JP2019182719A - Reinforced crystallized glass - Google Patents

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Abstract

To provide a hard black reinforced crystallized glass.SOLUTION: There is provided a reinforced crystallized glass having a crystallized glass as a base material and compressive stress layer on a surface, in which the crystallized glass contains, by wt.% in terms of oxide, an SiOcomponent of 40.0% to 70.0%, an AlOcomponent of 11.0% to 25.0%, an NaO component of 5.0% to 19.0%, a KO component of 0% to 9.0%, one or more selected from an MgO component and a ZnO component of 1.0% to 18.0%, a CaO component of 0% to 3.0%, a TiOcomponent of 2.0% to 12.0%, an FeOcomponent of 1.0% to 15.0%, and a CoO+CoOcomponent of 0.01% to 1.00%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、表面に圧縮応力層を有する着色した強化結晶化ガラス、特に黒色強化結晶化ガラスに関する。   The present invention relates to a colored tempered crystallized glass having a compressive stress layer on its surface, particularly black tempered crystallized glass.

種々のガラスが、スマートフォン、タブレット型PCなどの携帯電子機器のディスプレイを保護するためのカバーガラスとして、また、車載用の光学機器のレンズを保護するためのプロテクターとして、使用されている。さらに、近年、電子機器の外装となる筐体などへの利用も求められている。その際、様々な色に着色したガラスが好まれる。そして、これらの機器がより過酷な使用に耐えうるよう、高い硬度を有するガラスに対する要求が強まっている。   Various glasses are used as cover glasses for protecting displays of portable electronic devices such as smartphones and tablet PCs, and as protectors for protecting lenses of in-vehicle optical devices. Further, in recent years, there has been a demand for use in a casing that is an exterior of an electronic device. At that time, glass colored in various colors is preferred. And the request | requirement with respect to the glass which has high hardness is increasing so that these apparatuses can endure more severe use.

ガラスの強度を高めるために、化学強化することが知られている。例えば、特許文献1には、化学強化した情報記録媒体用結晶化ガラス基板が開示されている。しかし、筐体に適する化学強化ガラスの検討はなされていなかった。特に、スマートフォンなどの携帯電子機器の筐体に使用するとき、中の部品が光っても外に光が漏れない遮光性の高い不透明の黒が求められている。   It is known to chemically strengthen in order to increase the strength of the glass. For example, Patent Document 1 discloses a chemically strengthened crystallized glass substrate for information recording media. However, no investigation has been made on chemically strengthened glass suitable for the housing. In particular, when used in a housing of a portable electronic device such as a smartphone, there is a demand for opaque black with high light shielding properties that prevents light from leaking outside even if the components inside shine.

特開2014−114200号公報JP 2014-114200 A

本発明は、上記要望に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、硬く黒い強化結晶化ガラスを得ることにある。   The present invention has been made in view of the above demand. An object of the present invention is to obtain a hard black tempered crystallized glass.

本発明は以下を提供する。   The present invention provides the following.

(構成1)
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO成分を40.0%〜70.0%、
Al成分を11.0%〜25.0%、
NaO成分を5.0%〜19.0%、
O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO成分を2.0%〜12.0%、
Fe成分を1.0%〜15.0%、並びに
CoO+Co成分を0.01%〜1.00%
含有する強化結晶化ガラス。
(構成2)
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO成分を45.0%〜65.0%、
Al成分を13.0%〜23.0%、
NaO成分を8.0%〜16.0%、
O成分を1.0%〜7.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を2.0%〜15.0%、
CaO成分を0.01%〜3.0%、
TiO成分を3.0%〜10.0%、
Sb成分、SnO成分およびCeO成分からなる群より選択される1種以上を0.01%〜3.0%、
Fe成分を1.0%〜15.0%、並びに
CoO+Co成分を0.01%〜2.00%
含有する構成1に記載の強化結晶化ガラス。
(構成3)
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、1mm厚における反射損失を含む光線透過率が波長300nm〜700nmの範囲において0.20%以下である強化結晶化ガラス。
(構成4)
1mm厚における反射損失を含む光線透過率が波長900nmにおいて0.50%以下である構成3に記載の強化結晶化ガラス。
(構成5)
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面に白板無しで、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−0.10から0.10の範囲であり、
CIE b*が、−2.00から0.10の範囲であり、および
CIE L*が、20.0から30.0の範囲である
色を有する強化結晶化ガラス。
(構成6)
前記結晶化ガラスのB成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、2.0%未満である構成1〜5のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
(構成7)
前記結晶化ガラスのNaO成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、9.5%以上である構成1〜6のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
(構成8)
前記圧縮応力層の応力深さが40μm以上であり、
前記圧縮応力層の表面圧縮応力が750MPa以上である構成1〜7のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
(Configuration 1)
With crystallized glass as the base material, it has a compressive stress layer on the surface,
The crystallized glass is oxide-based weight%,
40.0% to 70.0% of SiO 2 component,
Al 2 O 3 component 11.0%-25.0%,
Na 2 O component 5.0% to 19.0%,
K 2 O component from 0% to 9.0%,
1.0% to 18.0% of one or more selected from MgO component and ZnO component,
CaO component 0% to 3.0%,
TiO 2 component is 2.0% to 12.0%,
Fe 2 O 3 component is 1.0% to 15.0%, and CoO + Co 3 O 4 component is 0.01% to 1.00%.
Containing tempered crystallized glass.
(Configuration 2)
The crystallized glass is oxide-based weight%,
45.0% to 65.0% of SiO 2 component,
Al 2 O 3 component 13.0% to 23.0%,
The Na 2 O ingredient 8.0% 16.0%
1.0% to 7.0% K 2 O component,
One or more selected from MgO component and ZnO component is 2.0% to 15.0%,
0.01% to 3.0% of CaO component,
TiO 2 component is 3.0% to 10.0%,
0.01% to 3.0% of one or more selected from the group consisting of Sb 2 O 3 component, SnO 2 component and CeO 2 component,
Fe 2 O 3 component 1.0% to 15.0%, and CoO + Co 3 O 4 component 0.01% to 2.00%
The tempered crystallized glass according to Configuration 1, which is contained.
(Configuration 3)
A tempered crystallized glass having a crystallized glass as a base material, a compressive stress layer on the surface, and a light transmittance including a reflection loss at a thickness of 1 mm of 0.20% or less in a wavelength range of 300 nm to 700 nm.
(Configuration 4)
The tempered crystallized glass according to Configuration 3, wherein the light transmittance including reflection loss at a thickness of 1 mm is 0.50% or less at a wavelength of 900 nm.
(Configuration 5)
A tempered crystallized glass having a crystallized glass as a base material and a compressive stress layer on the surface,
The tempered crystallized glass includes specular reflection at an incident angle of 5 ° with respect to a reflecting surface measured with a spectrophotometer using a CIE light source D65 with a thickness of 1 mm and an observer angle of 2 °, without a white plate on the back side. In the CIELAB color space coordinates obtained from the reflection spectrum,
CIE a * is in the range of -0.10 to 0.10,
Tempered crystallized glass having a color where CIE b * is in the range of -2.00 to 0.10 and CIE L * is in the range of 20.0 to 30.0.
(Configuration 6)
The content of B 2 O 3 component of the crystallized glass, in weight percent on the oxide basis, reinforced crystallized glass according to any of the 1-5 is less than 2.0%.
(Configuration 7)
The Na 2 O content of components of the crystallized glass, in weight percent on the oxide basis, reinforced crystallized glass according to any of the 1-6 is 9.5% or more.
(Configuration 8)
The stress depth of the compressive stress layer is 40 μm or more,
The tempered crystallized glass according to any one of configurations 1 to 7, wherein the compressive stress layer has a surface compressive stress of 750 MPa or more.

