻璃。
有技术涉及一种锂锆质铝硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法和显示器件。按质量百分比计，锂锆质铝硅酸盐玻璃包括如下组分：SiO2 50％～72％，Al2O310％～27％，B2O30.1％～10.0％，Li2O 2％～10％，Na2O 4％～15％，ZrO2 0.1％～5.0％及K2O 0～4％，其中，Li2O的含量高，原料成本高，且碳酸锂易侵蚀窑炉，导致生产成本高；而且该技术方案中的化学强化工艺使用二步法，化学强化工艺复杂，后加工成本高，该锂锆质铝硅酸盐玻璃仅仅使用在高端手机中，难以在整车厂推广使用。
下面对本申请提供的一种硼铝硅酸盐玻璃及其制备方法具体说明。
本发明提供了一种硼铝硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％ SiO2、12.3％～16.2％ Al2O3、0.2％～1.5％ B2O3、10％～15％Na2O、3％～7％ K2O、2.5％～4.8％ MgO、0～1.8％ CaO、0～1.5％ ZnO、0.6％～3.5％ZrO2及0.1％～0.8％ SnO2。
二氧化硅(SiO2)是构成玻璃网络骨架的主要成分，是上述硼铝硅酸盐玻璃的组分中占比最大的成分。SiO2可以提高玻璃的力学强度、化学稳定性和热稳定性。当SiO2的含量低于57％时，玻璃熔体的网络完整度下降，玻璃的线膨胀系数增大，稳定性下降；当SiO2的含量超过63％时，玻璃的高温粘度增大，不利于该组合物的工业化生产。因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，SiO2的质量分数为57％～63％，SiO2的质量分数包括但不限于：57％、58％、59％、60％、61％、62％或63％。
氧化铝(Al2O3)可以使玻璃网络结构更加完整，提高玻璃的化学稳定性、弹性模量和硬度。在铝硼硅酸盐玻璃中，游离氧与Al3+形成[AlO4]四面体，在玻璃的网络结构中形成更大的空隙通道，有利于碱金属离子交换，以获得更大的表面压应力和应力层深度。在超薄铝硅酸盐玻璃中，优选Al2O3的质量百分含量在12.3％以上。当Al2O3含量偏高，超过16.2％时，玻璃高温黏度明显增大，生产过程中熔制温度过高，不利于工业生产，且玻璃的软化点较高。所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，Al2O3的质量分数为12.3％～16.2％，包括但不限于12％、13％、14％、15％或16％。
氧化硼(B2O3)是玻璃形成体和助熔剂，可以降低玻璃的液相线温度、软化点温度和线膨胀系数，同时提高玻璃在化学强化和弯曲成型过程中的热学性能。但B2O3含量过高会降低玻璃表面的离子交换能力。因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，B2O3质量百分数为0.2％～1.5％，包括但不限于0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％或1.5％。
氧化钠(Na2O)是网络外体，有助于玻璃原料熔融，同时是进行化学强化中离子交换的必要成分。当Na2O的质量百分含量超过15％时，玻璃的线膨胀系数增加，玻璃的耐候性和稳定性变差；当Na2O的质量百分含量低于10％时，不利于化学强化，导致玻璃表面的离子交换深度浅及压缩应力低。所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，Na2O的质量百分数为10％～15％，包括但不限于10％、11％、12％、13％、14％或15％。
氧化钾(K2O)与Na2O的性质相近，同时加入K2O和Na2O可以产生混合碱效应，改善玻璃的高温熔制和澄清性能，促进化学强化。但当K2O的含量过高时，玻璃的离子交换能力下降，线膨胀系数增大。所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，其质量百分数为3％～7％，包括但不限于3％、4％、5％、6％或7％。
本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃的组分中还包括一种或多种的二价金属氧化物。具体地，上述二价金属氧化物可以是氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)及/或氧化锌(ZnO)。
MgO有助于降低玻璃的熔化温度和析晶倾向，同时能够提高玻璃的弹性模量，抑制裂纹的发生。但是，如果其质量百分含量高于4.8％，玻璃的线膨胀系数增大，如果低于2.5％。则玻璃熔体的黏度增大，熔融性变差。因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，MgO的质量分数为2.5％～4.8％，包括但不限于2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％、4.2％、4.4％、4.6％或4.8％。
