铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及强化玻璃技术

本发明专利技术提供一种铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及强化玻璃。一种铝硅酸盐玻璃，按照摩尔百分比含量包括如下组分：60％～67％的SiO

Strengthening method of aluminium silicate glass, aluminium silicate glass and reinforced glass

The present invention provides a method for strengthening aluminium silicate glass, aluminium silicate glass and reinforced glass. An aluminosilicate glass in accordance with the molar percentage content comprising the following components: 60% to 67% SiO

【技术实现步骤摘要】
铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及强化玻璃本申请是2014年12月23日递交的申请号为201410815759.5，专利技术名称为“铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及强化玻璃”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及强化玻璃。
技术介绍
近年来，智能手机、平板电脑等设备不断普及，而且呈现出薄型化和轻量化的发展趋势。薄型化会带来的一个问题是，玻璃的强度会随着厚度的减小而下降。为了能够满足使用的要求，必须使显示用的玻璃在小的厚度下仍具有高的强度。为了达到这一目的，需要对玻璃进行强化。目前，在所用铝硅酸盐玻璃的组成中，为了保证离子交换能力并考虑到玻璃的熔融性、成形性、耐失透性等因素，碱金属氧化物的含量较高。对铝硅酸盐玻璃进行强化时，由于玻璃较薄，采用物理强化的效果不显著，故一般选择化学强化法。用作盖板玻璃的主要为经化学强化的铝硅酸盐玻璃，其Al2O3的摩尔分数一般为8％～17％，常采用的离子交换温度为350℃～430℃，时间为4～10h，表面压应力为400MPa～800MPa，离子交换深度为20μm～80μm。在不考虑其它因素的情况下，玻璃表层的离子浓度和扩散深度应该是随时间的增加而增加的，玻璃的表面压应力也应该随之增加。但是，由于玻璃是非晶态材料，在高温下存在应力松弛现象，这一现象在整个离子交换过程中一直存在。在离子交换初期，由于玻璃表面与熔盐的界面上的液相(熔盐)与固相(玻璃)的浓度差比较大，传质推动力大，离子扩散容易进行。随着时间的推移，这种传质速度将随着大半径离子在玻璃表面的聚集而下降，在恒温下应力松弛的速度是基本不变的，当扩散离子产生的应力小于应力松弛消耗的应力时，对玻璃的强化将产生不利影响。因此，在恒温条件下，在压应力-时间曲线上会出现极大值。这样就带来了以下问题。由于离子交换温度被限制在较低的范围内(350℃～430℃)，一方面当需要取得较大的离子交换深度时，所需时间较长(典型的为4h～10h)，效率不高；另一方面，离子交换时间长又易引起“应力松弛”效应，从而导致某些表面压应力与交换深度的组合可能无法达到(即其中一者达到指定值时另一者无法满足要求)，其表面压应力-离子交换时间曲线上出现极值，对于现有铝硅酸盐玻璃，极值点对应的时间一般在3h～5h，随后表面压应力随时间延长降低，当继续延长离子交换时间2h～3h时，应力发生明显松弛，表面压应力降低20％～30％，对其应用范围造成影响。应力松弛主要与两个条件有关，一个是温度，另一个是玻璃的化学组成，应力松弛是不可避免的，但是可以通过调整玻璃的化学组成来减弱其影响。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能在较高温度下进行化学强化的铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃的强化方法及得到的强化玻璃，该铝硅酸盐玻璃即使进行长时间离子交换，其表面压应力也不会显著松弛，而离子交换深度却能增加。一种铝硅酸盐玻璃，按照摩尔百分比含量包括如下组分：60％～67％的SiO2，15％～20％的Al2O3，0～1％的Li2O，9.9％～13.6％的Na2O，1％～4.2％的K2O，0～1.8％的CaO，0.7～5％的MgO及0.3～2％的ZrO2，所述Li2O、Na2O及K2O的总摩尔含量为ΣR2O，所述SiO2和Al2O3的总摩尔含量为ΣXO，其中，ΣR2O为12％～17％，ΣXO-ΣR2O为60％～74％，式中每种组分均代表该组分的摩尔百分含量，上述铝硅酸盐玻璃中，各组分含量较为合理，各组分配合使得铝硅酸盐玻璃可以在较高的温度下进行化学强化，经测试，该铝硅酸盐玻璃可以在435℃～550℃下进行化学强化，离子交换的温度较高，如果所需离子交换的深度较小，则在高温下进行离子交换的时间较短，即使离子交换时间达到8小时，也不会发生明显的应力松弛，应力松弛效应较弱，可以采用更长的离子交换时间，从而可以实现多种表面压应力与交换深度的组合，以满足多种应用。在其中一个实施例中，所述铝硅酸盐玻璃的应力松弛系数ω≥0.9，其中ω＝CS8/CS4，CS4与CS8分别代表铝硅酸盐玻璃在相同的离子交换温度下进行4h与8h离子交换后的表面压应力。在其中一个实施例中，按照摩尔百分比含量包括如下组分：62％～65.3％的SiO2，15％～18％的Al2O3，0～0.5％的Li2O，9.9％～11.2％的Na2O，1％～3.3％的K2O，0～1.8％的CaO，2～5％的MgO及0.3～2％的ZrO2。在其中一个实施例中，按照摩尔百分比含量包括如下组分：65.3％～67％的SiO2，15.4％～18.9％的Al2O3，0～0.6％的Li2O，10.2％～13.6％的Na2O，2％～4％的K2O，0～1.5％的CaO，0.7～5％的MgO及0.5～1.4％的ZrO2。在其中一个实施例中，按照摩尔百分比含量包括如下组分：60％～62％的SiO2，15％～20％的Al2O3，0～1％的Li2O，10％～13.6％的Na2O，1％～2％的K2O，0～1.8％的CaO，3～5％的MgO及0.3～2％的ZrO2。一种铝硅酸盐玻璃的强化方法，包括以下步骤：对上述的铝硅酸盐玻璃进行预热，使所述铝硅酸盐玻璃的温度为415℃～530℃；将所述铝硅酸盐玻璃浸入435℃～550℃的熔盐中进行离子交换得到强化玻璃；及除去所述强化玻璃表面的熔盐。在其中一个实施例中，所述除去所述熔盐的操作具体为：将所述强化玻璃从所述熔盐中取出并放入温度为415℃～530℃的预热炉中随炉冷却到室温后进行超声清洗以除去所述铝硅酸盐玻璃表面残留的熔盐。在其中一个实施例中，在所述对上述的铝硅酸盐玻璃进行预热的步骤之前还包括步骤：对上述的铝硅酸盐玻璃进行抛光处理。在其中一个实施例中，抛光处理后的所述铝硅酸盐玻璃的表面平整度至少为0.01mm。一种采用上述的铝硅酸盐玻璃的强化方法制备的强化玻璃。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术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专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。一实施方式的铝硅酸盐玻璃，按照摩尔百分含量计包括如下组分：60％～70％的SiO2，13％～20％的Al2O3，0～1％的Li2O，8％～17％的Na2O，0％～5％的K2O，0～2％的CaO，0～7％的MgO及0～2％的ZrO2，Li2O、Na2O及K2O的总摩尔含量为ΣR2O，SiO2和Al2O3的总摩尔含量为ΣXO，其中，ΣR2O为12％～17％，ΣXO-ΣR2O为60％～74％。二氧化硅(SiO2)是形成铝硅酸盐玻璃骨架所必须的成分。SiO2能提高玻璃的强度、化学稳定性等，二氧化硅摩尔百分含量优选为60％～70％。若SiO2的摩尔分数不足60％，则铝硅酸盐玻璃的耐候性不够；若超过70％时，铝硅酸盐玻璃变得难熔。三氧化二铝(Al2O3)能提高铝硅酸盐玻璃的化学稳定性和离子交换性能，是促进离子交换所必需的成分，摩尔分数优选为13％～20％。如果Al2O3的摩尔百分含量不足13％，则铝硅酸盐玻璃的离子交换性能不够，而且适用较高温度的离子交换；若超过20％，则铝硅酸盐玻璃的黏度显著增大，同时也难以澄清。氧化锂(Li2O)是离子交换成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比含量包括如下组分：60％～67％的SiO