本発明によれば、硬く黒い強化結晶化ガラスを得ることができる。   According to the present invention, a hard black tempered crystallized glass can be obtained.

本発明の強化結晶化ガラスは、黒く着色したガラス系材料特有の外観を活かした、通信機器、情報機器などの携帯電子機器の筐体、外枠部材その他の装飾用途に使用することができる。また、据え置き型電子機器にも使用することができる。   The tempered crystallized glass of the present invention can be used for casings, outer frame members, and other decorative applications of portable electronic devices such as communication devices and information devices, taking advantage of the appearance unique to black-colored glass-based materials. It can also be used for stationary electronic devices.

以下、本発明の強化結晶化ガラスの実施形態および実施例について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態および実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, embodiments and examples of the tempered crystallized glass of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments and examples, and within the scope of the object of the present invention. It can be implemented with appropriate modifications.

[強化結晶化ガラス]
本発明の強化結晶化ガラスは、結晶化ガラスを母材(結晶化ガラス母材ともいう)とし、表面に圧縮応力層を有する。圧縮応力層は、結晶化ガラス母材をイオン交換処理することにより形成することができ、結晶化ガラス母材を強化する。
[Tempered crystallized glass]
The tempered crystallized glass of the present invention uses a crystallized glass as a base material (also referred to as a crystallized glass base material) and has a compressive stress layer on the surface. The compressive stress layer can be formed by subjecting the crystallized glass base material to an ion exchange treatment, and strengthens the crystallized glass base material.

本発明の第1の態様の強化結晶化ガラスは、結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、結晶化ガラス母材は、酸化物換算の重量%で、
SiO成分を40.0%〜70.0%、
Al成分を11.0%〜25.0%、
NaO成分を5.0%〜19.0%、
O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO成分を2.0%〜12.0%、
Fe成分を1.0%〜15.0%、並びに
CoO+Co成分を0.01%〜1.00%
含有する。
この組成を有することにより、黒く着色した遮光性の高い硬い強化結晶化ガラスを得ることができる。
The tempered crystallized glass according to the first aspect of the present invention has a crystallized glass as a base material, a surface having a compressive stress layer, and the crystallized glass base material is expressed in terms of weight% in terms of oxide
40.0% to 70.0% of SiO 2 component,
Al 2 O 3 component 11.0%-25.0%,
Na 2 O component 5.0% to 19.0%,
K 2 O component from 0% to 9.0%,
1.0% to 18.0% of one or more selected from MgO component and ZnO component,
CaO component 0% to 3.0%,
TiO 2 component is 2.0% to 12.0%,
Fe 2 O 3 component is 1.0% to 15.0%, and CoO + Co 3 O 4 component is 0.01% to 1.00%.
contains.
By having this composition, a hard tempered crystallized glass colored black and having a high light-shielding property can be obtained.

本明細書中において、各成分の含有量は、特に断りがない場合、全て酸化物換算の重量%で表示する。ここで、「酸化物換算」とは、結晶化ガラス構成成分が全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該酸化物の総重量を100重量%としたときの、結晶化ガラス中に含有される各成分の酸化物の量を、重量%で表記したものである。   In the present specification, the content of each component is expressed in terms of weight% in terms of oxide unless otherwise specified. Here, “oxide conversion” means that in the crystallized glass when the total weight of the oxide is 100% by weight, assuming that the crystallized glass constituents are all decomposed and changed to oxides. The amount of oxide of each component contained is expressed in weight%.