CaO能有效降低玻璃的高温黏度，并提高玻璃的力学强度。在含碱铝硅酸盐玻璃中，其降低玻璃离子交换速度的效果大于MgO。因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，CaO的质量分数为0％～1.8％，包括但不限于0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％或1.8％。
ZnO能够增强玻璃的强度和硬度等机械性能，并降低玻璃的线膨胀系数。但过量的ZnO会使玻璃的热学性能大幅度降低，因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，ZnO的质量分数为0％～1.5％，包括但不限于0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％或1.5％。
氧化锆(ZrO2)可以加强玻璃的离子交换动力，同时还能提高玻璃的硬度和杨氏模量，提高玻璃的耐候性和稳定性，但是过多的ZrO2会使玻璃的熔化温度大幅度上升。因此，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2的质量分数为0.6％～3.5％，包括但不限于0.6％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或3.5％。
氧化锡(SnO2)在上述的硼铝硅酸盐玻璃的组分溶解时作为澄清剂，可以减少玻璃中的气体，以提高玻璃的溶解质量。所述硼铝硅酸盐玻璃的组分中，SnO2的质量分数为0.1％～0.8％，包括但不限于0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％或0.8％。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％ SiO2、12.3％～16.2％ Al2O3、0.2％～1.5％ B2O3、10％～15％ Na2O、3％～7％K2O、2.5％～4.8％ MgO、0.01～1.8％ CaO、0.01～1.5％ ZnO、0.6％～3.5％ ZrO2及0.1％～0.8％ SnO2。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：60％～63％ SiO2、13％～15％ Al2O3、0.5％～1％ B2O3、12％～13％ Na2O、4％～6％ K2O、3％～4％ MgO、1～1.2％ CaO、0.5～1％ ZnO、0.6％～2％ ZrO2及0.1％～0.5％ SnO2。
在其中一个示例中，以质量百分数计，(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)的比值为0.6～0.79。
在其中一个示例中，以质量百分数计，3.9≤MgO+CaO+ZnO≤6.3。
在其中一个示例中，以质量百分数计，MgO/(MgO+CaO+ZnO)≤0.62。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃在30℃～350℃范围内的线膨胀系数为(84.2～96.5)×10-7℃-1。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的表面压应力为642MPa～914MPa。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的压应力层深度为34.2μm～50.4μm。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的杨氏模量为71GPa～77.6GPa。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的维氏硬度为605MPa～807MPa。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的荷重软化点为742.6℃～791.5℃。
在其中一个示例中，所述硼铝硅酸盐玻璃的熔化温度为1575℃～1627℃。
本申请的另一方面，提供一种上述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至1550℃～1630℃，保温6～10小时，再在1530℃～1600℃的温度下，保温4～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在630～700℃的温度下退火12～24小时，制备所述硼铝硅酸盐玻璃。
需要说明的是，前体玻璃成型的方法不作限制，在产量较大的情况下，可以是浮法、溢流法、下拉法等中的任意一种。本发明示例提供的方法仅仅是举例，并不限于此方法。
本申请的又一方面，提供一种强化玻璃，通过上述的硼铝硅酸盐玻璃进行化学强化获得。
在其中一个示例中，所述化学强化的步骤包括一步离子交换。
在其中一个示例中，所述一步离子交换包括如下步骤：