【技术特征摘要】
1.一种铝硅酸盐玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比含量包括如下组分：60％～67％的SiO2，15％～20％的Al2O3，0～1％的Li2O，9.9％～13.6％的Na2O，1％～4.2％的K2O，0～1.8％的CaO，0.7～5％的MgO及0.3～2％的ZrO2，所述Li2O、Na2O及K2O的总摩尔含量为ΣR2O，所述SiO2和Al2O3的总摩尔含量为ΣXO，其中，ΣR2O为12％～17％，ΣXO-ΣR2O为60％～74％，式中每种组分均代表该组分的摩尔百分含量，2.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硅酸盐玻璃的应力松弛系数ω≥0.9，其中ω＝CS8/CS4，CS4与CS8分别代表铝硅酸盐玻璃在相同的离子交换温度下进行4h与8h离子交换后的表面压应力。3.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比含量包括如下组分：62％～65.3％的SiO2，15％～18％的Al2O3，0～0.5％的Li2O，9.9％～11.2％的Na2O，1％～3.3％的K2O，0～1.8％的CaO，2～5％的MgO及0.3～2％的ZrO2。4.根据权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比含量包括如下组分：65.3％～67％的SiO2，15.4％～18.9％的Al2O3，0～0.6％的Li2O，10.2％～13.6％的Na2O，2％～4％的K2O，0～1.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴斌，肖子凡，
申请(专利权)人：中国南玻集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44