SiO成分は、好ましくは45.0%〜65.0%、より好ましくは50.0%〜60.0%含まれる。
Al成分は、好ましくは13.0%〜23.0%含まれる。
The SiO 2 component is preferably contained at 45.0% to 65.0%, more preferably 50.0% to 60.0%.
The Al 2 O 3 component is preferably contained 13.0% to 23.0%.

NaO成分は、好ましくは8.0%〜16.0%含まれる。9.0%以上または10.5%以上としてもよい。NaO成分が多いと化学強化が強まる。
O成分は、より好ましくは0.1%〜7.0%、さらに好ましくは1.0%〜5.0%含まれる。
The Na 2 O component is preferably contained in an amount of 8.0% to 16.0%. It is good also as 9.0% or more or 10.5% or more. Na 2 O component is great and chemical strengthening becomes stronger.
The K 2 O component is more preferably contained in an amount of 0.1% to 7.0%, more preferably 1.0% to 5.0%.

MgO成分およびZnO成分から選択される1以上は、好ましくは2.0%〜15.0%、より好ましくは3.0%〜13.0%、特に好ましくは5.0%〜11.0%含まれる。MgO成分およびZnO成分から選択される1以上は、MgO成分単独、ZnO成分単独またはその両方でよいが、好ましくはMgO成分のみである。   One or more selected from the MgO component and the ZnO component is preferably 2.0% to 15.0%, more preferably 3.0% to 13.0%, particularly preferably 5.0% to 11.0%. included. One or more selected from the MgO component and the ZnO component may be the MgO component alone, the ZnO component alone or both, but preferably only the MgO component.

CaO成分は、好ましくは0.01%〜3.0%、より好ましくは0.1%〜2.0%含まれる。   The CaO component is preferably contained in an amount of 0.01% to 3.0%, more preferably 0.1% to 2.0%.

TiO成分は、好ましくは3.0%〜10.0%、より好ましくは3.5%〜8.0%含まれる。TiO成分は、結晶化を可能とするため好ましくは1.5モル%以上、より好ましくは2.0モル%以上、さらに好ましくは3.0モル%以上含むことが好ましい。 The TiO 2 component is preferably contained in an amount of 3.0% to 10.0%, more preferably 3.5% to 8.0%. The TiO 2 component is preferably contained in an amount of 1.5 mol% or more, more preferably 2.0 mol% or more, still more preferably 3.0 mol% or more in order to enable crystallization.

Fe成分は、好ましくは1.5%〜12.0%、より好ましくは2.0%〜10.0%含まれる。
CoO成分とCo成分は合わせて(CoO+Co成分は)、好ましくは0.05%〜0.80%、より好ましくは0.08%〜0.50%含まれる。
The Fe 2 O 3 component is preferably contained in an amount of 1.5% to 12.0%, more preferably 2.0% to 10.0%.
The CoO component and the Co 3 O 4 component are combined (CoO + Co 3 O 4 component) is preferably contained in an amount of 0.05% to 0.80%, more preferably 0.08% to 0.50%.

結晶化ガラスは、Sb成分、SnO成分およびCeO成分から選択される1以上を0.01%〜3.0%(好ましくは0.02%〜2.0%、さらに好ましくは0.05%〜1.0%)含むことができる。 In the crystallized glass, one or more selected from Sb 2 O 3 component, SnO 2 component and CeO 2 component is 0.01% to 3.0% (preferably 0.02% to 2.0%, more preferably 0.05% to 1.0%).

上記の配合量は適宜組み合わせることができる。   The above compounding amounts can be appropriately combined.

SiO成分、Al成分、NaO成分、MgO成分およびZnO成分から選択される1以上、TiO成分、Fe成分、並びにCoO+Co成分を合わせて90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは98.5%以上とできる。
SiO成分、Al成分、NaO成分、KO成分、MgO成分およびZnO成分から選択される1以上、CaO成分、TiO成分、Fe成分、CoO+Co成分並びにSb成分、SnO成分およびCeO成分から選択される1以上を合わせて90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上とできる。これら成分で100%を占めてもよい。
1 or more selected from SiO 2 component, Al 2 O 3 component, Na 2 O component, MgO component and ZnO component, TiO 2 component, Fe 2 O 3 component, and CoO + Co 3 O 4 component in total 90% or more, Preferably it is 95% or more, More preferably, it is 98% or more, More preferably, it can be 98.5% or more.
One or more selected from SiO 2 component, Al 2 O 3 component, Na 2 O component, K 2 O component, MgO component and ZnO component, CaO component, TiO 2 component, Fe 2 O 3 component, CoO + Co 3 O 4 component In addition, one or more selected from Sb 2 O 3 component, SnO 2 component and CeO 2 component may be 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, and still more preferably 99% or more. You may occupy 100% with these components.

結晶化ガラスは、本発明の効果を損なわない範囲で、ZrO成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。配合量は、0%〜5.0%、0%〜3.0%または0%〜2.0%とできる。 The crystallized glass may or may not contain a ZrO 2 component as long as the effects of the present invention are not impaired. The blending amount can be 0% to 5.0%, 0% to 3.0%, or 0% to 2.0%.