将所述硼铝硅酸盐玻璃置于熔融硝酸钾中，在385℃～425℃的温度下，保温2～8小时。
在其中一个示例中，于所述化学强化的步骤之前，还包括研磨、抛光和热弯加工处理中的一个或多个步骤。
本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃的密度为2.474g/cm3～2.531g/cm3，在30℃～350℃范围内的线膨胀系数为(84.2～96.5)×10-7℃-1，杨氏模量为71GPa～77.6GPa，化学强化后得到的强化玻璃的维氏硬度为605MPa～807MPa，荷重软化点为742.6℃～791.5℃，熔化温度为1575℃～1627℃，表面压应力为642MPa～914MPa，压应力层深度为34.2μm～50.4μm。
采用本申请中组分质量百分比的硼铝硅酸盐玻璃，具有较高的化学强化性能，可以满足汽车玻璃的耐冲击性和抗划伤性的安全要求；而且具有与钙钠玻璃相近的线膨胀系数，可以用较薄的厚度替代汽车玻璃内层的钙钠玻璃，以实现汽车玻璃轻量化。
而且，本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃还具有较低的软化点，使其可以通过升高温度的方式弯曲成型，有效避免成型过程中与模具材料发生反应或粘附到模具。
本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃，可以与普通钙钠玻璃进行共形匹配弯曲，且经化学强化后降低车辆撞击事件中的破裂可能性，还具有与传统的玻璃窗相比拟的耐候性和隔音性。
本申请的又一方面，提供一种汽车玻璃，包含上述的硼铝硅酸盐玻璃或上述的强化玻璃。
传统的汽车前挡风玻璃采用两层厚度为2mm～3mm的钙钠玻璃，可以采用厚度小于2mm的上述硼铝硅酸盐玻璃替代内层的钙钠玻璃，以实现汽车玻璃轻量化的目的。
在其中一个示例中，上述强化玻璃的制备方法包括如下步骤：
(1)按照上述硼铝硅酸盐玻璃的组分称取原料，机械混合0.5～1小时；
(2)将混合后的原料置于铂铑坩埚中，在1550℃～1630℃的温度下进行熔制，保温6～10小时，再在1530℃～1600℃的温度下进行澄清和均化，保温4～8小时，制备熔融液；
(3)将所述熔融液成型，在630～700℃的温度下退火12～24小时，再降温至室温，制备所述硼铝硅酸盐玻璃；
(4)将上述硼铝硅酸盐玻璃用线切割机切成尺寸为300mm×300mm×(1～2)mm的玻璃片，然后进行粗磨、普通清洗、细磨、超声清洗、CNC磨边倒角及抛光精加工；
(5)将精加工处理后的玻璃片置于385℃～425℃温度下的熔融KNO3中，进行化学钢化2～8小时，得到强化玻璃。
对上述硼铝硅酸盐玻璃和强化玻璃进行理化性能测试。
本发明实施例和对比例通过使用德国耐驰的PC-402L卧式膨胀仪，参照标准GB/T16920-2015测试玻璃的热膨胀系数(30～350℃)，测试时的升温速率为5℃/min；通过使用FSM-6000LE，参照标准GB/T18144-2008和ASTM1422C-99测试强化玻璃的表面压缩应力值CS和压应力层深度DOL；通过使用维氏硬度计，参照标准ASTM E-384测试玻璃的维氏硬度；参照标准ASTM C-336和ASTM C-338测定玻璃的应变点、退火点和软化点；通过使用美国Orton高温黏度计，参照标准ASTM C-1276，由Vogel-Fulcher-Tamann公式计算得到玻璃的熔化温度。
可以理解的是，上述测试方式和测试设备，是本行业领域内评价玻璃相关性能的常用方式，只是表征或是评价本发明技术方案和技术效果的一种手段，亦可采用其他测试方式和测试设备，并不影响最终结果。
以下为具体实施例。
实施例1～7
实施例1～实施例7提供的硼铝硅酸盐玻璃的制备过程如下：
(1)按照表1中各组分的质量百分比，计算并称取各组分对应的原料，机械混合0.5小时；
(2)将混合后的原料置于铂铑坩埚中，在1630℃的温度下进行熔制，保温6小时，再在1600℃的温度下进行澄清和均化，保温4小时，得到熔融液；
(3)将所述熔融液浇注到不锈钢模具中成型，在700℃的温度下退火12小时，再随炉冷却至室温，得到硼铝硅酸盐玻璃；
(4)将上述硼铝硅酸盐玻璃用线切割机切成尺寸为300mm×300mm×(1～2)mm的玻璃片，然后进行粗磨、普通清洗、细磨、超声清洗、CNC磨边倒角及抛光精加工；
(5)将精加工处理后的玻璃片置于425℃的熔融KNO3中，进行化学钢化4小时，得到强化玻璃。
表1成分
Figure BDA0004045640870000101
实施例8～14
实施例8～实施例14提供的硼铝硅酸盐玻璃的制备过程如下：
(1)按照表1中各组分的质量百分比，计算并称取各组分对应的原料，机械混合1小时；
(2)将混合后的原料置于铂铑坩埚中，在1550℃的温度下进行熔制，保温6小时，再在1530℃的温度下进行澄清和均化，保温8小时，得到熔融液；
(3)将所述熔融液浇注到不锈钢模具中成型，在630℃的温度下退火24小时，再随炉冷却至室温，得到硼铝硅酸盐玻璃；
