CN116119923A - 一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本申请属于玻璃技术领域，尤其涉及一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏；本申请提供的低脆性高硬度玻璃含有高含量的氧化物B2O3和氧化物BeO，能降低玻璃的脆性并提高玻璃的硬度，从而解决现有技术中缺乏低脆性高硬度玻璃的技术问题。

Description

一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏
技术领域
本申请属于玻璃技术领域，尤其涉及一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏。
背景技术
玻璃按用途可以分为建筑玻璃、日用玻璃、触摸屏盖板玻璃以及汽车玻璃等；玻璃属于脆性材料，在应用过程中容易出现划伤、破碎等缺陷；因此，需要对玻璃进行强化，目前触摸屏盖板玻璃正向着高强、轻薄发展。
触摸屏盖板玻璃主要包括钠钙玻璃和高碱铝硅酸盐玻璃，普通钠钙玻璃硬度低，抗刮伤能力差，而高碱铝硅酸盐玻璃因引入Al2O3，抗刮伤能力有所提高，但刚性增强导致脆性增加，使碎屏概率增加，因此，目前缺乏低脆性高硬度玻璃。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏，用于解决现有技术中缺乏低脆性高硬度玻璃的技术问题。
本申请第一方面提供了一种低脆性高硬度玻璃，以质量百分含量计算，包括SiO261wt％～69wt％，Al2O35wt％～9wt％，CaO2.5wt％～5wt％，MgO3wt％～6wt％，Na2O10wt％～12wt％，K2O1wt％～4wt％，B2O32wt％～6wt％，BeO2wt％～5wt％。
优选的，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO262.5wt％，Al2O39wt％，CaO2.5wt％，MgO3wt％，Na2O11wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％。
优选的，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO263.75wt％，Al2O39wt％，CaO3.75wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO2.5wt％。
优选的，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO266.5wt％，Al2O35wt％，CaO3.75wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％。
优选的，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO267.75wt％，Al2O35wt％，CaO3.75wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％。
优选的，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO262.75wt％，Al2O39wt％，CaO3.75wt％，MgO3wt％，Na2O11wt％，K2O4wt％，B2O34wt％，BeO2.5wt％。
本申请第二方面提供了一种低脆性高硬度玻璃的制备方法，包括步骤：
步骤S1、将石英砂、氧化铝、氧化钙、氧化镁、纯碱、硼砂和氧化铍原料熔融，得到熔融玻璃液；
步骤S2、将玻璃液倒入模具中依次成型、退火，得到低脆性高硬度玻璃。
优选的，步骤S1中，所述熔融温度为1550～1650℃，时间为4～6h。
优选的，步骤S2中，所述退火的温度为550～650℃，时间为10～30min。
本申请第三方面提供了触摸屏，包括触摸检测单元、触摸屏控制单元以及低脆性高硬度玻璃。
需要说明的是，触摸屏中触摸检测单元用于检测用户触摸位置，并发送至送触摸屏控制器；触摸屏控制器用于接收触摸点检测装置发送的触点位置信息；而低脆性高硬度玻璃作为盖板玻璃覆盖在触摸屏中触摸检测单元表面，用于与手指或电容笔接触，由于触摸屏采用了低脆性高硬度玻璃作为盖板玻璃，从而能够提高触摸屏的抗刮伤能力，减少触摸屏碎裂的风险。
优选的，所述触摸屏为智能手机触摸屏、平板电脑触摸屏或车载显示器触摸屏。