また、結晶化ガラスは、本発明の効果を損なわない範囲で、B成分、P成分、BaO成分、SnO成分、LiO成分、SrO成分、La成分、Y成分、Nb成分、Ta成分、WO成分、TeO成分、Bi成分をそれぞれ含んでもよいし、含まなくてもよい。配合量は、各々、0%〜2.0%、0%以上2.0%未満または0%〜1.0%とできる。 Furthermore, crystallized glass, within a range not to impair the effects of the present invention, B 2 O 3 component, P 2 O 5 component, BaO component, SnO 2 component, Li 2 O component, SrO component, La 2 O 3 component, Y 2 O 3 component, Nb 2 O 5 component, Ta 2 O 5 component, WO 3 component, TeO 2 component and Bi 2 O 3 component may or may not be included, respectively. The blending amounts can be 0% to 2.0%, 0% or more and less than 2.0%, or 0% to 1.0%, respectively.

結晶化ガラスには、清澄剤として、Sb成分、SnO成分、CeO成分の他、As成分、およびF、NOx、SOxの群から選択された一種または二種以上を含有させてもよい。ただし、清澄剤の含有量は、好ましくは5.0%、より好ましくは2.0%、最も好ましくは1.0%を上限とする。尚、SOx(xは3等)は酸化還元が不安定であるため着色に悪影響を及ぼす恐れがあるので、含まないことが好ましい。 In the crystallized glass, as a fining agent, in addition to Sb 2 O 3 component, SnO 2 component, CeO 2 component, As 2 O 3 component and one or more selected from the group of F, NOx, SOx You may make it contain. However, the upper limit of the content of the fining agent is preferably 5.0%, more preferably 2.0%, and most preferably 1.0%. Note that SOx (x is 3 or the like) is preferably not included because redox is unstable and may adversely affect coloring.

結晶化ガラスには、上述されていない他の成分を、本発明の強化結晶化ガラスの特性を損なわない範囲で、含んでもよいし、含まなくてもよい。例えば、Nb、Gd、Yb、Lu、V、Cr、Mn、Ni、Cu、AgおよびMo等の金属成分(これらの金属酸化物を含む)などである。   The crystallized glass may or may not contain other components not described above as long as the properties of the tempered crystallized glass of the present invention are not impaired. Examples thereof include metal components (including these metal oxides) such as Nb, Gd, Yb, Lu, V, Cr, Mn, Ni, Cu, Ag, and Mo.

また、Pb、Th、Tl、Os、Be、Cl及びSeの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあるため、これらを実質的に含有しないことが好ましい。   Moreover, since each component of Pb, Th, Tl, Os, Be, Cl, and Se tends to be refrained from being used as a harmful chemical substance in recent years, it is preferable that they are not substantially contained.

結晶化ガラス母材は、結晶相とガラス相を有する材料であり、非晶質固体とは区別される。一般的に、結晶化ガラスの結晶相は、X線回折分析のX線回折図形において現れるピークの角度、および必要に応じてTEMEDXを用いて判別される。   The crystallized glass base material is a material having a crystal phase and a glass phase, and is distinguished from an amorphous solid. In general, the crystal phase of crystallized glass is discriminated using the angle of a peak appearing in an X-ray diffraction pattern of X-ray diffraction analysis and, if necessary, TEMDX.

結晶化ガラスは、例えば、結晶相としてMgAl、MgTiO、MgTi、MgTiO、MgTi、MgSiO、MgSiO、MgAlSi、MgAlSi18およびFeAl並びにこれらの固溶体から選ばれる1以上を含有する。 Crystallized glass is, for example, MgAl 2 O 4 , Mg 2 TiO 5 , MgTi 2 O 5 , Mg 2 TiO 4 , MgTi 2 O 4 , Mg 2 SiO 4 , MgSiO 3 , MgAl 2 Si 2 O 8 as a crystal phase, It contains at least one selected from Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and FeAl 2 O 4 and solid solutions thereof.

本発明の第2の態様の強化結晶化ガラスは、結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、1mm厚における反射損失を含む光線透過率が、波長300〜700nmの範囲において0.20%以下である。
上記光線透過率は、波長300〜700nmの範囲において好ましくは0.15%以下、より好ましくは0.10%以下である。
The tempered crystallized glass according to the second aspect of the present invention is based on crystallized glass as a base material, has a compressive stress layer on the surface, and has a light transmittance including reflection loss at a thickness of 1 mm in a wavelength range of 300 to 700 nm. It is 0.20% or less.
The light transmittance is preferably 0.15% or less, more preferably 0.10% or less in the wavelength range of 300 to 700 nm.

さらに、この強化結晶化ガラスは、1mm厚における反射損失を含む光線透過率が、波長900nmにおいて好ましくは0.50%以下、より好ましくは0.40%以下、さらに好ましくは0.10%以下である。   Further, this tempered crystallized glass has a light transmittance including reflection loss at a thickness of 1 mm of preferably 0.50% or less, more preferably 0.40% or less, and further preferably 0.10% or less at a wavelength of 900 nm. is there.

本発明の第3の態様の強化結晶化ガラスは、結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面に白板を設置して、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−0.10から0.10の範囲であり、
CIE b*が、−2.00から0.10の範囲であり、および
CIE L*が、20.0から30.0の範囲である
色を有する。
The tempered crystallized glass of the third aspect of the present invention is based on the crystallized glass, has a compressive stress layer on the surface, and has a thickness of 1 mm and an observer angle of 2 °, using the CIE light source D65, In the CIELAB color space coordinates obtained from a reflection spectrum including regular reflection at an incident angle of 5 ° with respect to the reflection surface measured with a spectrophotometer by setting a white plate on the back surface,
CIE a * is in the range of -0.10 to 0.10,
CIE b * has a color in the range of -2.00 to 0.10, and CIE L * has a color in the range of 20.0 to 30.0.