(4)将上述硼铝硅酸盐玻璃用线切割机切成尺寸为300mm×300mm×(1～2)mm的玻璃片，然后进行粗磨、普通清洗、细磨、超声清洗、CNC磨边倒角及抛光精加工；
(5)将精加工处理后的玻璃片置于400℃的熔融KNO3中，进行化学钢化6小时，得到强化玻璃。
表2成分
Figure BDA0004045640870000111
实施例15～20
实施例15～实施例20提供的硼铝硅酸盐玻璃的制备过程如下：
(1)按照表1中各组分的质量百分比，计算并称取各组分对应的原料，机械混合0.8小时；
(2)将混合后的原料置于铂铑坩埚中，在1580℃的温度下进行熔制，保温8小时，再在1560℃的温度下进行澄清和均化，保温4小时，得到熔融液；
(3)将所述熔融液浇注到不锈钢模具中成型，在670℃的温度下退火15小时，再随炉冷却至室温，得到硼铝硅酸盐玻璃；
(4)将上述硼铝硅酸盐玻璃用线切割机切成尺寸为300mm×300mm×(1～2)mm的玻璃片，然后进行粗磨、普通清洗、细磨、超声清洗、CNC磨边倒角及抛光精加工；
(5)将精加工处理后的玻璃片置于385℃的熔融KNO3中，进行化学钢化8小时，得到强化玻璃。
表3成分
Figure BDA0004045640870000121
对比例1～4
对比例1～4提供的硼铝硅酸盐玻璃的制备过程如下：
(1)按照表1中各组分的质量百分比，计算并称取各组分对应的原料，机械混合0.8小时；
(2)将混合后的原料置于铂铑坩埚中，在1580℃的温度下进行熔制，保温8小时，再在1560℃的温度下进行澄清和均化，保温4小时，得到熔融液；
(3)将所述熔融液浇注到不锈钢模具中成型，在670℃的温度下退火15小时，再随炉冷却至室温，得到硼铝硅酸盐玻璃；
(4)将上述硼铝硅酸盐玻璃用线切割机切成尺寸为300mm×300mm×(1～2)mm的玻璃片，然后进行粗磨、普通清洗、细磨、超声清洗、CNC磨边倒角及抛光精加工；
(5)将精加工处理后的玻璃片置于385℃的熔融KNO3中，进行化学钢化8小时，得到强化玻璃。
表4成分
Figure BDA0004045640870000131
对实施例1～20和对比例1～4制备得到的硼铝硅酸盐玻璃和强化玻璃进行检测，检测结果见表5和表6。
表5硼铝硅酸盐玻璃性能测试
Figure BDA0004045640870000132
续表5
Figure BDA0004045640870000133
Figure BDA0004045640870000141
续表5
Figure BDA0004045640870000142
续表5
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
<![CDATA[密度(g/cm<sup>3</sup>)]]> 2.521 2.530 2.523 2.487
熔化温度(℃) 1636 1594 1644 1598
<![CDATA[膨胀系数(30℃～350℃，10<sup>-7</sup>℃<sup>-1</sup>)]]> 103.6 96.0 99.9 101.6
应变点(℃) 567 579 571 586
软化点(℃) 852 816 862 829
维氏硬度(MPa) 602 568 584 550
表6强化玻璃性能测试
Figure BDA0004045640870000143
续表6
Figure BDA0004045640870000144
Figure BDA0004045640870000151
续表6
Figure BDA0004045640870000152
续表6
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
维氏硬度(MPa) 684 593 704 612
杨氏模量(Gpa) 77.2 72.8 74.8 70.5
表面压应力(MPa) 713.0 622.6 745.6 586.7
压应力层深度(μm) 45.4 30.1 42.9 25.0
通过实施例4与对比例1的数据对比可知，对比例1中(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)＝0.53时，膨胀系数(CTE)升高至103.6×10-7℃-1,且化学强化后各性能都弱于实施例4，同时熔化温度升高至1636℃，软化点升高至852℃，增加了玻璃的工业化生产成本和难度。通过实施例15与对比例2的数据对比可知，对比例2中(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)＝0.83时，Na2O含量偏低，导致离子交换动力不足，化学强化性能都弱于实施例15，表面压应力(CS)值仅有622MPa，抗划伤性能显著降低。通过实施例10与对比例3的数据对比可知，对比例3中(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)＝0.59，但MgO+CaO+ZnO＝3.2，导致玻璃的熔化温度升高至1644℃，软化点升高至862℃，增加了玻璃的工业化生产成本和难度。通过实施例19与对比例4的数据对比可知，当对比例4中(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)＝0.69，但MgO+CaO+ZnO＝7，二价金属氧化物含量偏高，阻碍了Na+和K+离子交换，化学强化性能都弱于实施例19，抗冲击性和抗划伤性能显著降低。