综上所述，本申请提供了一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏；其中，低脆性高硬度玻璃中氧化物的组成包括SiO261wt％-69wt％，Al2O35wt％-9wt％，CaO2.5wt％-5wt％，MgO3wt％-6wt％，Na2O10wt％-12wt％，K2O1wt％-4wt％，B2O32wt％-6wt％，BeO2wt％-5wt％，玻璃中氧化物B2O3，不仅能作为助熔剂，能降低玻璃的熔融温度，并且由于采用了氧化物B2O3替代了SiO2，增加了玻璃中[BO3]的量，[BO3]为可转动的硼环连接，从而降低了玻璃的脆性，同时，玻璃中氧化物BeO也能提高玻璃的硬度并降低脆性，从而解决现有技术中缺乏低脆性高硬度玻璃的技术问题。
具体实施方式
本申请提供了一种低脆性高硬度玻璃及制备方法和触摸屏，用于解决现有技术中缺乏低脆性高硬度玻璃的技术问题。
下面将对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本申请实施例1提供了一种低脆性高硬度玻璃，玻璃中的氧化物包括SiO2，Al2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O，B2O3，BeO；其中，以质量百分含量计算，包括SiO261wt％～69wt％，Al2O35wt％～9wt％，CaO2.5wt％～5wt％，MgO3wt％～6wt％，Na2O10wt％～12wt％，K2O1wt％～4wt％，B2O32wt％～6wt％，BeO2wt％～5wt％；玻璃中SiO2，Al2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O等氧化物为常规玻璃氧化物组分，而玻璃中氧化物B2O3，不仅能作为助熔剂，能降低玻璃的熔融温度，并且由于采用了氧化物B2O3替代了SiO2，增加了玻璃中[BO3]的量，[BO3]为可转动的硼环连接，从而降低了玻璃的脆性，同时，玻璃中氧化物BeO也能获得高玻璃的硬度并降低脆性。
作为优选，以质量百分含量计算，玻璃中的氧化物包括SiO262.5wt％，Al2O39wt％，CaO2.5wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％；或玻璃中的氧化物包括SiO266.5wt％，Al2O35wt％，CaO2.5wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％；其中，由于氧化物BeO的质量百分含量高，为5wt％，从而得到的玻璃硬度高，脆性低；进一步优选，玻璃中的氧化物包括SiO262.5wt％，Al2O39wt％，CaO2.5wt％，MgO3wt％，Na2O12wt％，K2O4wt％，B2O32wt％，BeO5wt％；其中，氧化物Al2O3的质量百分含量高，能进一步提高玻璃的硬度，优化玻璃的性能。
作为优选，以质量百分含量计算，玻璃中的氧化物包括SiO261.75wt％，Al2O39wt％，CaO3.75wt％，MgO3wt％，Na2O10wt％，K2O4wt％，B2O36wt％，BeO2.5wt％；其中，其中，由于氧化物B2O3的质量百分含量高，为6wt％，由于玻璃中含有较多的氧化物B2O3，氧化物B2O3替代了SiO2，增加了玻璃中[BO3]的量，[BO3]为可转动的硼环连接，从而降低了玻璃的脆性，优化玻璃的性能。
实施例2-10
本申请实施例2-10提供了实施例1所述低脆性高硬度玻璃的制备方法，实施例2-10制备得到的低脆性高硬度玻璃中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、BeO、B2O3氧化物的质量百分含量分别通过石英砂、氧化铝、氧化钙、氧化镁、纯碱、硼砂和氧化铍原料引入，低脆性高硬度玻璃中氧化物的质量百分含量如表1所示。
低脆性高硬度玻璃的制备方法为常规浮法玻璃的制备工艺，制备步骤包括熔融玻璃的步骤和玻璃成型的步骤。
其中，熔融玻璃的步骤包括将原料石英砂、氧化铝、氧化钙、氧化镁、纯碱、硼砂和氧化铍按照玻璃中氧化物的质量百分含量配比后进行熔融，以1550-1650℃的熔融温度熔融4-6h后，得到熔融玻璃液；
玻璃成型的步骤包括将熔融玻璃液倒入装有锡液的模具中成型，接着置于550-650℃退火，最后随炉自然冷却，得到成型的玻璃。
实施例11
本申请实施例11提供了一种触摸屏，包括触摸检测单元、触摸屏控制单元以及实施例2-7所述低脆性高硬度玻璃；触摸屏中触摸检测单元、触摸屏控制单元以及作为盖板玻璃的低脆性高硬度玻璃的结构为常规触摸屏的结构，此处不在赘述。