CIE a*は、好ましくは−0.08から0.05の範囲、より好ましくは−0.06から0.00の範囲である。
CIE b*は、好ましくは−1.50から0.05の範囲、より好ましくは−1.00から0.00の範囲である。
CIE L*は、好ましくは22.0から29.0の範囲、より好ましくは23.0から28.0の範囲である。
CIE a * is preferably in the range of -0.08 to 0.05, more preferably in the range of -0.06 to 0.00.
CIE b * is preferably in the range of -1.50 to 0.05, more preferably in the range of -1.00 to 0.00.
CIE L * is preferably in the range of 22.0 to 29.0, more preferably in the range of 23.0 to 28.0.

第1から第3の態様の強化結晶化ガラスは、好ましくは、互いに他の態様の構成を有する。   The tempered crystallized glass of the first to third aspects preferably has a structure of another aspect.

強化結晶化ガラスの圧縮応力層の応力深さは、好ましくは40μm以上であり、例えば55μm以上であり、60μm以上とすることができる。上限は、例えば300μm以下、200μm以下、または100μm以下とできる。圧縮応力層がこのような厚さを有することで、強化結晶化ガラスに深いクラックが生じてもクラックが延伸したり、ガラス基板が割れたりするのを抑えることができる。   The stress depth of the compressive stress layer of the tempered crystallized glass is preferably 40 μm or more, for example 55 μm or more, and can be 60 μm or more. The upper limit can be, for example, 300 μm or less, 200 μm or less, or 100 μm or less. When the compressive stress layer has such a thickness, even if a deep crack occurs in the tempered crystallized glass, it is possible to prevent the crack from extending or the glass substrate from cracking.

圧縮応力層の表面圧縮応力は、好ましくは750MPa以上であり、より好ましくは900MPa以上であり、さらに好ましくは950MPa以上である。上限は、例えば1300MPa以下、1200MPa以下、または1100MPa以下とできる。このような圧縮応力値を有することでクラックの延伸を抑え機械的強度を高めることができる。   The surface compressive stress of the compressive stress layer is preferably 750 MPa or more, more preferably 900 MPa or more, and further preferably 950 MPa or more. The upper limit can be, for example, 1300 MPa or less, 1200 MPa or less, or 1100 MPa or less. By having such a compressive stress value, extension of cracks can be suppressed and mechanical strength can be increased.

強化結晶化ガラスの厚さは、特に限定されないが、通常は0.05mm〜2.0mmである。通常は板状である。圧縮応力層の応力深さは、好ましくは強化結晶化ガラスの厚さの5%以上であり、より好ましくは8%〜20%である。   The thickness of the tempered crystallized glass is not particularly limited, but is usually 0.05 mm to 2.0 mm. Usually plate-shaped. The stress depth of the compressive stress layer is preferably 5% or more of the thickness of the tempered crystallized glass, more preferably 8% to 20%.

[製造方法]
本発明の強化結晶化ガラスは、以下の方法で作製できる。すなわち、上記各成分が所定の含有量の範囲内になるように原料を均一に混合し、熔解成形して原ガラスを製造する。次にこの原ガラスを結晶化して結晶化ガラス母材を作製する。さらに結晶化ガラス母材を化学強化する。
[Production method]
The tempered crystallized glass of the present invention can be produced by the following method. That is, raw materials are uniformly mixed so that the above components are within a predetermined content range, and melt-molded to produce an original glass. Next, this raw glass is crystallized to produce a crystallized glass base material. Furthermore, the crystallized glass base material is chemically strengthened.

原ガラスは、熱処理しガラス内部に結晶を析出させる。この熱処理は、1段階でもよく2段階の温度で熱処理してもよい。
2段階熱処理では、まず第1の温度で熱処理することにより核形成工程を行い、この核形成工程の後に、核形成工程より高い第2の温度で熱処理することにより結晶成長工程を行う。
1段階熱処理では、1段階の温度で核形成工程と結晶成長工程を連続的に行う。通常、所定の熱処理温度まで昇温し、当該熱処理温度に達した後に一定時間その温度を保持し、その後、降温する。
2段階熱処理の第1の温度は600℃〜750℃が好ましい。第1の温度での保持時間は30分〜2000分が好ましく、180分〜1440分がより好ましい。
2段階熱処理の第2の温度は650℃〜850℃が好ましい。第2の温度での保持時間は30分〜600分が好ましく、60分〜300分がより好ましい。
1段階の温度で熱処理する場合、熱処理の温度は600℃〜800℃が好ましく、630℃〜770℃がより好ましい。また、熱処理の温度での保持時間は、30分〜500分が好ましく、60分〜400分がより好ましい。
The raw glass is heat-treated to precipitate crystals inside the glass. This heat treatment may be performed at one stage or at two stages.
In the two-step heat treatment, first, a nucleation step is performed by heat treatment at a first temperature, and after this nucleation step, a crystal growth step is performed by heat treatment at a second temperature higher than the nucleation step.
In the one-step heat treatment, the nucleation step and the crystal growth step are continuously performed at one step temperature. Usually, the temperature is raised to a predetermined heat treatment temperature, and after reaching the heat treatment temperature, the temperature is maintained for a certain time, and then the temperature is lowered.
The first temperature of the two-stage heat treatment is preferably 600 ° C to 750 ° C. The holding time at the first temperature is preferably 30 minutes to 2000 minutes, and more preferably 180 minutes to 1440 minutes.
The second temperature of the two-stage heat treatment is preferably 650 ° C to 850 ° C. The holding time at the second temperature is preferably 30 minutes to 600 minutes, more preferably 60 minutes to 300 minutes.
When the heat treatment is performed at a single temperature, the heat treatment temperature is preferably 600 ° C to 800 ° C, and more preferably 630 ° C to 770 ° C. The holding time at the heat treatment temperature is preferably 30 minutes to 500 minutes, more preferably 60 minutes to 400 minutes.