对不同厚度规格的玻璃组合体进行热弯成型(成型温度650～730℃)和抗冲击性实验性能测试(参考GB/T 5137.1-2020)，见下表7，玻璃组合体的内层为上述实施例和对比例的化学强化玻璃(高铝玻璃)，外层为物理强化玻璃南玻超白浮法玻璃(钠钙Soda玻璃)。
表7双层玻璃组合体性能测试
Figure BDA0004045640870000161
热弯成型结果表明，实施例4、5、10、12、15和19的膨胀系数与钠钙Soda玻璃相近，能更好的组合在一起，而对比例1-4的膨胀系数为(96～103.6)*10-7℃-1与钠钙Soda玻璃的膨胀系数92*10-7℃-1相差较大，在热弯成型过程中易破片和裂片。
从表6可以看出，实施例4、5、10、12、15和19的维氏硬度、杨氏模量和化强效果(CS和Dol)均优于对比例1～4，表7的抗冲击性实验结果表明，实施例4、5、10、12、15和19与钠钙Soda玻璃能更好的贴合，内应力、裂纹等缺陷少，因此，实施例与钠钙Soda玻璃双层玻璃组合体的抗冲击性更优。
实施例与钠钙Soda玻璃双层玻璃组合体(1～2+1+2mm)与全钠钙Soda玻璃双层玻璃组合体(2+1+3mm)的热弯成型和抗冲击性实验效果相当，证明本申请提供的硼铝硅酸盐玻璃能够在降低玻璃重量的同时，不损害玻璃的强度性质，满足汽车玻璃功能的基本需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硼铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％SiO2、12.3％～16.2％Al2O3、0.2％～1.5％B2O3、10％～15％Na2O、3％～7％K2O、2.5％～4.8％MgO、0～1.8％CaO、0～1.5％ZnO、0.6％～3.5％ZrO2及0.1％～0.8％SnO2。
2.如权利要求1所述的硼铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述硼铝硅酸盐玻璃的组分包括：57％～63％SiO2、12.3％～16.2％Al2O3、0.2％～1.5％B2O3、10％～15％Na2O、3％～7％K2O、2.5％～4.8％MgO、0.01～1.8％CaO、0.01～1.5％ZnO、0.6％～3.5％ZrO2及0.1％～0.8％SnO2。
3.如权利要求1～2任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，(0.5Na2O+MgO)/(Al2O3+B2O3)的比值为0.6～0.79。
4.如权利要求1～2任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，3.9≤MgO+CaO+ZnO≤6.3。
5.如权利要求1～2任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硼铝硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(7)中的一种或多种：
(1)在30℃～350℃范围内的线膨胀系数为(84.2～96.5)×10-7℃-1；
(2)表面压应力为642MPa～914MPa；
(3)压应力层深度为34.2μm～50.4μm；
(4)杨氏模量为71GPa～77.6GPa；
(5)维氏硬度为605MPa～807MPa；
(6)荷重软化点为742.6℃～791.5℃；
(7)熔化温度为1575℃～1627℃。
6.一种权利要求1～5任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至1550℃～1630℃，保温6～10小时，再在1530℃～1600℃的温度下，保温4～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在630～700℃的温度下退火12～24小时，制备所述硼铝硅酸盐玻璃。
7.一种强化玻璃，其特征在于，通过权利要求1～5任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃进行化学强化获得。
8.如权利要求7所述的强化玻璃，其特征在于，所述化学强化的步骤包括一步离子交换。
9.如权利要求8所述的强化玻璃，其特征在于，所述一步离子交换包括如下步骤：
将所述硼铝硅酸盐玻璃置于熔融硝酸钾中，在385℃～425℃的温度下，保温2～8小时。
10.一种汽车玻璃，其特征在于，包含如权利要求1～5任一项所述的硼铝硅酸盐玻璃或权利要求7～9任一项所述的强化玻璃。
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