本实施例11提供的触摸屏可以用作智能手机触摸屏、平板电脑触摸屏或车载显示器触摸屏应用，由于本实施例提供的触摸屏中盖板玻璃为低脆性高硬度玻璃，从而能够提高触摸屏的抗刮伤能力，减少触摸屏碎裂的风险。
实验例1
本申请实验例1对实施例2-10提供的低脆性高硬度玻璃进行性能测试，性能测试包括玻璃维氏硬度测试和断裂韧性测试、玻璃高温粘度曲线测试以及玻璃软化点测试。
其中，玻璃维氏硬度测试和断裂韧性测试分别按照ASTME-384和ASTM E-1820进行测试，测试得到玻璃维氏硬度(GPa)和断裂韧性(MPa·m1/2)后，根据公式BL＝Hv/KIC计算得到玻璃脆性(μm1/2)，其结果如表1所示。
玻璃高温粘度曲线测试按照ASTMC-965进行测试，其结果如表1所示。
玻璃软化点测试按照ASTMC-336进行测试，其结果如表1所示。
Figure BDA0004032474050000051
表1
实施例8-10提供的玻璃不含有氧化物BeO，得到的玻璃硬度为5.27～5.61GPa，脆性为5.4～5.5μm1/2，而实施例2-7提供的玻璃都含有氧化物BeO，得到的玻璃硬度为5.54～6.86GPa，脆性为4.2～5.5μm1/2，这说明玻璃中氧化物BeO的有利于改善玻璃的脆性和硬度，含有氧化物BeO的玻璃可以作为高强度低脆性的玻璃应用。
实施例4提供的玻璃中含有氧化物B2O3含量为4wt％，玻璃脆性为5.5μm1/2，而实施例5提供的玻璃都含有氧化物B2O3含量为6wt％，玻璃脆性为5μm1/2，这说明玻璃中氧化物B2O3的有利于改善玻璃的脆性，增加玻璃中氧化物B2O3含量可以降低玻璃的脆性，进一步优化高强度低脆性的玻璃的性能。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，包括SiO261wt％～69wt％，Al2O35wt％～9wt％，CaO 2.5wt％～5wt％，MgO 3wt％～6wt％，Na2O 10wt％～12wt％，K2O 1wt％～4wt％，B2O32wt％～6wt％，BeO 2wt％～5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO262.5wt％，Al2O39wt％，CaO2.5wt％，MgO 3wt％，Na2O11wt％，K2O 4wt％，B2O32wt％，BeO 5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO263.75wt％，Al2O39wt％，CaO3.75wt％，MgO 3wt％，Na2O12wt％，K2O 4wt％，B2O32wt％，BeO 2.5wt％。
4.根据权利要求1所述的一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO266.5wt％，Al2O35wt％，CaO3.75wt％，MgO 3wt％，Na2O12wt％，K2O 4wt％，B2O32wt％，BeO 5wt％。
5.根据权利要求1所述的一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO267.75wt％，Al2O35wt％，CaO3.75wt％，MgO 3wt％，Na2O12wt％，K2O 4wt％，B2O32wt％，BeO 5wt％。
6.根据权利要求1所述的一种低脆性高硬度玻璃，其特征在于，以质量百分含量计算，所述低脆性高硬度玻璃包括SiO262.75wt％，Al2O39wt％，CaO3.75wt％，MgO 3wt％，Na2O11wt％，K2O 4wt％，B2O34wt％，BeO 2.5wt％。
7.权利要求1-6任一项所述的一种低脆性高硬度玻璃的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：
步骤S1、将石英砂、氧化铝、氧化钙、氧化镁、纯碱、硼砂和氧化铍原料熔融，得到熔融玻璃液；
步骤S2、将玻璃液倒入模具中依次成型、退火，得到低脆性高硬度玻璃。
8.根据权利要求7所述的一种低脆性高硬度玻璃的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述熔融温度为1550～1650℃，时间为4～6h。
9.根据权利要求7所述的一种低脆性高硬度玻璃的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述退火的温度为550～650℃，时间为10～30min。
10.一种触摸屏，其特征在于，包括触摸检测单元、触摸屏控制单元以及权利要求1-6任一项所述的低脆性高硬度玻璃。
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