結晶化ガラス母材から、例えば研削および研磨加工の手段等を用いて、成形体を作製する。成形体を薄い板状に加工することにより、板状結晶化ガラス母材を作製できる。さらに、板状結晶化ガラス母材を加工して筐体等の用途に適した形状にしてもよい。   A molded body is produced from the crystallized glass base material by means of, for example, grinding and polishing. A plate-like crystallized glass base material can be produced by processing the molded body into a thin plate. Further, the plate-like crystallized glass base material may be processed into a shape suitable for a use such as a housing.

本発明では、この後、結晶化ガラス母材に圧縮応力層を形成する。
化学強化法は、次の様な工程で実施することができる。結晶化ガラスを、カリウムまたはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウム(KNO)、硝酸ナトリウム(NaNO)またはその複合塩を350℃〜600℃に加熱した溶融塩に、0.1時間〜12時間接触または浸漬させる。これにより、表面付近のガラス相に存在する成分と、溶融塩に含まれる成分とのイオン交換反応が進行する。この結果、結晶化ガラスの表面部に圧縮応力層が形成される。
In the present invention, thereafter, a compressive stress layer is formed on the crystallized glass base material.
The chemical strengthening method can be performed in the following steps. The crystallized glass is converted to a salt containing potassium or sodium, for example, potassium nitrate (KNO 3 ), sodium nitrate (NaNO 3 ) or a complex salt thereof heated to 350 ° C. to 600 ° C. for 0.1 hour to 12 hours. Contact or soak. Thereby, the ion exchange reaction of the component which exists in the glass phase of the surface vicinity, and the component contained in molten salt advances. As a result, a compressive stress layer is formed on the surface portion of the crystallized glass.

特に、結晶化ガラス母材をカリウム塩とナトリウム塩の混合溶融塩(混合浴)で化学強化することにより、一般に形成される圧縮応力層において中心圧縮応力に対し相対的に表面圧縮応力が大きな強化結晶化ガラスが得られる。さらに、混合浴に続けて、カリウム塩の単独の溶融塩(単独浴)で化学強化することにより、表面圧縮応力をさらに中心圧縮応力に対し大きくできる。その結果、耐衝撃性が高くたとえ衝撃により破壊しても木端微塵(爆発破壊)になり難い結晶化ガラスが得られる。具体的には、例えば、結晶化ガラス母材を、カリウムまたはナトリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウムと硝酸ナトリウムなどの混合塩または複合塩を350℃〜600℃に加熱した溶融塩に、90分以上接触または浸漬させる。カリウム塩とナトリウム塩の混合割合は、例えば、重量比で、1:1〜100:1または10:1〜75:1とする。さらに、好ましくは、続けて、カリウムを含有する塩、例えば硝酸カリウムを380℃〜550℃に加熱した溶融塩に、短時間、例えば、1分以上、3分〜100分接触または浸漬させる。   In particular, by strengthening the crystallized glass base material with a mixed molten salt (mixed bath) of potassium salt and sodium salt, the surface compressive stress in the generally formed compressive stress layer is greatly strengthened relative to the central compressive stress. Crystallized glass is obtained. Furthermore, the surface compressive stress can be further increased with respect to the central compressive stress by chemically strengthening with a single molten salt of potassium salt (single bath) following the mixing bath. As a result, crystallized glass is obtained that has high impact resistance and is less likely to become fine dust (explosive destruction) even if broken by impact. Specifically, for example, a crystallized glass base material is converted into a molten salt obtained by heating a salt containing potassium or sodium, for example, a mixed salt or a composite salt of potassium nitrate and sodium nitrate at 350 ° C. to 600 ° C. for 90 minutes or more. Contact or soak. The mixing ratio of the potassium salt and the sodium salt is, for example, 1: 1 to 100: 1 or 10: 1 to 75: 1 by weight. Furthermore, preferably, it is continuously contacted or immersed in a molten salt obtained by heating potassium-containing salt such as potassium nitrate to 380 ° C. to 550 ° C. for a short time, for example, 1 minute or more, 3 minutes to 100 minutes.

実施例1〜9,参考例1
結晶化ガラスの各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、塩化物、メタ燐酸化合物等の原料を選定し、これらの原料を表1に記載の組成になるように秤量して均一に混合した。
Examples 1 to 9, Reference Example 1
As raw materials for the respective components of crystallized glass, raw materials such as oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, fluorides, chlorides and metaphosphoric acid compounds are selected. And weighed uniformly to mix.

次に、混合した原料を白金坩堝に投入し溶融した。その後、溶融したガラスを攪拌して均質化してから金型に鋳込み、徐冷して原ガラスを作製した。   Next, the mixed raw material was put into a platinum crucible and melted. Thereafter, the molten glass was stirred and homogenized, cast into a mold, and slowly cooled to produce an original glass.

得られた原ガラスに対し、核形成および結晶化のために、表1に示す温度と時間で熱処理を施して母材となる結晶化ガラスを作製した。さらに実施例6の結晶化ガラスについて電子回折像による格子像確認、EDXによる解析を行い、Si、Al、Ti、Mg、Feから構成される酸化物の粒状結晶相で構成されていることを確認した。これらは、MgAlの固溶体および/またはMgTiの固溶体および/またはMgTiOの固溶体および/またはMgSiOの固溶体および/またはFeAlの固溶体からなると考えられる。 The obtained raw glass was subjected to heat treatment at the temperature and time shown in Table 1 for nucleation and crystallization to produce crystallized glass as a base material. Further, the crystallized glass of Example 6 was confirmed by a lattice image confirmation by electron diffraction image and analysis by EDX, and confirmed to be composed of an oxide granular crystal phase composed of Si, Al, Ti, Mg, Fe. did. These are considered to consist of a solid solution of MgAl 2 O 4 and / or a solid solution of MgTi 2 O 4 and / or a solid solution of Mg 2 TiO 5 and / or a solid solution of Mg 2 SiO 4 and / or a solid solution of FeAl 2 O 4 .

作製した結晶化ガラス母材を切断および研削し、さらに、1mmの厚さとなるように対面平行研磨した。次に、結晶化ガラス母材を、KNOとNaNOおよび/またはKNOの溶融塩に浸して化学強化して強化結晶化ガラスを得た。 The produced crystallized glass base material was cut and ground, and then face-to-face parallel polished to a thickness of 1 mm. Next, the crystallized glass base material was immersed in a molten salt of KNO 3 and NaNO 3 and / or KNO 3 and chemically strengthened to obtain a tempered crystallized glass.

得られた強化結晶化ガラスについて以下の評価をした。結果を表2に示す。強化結晶化ガラスの比重も合わせて表2に示す。   The obtained tempered crystallized glass was evaluated as follows. The results are shown in Table 2. The specific gravity of the tempered crystallized glass is also shown in Table 2.

(1)透過率
1mm厚における反射損失を含む光線透過率を、分光光度計(日立ハイテクノロジー製、U−4000型)で測定した。300nm〜1500nmの範囲の透過率(%)と、透過率が5%となる波長を表2に記載する。実施例9は、透過率が5%となる波長は、300nm〜1500nmには存在しなかった。
(1) Transmittance The light transmittance including reflection loss at a thickness of 1 mm was measured with a spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Technology, U-4000 type). Table 2 shows the transmittance (%) in the range of 300 nm to 1500 nm and the wavelength at which the transmittance is 5%. In Example 9, the wavelength at which the transmittance was 5% did not exist in the range of 300 nm to 1500 nm.

(2)色度
反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルを分光光度計(日本分光社製、V−650)で測定した。このとき、試料厚みは1mmであり、ガラスの裏面(光源が照射されたガラス面の反対側)に白色アルミナ板の設置のない状態で測定した。得られたスペクトルから、2°の観測者角度かつCIE光源D65におけるL、a、bを求めた。
(2) Chromaticity A reflection spectrum including regular reflection at an incident angle of 5 ° with respect to the reflection surface was measured with a spectrophotometer (V-650, manufactured by JASCO Corporation). At this time, the sample thickness was 1 mm, and the measurement was performed without a white alumina plate placed on the back surface of the glass (the opposite side of the glass surface irradiated with the light source). From the obtained spectrum, L * , a * , and b * at an observer angle of 2 ° and CIE light source D65 were obtained.

反射損失を含む透過スペクトルを分光光度計(日本分光社製、V−650)で測定した。このとき、試料厚みは1mmであり、得られたスペクトルから、2°の観測者角度かつCIE光源D65におけるL、a、bを求めた。


A transmission spectrum including reflection loss was measured with a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-650). At this time, the sample thickness was 1 mm, and L * , a * , and b * at the observer angle of 2 ° and the CIE light source D65 were obtained from the obtained spectrum.


Figure 2019182719
Figure 2019182719






Figure 2019182719
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表2から、参考例1の強化結晶化ガラスは、410〜1500nmの透過率が高く、実施例に比べ遮光性(不透明性)に劣ることが分る。また、参考例1の強化結晶化ガラスは、色度から青みがかった黒であることが分る。   From Table 2, it can be seen that the tempered crystallized glass of Reference Example 1 has a high transmittance of 410 to 1500 nm, and is inferior in light-shielding property (opacity) as compared with Examples. Moreover, it turns out that the tempered crystallized glass of the reference example 1 is bluish black from chromaticity.

実施例1〜8においては、表3に示す厚さを有する結晶化ガラス母材に、表3に示す条件で化学強化を行って、強化結晶化ガラスを得た。具体的には、実施例1,2,6,8では、KNOの溶融塩中に、表3に示す塩浴温度と浸漬時間で浸漬した。実施例3〜5,7では、表3に示す混合比率のKNOとNaNOの混合溶融塩中に、表3に示す塩浴温度と浸漬時間で浸漬した後、KNOのみの溶融塩中に、表3に示す塩浴温度と浸漬時間で浸漬した。 In Examples 1-8, the tempered crystallized glass was obtained by chemically strengthening the crystallized glass base material having the thickness shown in Table 3 under the conditions shown in Table 3. Specifically, in Examples 1, 2, 6, and 8, they were immersed in the molten salt of KNO 3 at the salt bath temperature and immersion time shown in Table 3. In Example 3~5,7, in molten salt mixture of Table KNO 3 mixing ratio shown in 3 and NaNO 3, was immersed in the immersion time and the salt bath temperature shown in Table 3, in the molten salt only KNO 3 The sample was immersed in the salt bath temperature and immersion time shown in Table 3.

このようにして得られた強化結晶化ガラスについて、圧縮応力層の厚さ(DOL)とその表面の圧縮応力値(CS)を、折原製作所製のガラス表面応力計FSM−6000LEを用いて測定した。試料の屈折率1.54、光学弾性定数29.658[(nm/cm)/MPa]で算出した。中心圧縮応力値(CT)は、曲線解析(Curve Analysis)により求めた。結果を表3に示す。

About the tempered crystallized glass thus obtained, the thickness (DOL) of the compressive stress layer and the compressive stress value (CS) of the surface thereof were measured using a glass surface stress meter FSM-6000LE manufactured by Orihara Seisakusho. . The refractive index was 1.54 and the optical elastic constant was 29.658 [(nm / cm) / MPa]. The central compressive stress value (CT) was determined by curve analysis. The results are shown in Table 3.

Figure 2019182719
Figure 2019182719

Claims (8)

結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO成分を40.0%〜70.0%、
Al成分を11.0%〜25.0%、
NaO成分を5.0%〜19.0%、
O成分を0%〜9.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を1.0%〜18.0%、
CaO成分を0%〜3.0%、
TiO成分を2.0%〜12.0%、
Fe成分を1.0%〜15.0%、並びに
CoO+Co成分を0.01%〜1.00%
含有する強化結晶化ガラス。
With crystallized glass as the base material, it has a compressive stress layer on the surface,
The crystallized glass is oxide-based weight%,
40.0% to 70.0% of SiO 2 component,
Al 2 O 3 component 11.0%-25.0%,
Na 2 O component 5.0% to 19.0%,
K 2 O component from 0% to 9.0%,
1.0% to 18.0% of one or more selected from MgO component and ZnO component,
CaO component 0% to 3.0%,
TiO 2 component is 2.0% to 12.0%,
Fe 2 O 3 component is 1.0% to 15.0%, and CoO + Co 3 O 4 component is 0.01% to 1.00%.
Containing tempered crystallized glass.
前記結晶化ガラスが、酸化物換算の重量%で、
SiO成分を45.0%〜65.0%、
Al成分を13.0%〜23.0%、
NaO成分を8.0%〜16.0%、
O成分を1.0%〜7.0%、
MgO成分およびZnO成分から選択される1以上を2.0%〜15.0%、
CaO成分を0.01%〜3.0%、
TiO成分を3.0%〜10.0%、
Sb成分、SnO成分およびCeO成分からなる群より選択される1種以上を0.01%〜3.0%、
Fe成分を1.0%〜15.0%、並びに
CoO+Co成分を0.01%〜2.00%
含有する請求項1に記載の強化結晶化ガラス。
The crystallized glass is oxide-based weight%,
45.0% to 65.0% of SiO 2 component,
Al 2 O 3 component 13.0% to 23.0%,
The Na 2 O ingredient 8.0% 16.0%
1.0% to 7.0% K 2 O component,
One or more selected from MgO component and ZnO component is 2.0% to 15.0%,
0.01% to 3.0% of CaO component,
TiO 2 component is 3.0% to 10.0%,
0.01% to 3.0% of one or more selected from the group consisting of Sb 2 O 3 component, SnO 2 component and CeO 2 component,
Fe 2 O 3 component 1.0% to 15.0%, and CoO + Co 3 O 4 component 0.01% to 2.00%
The tempered crystallized glass according to claim 1, which is contained.
結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有し、1mm厚における反射損失を含む光線透過率が波長300nm〜700nmの範囲において0.20%以下である強化結晶化ガラス。   A tempered crystallized glass having a crystallized glass as a base material, a compressive stress layer on the surface, and a light transmittance including a reflection loss at a thickness of 1 mm of 0.20% or less in a wavelength range of 300 nm to 700 nm. 1mm厚における反射損失を含む光線透過率が波長900nmにおいて0.50%以下である請求項3に記載の強化結晶化ガラス。   The tempered crystallized glass according to claim 3, wherein the light transmittance including reflection loss at a thickness of 1 mm is 0.50% or less at a wavelength of 900 nm. 結晶化ガラスを母材とし、表面に圧縮応力層を有する強化結晶化ガラスであって、
前記強化結晶化ガラスが、厚さ1mmおよび2°の観測者角度で、CIE光源D65を用いて、背面に白板無しで、分光光度計で測定した反射面に対する入射角度5°における正反射を含む反射スペクトルから求めた、CIELAB色空間座標における、
CIE a*が、−0.10から0.10の範囲であり、
CIE b*が、−2.00から0.10の範囲であり、および
CIE L*が、20.0から30.0の範囲である
色を有する強化結晶化ガラス。
A tempered crystallized glass having a crystallized glass as a base material and a compressive stress layer on the surface,
The tempered crystallized glass includes specular reflection at an incident angle of 5 ° with respect to a reflecting surface measured with a spectrophotometer using a CIE light source D65 with a thickness of 1 mm and an observer angle of 2 °, without a white plate on the back side. In the CIELAB color space coordinates obtained from the reflection spectrum,
CIE a * is in the range of -0.10 to 0.10,
Tempered crystallized glass having a color where CIE b * is in the range of -2.00 to 0.10 and CIE L * is in the range of 20.0 to 30.0.
前記結晶化ガラスのB成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、2.0%未満である請求項1〜5のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。 The content of B 2 O 3 component of the crystallized glass, in weight percent on the oxide basis, reinforced crystallized glass according to any one of claims 1 to 5 is less than 2.0%. 前記結晶化ガラスのNaO成分の含有量が、酸化物換算の重量%で、9.5%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。 The tempered crystallized glass according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the Na 2 O component of the crystallized glass is 9.5% or more in terms of weight% in terms of oxide. 前記圧縮応力層の応力深さが40μm以上であり、
前記圧縮応力層の表面圧縮応力が750MPa以上である請求項1〜7のいずれかに記載の強化結晶化ガラス。
The stress depth of the compressive stress layer is 40 μm or more,
The tempered crystallized glass according to any one of claims 1 to 7, wherein a surface compressive stress of the compressive stress layer is 750 MPa or more.
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