一种用于显示器件的高强度玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术一种用于显示器件的高强度玻璃及其制备方法，从组分设计和强化方法两个方面来提高玻璃的强度，其中组分间起到了显著的协同作用，通过引入新的组分CeO2和TiO2，且限定了各组分之间的含量关系，尤其是将(Na2O+K2O)/Al2O3、K2O/(Na2O+Li2O)维持在一定范围，提高了离子交换的数量和离子交换的深度，并通过限定TiO2、ZrO2和CeO2三者之间的协同作用提高了玻璃的热稳定性，以及离子交换的性能。最后经过两次离子交换，使得玻璃力学性能大幅改善，使得发明专利技术所得玻璃具有较高的表面压应力、维氏硬度以及优异的应变点和热稳定性，具有抗压、抗刮、抗划的性能，可广泛应用于显示器件的保护盖板。

【技术实现步骤摘要】
一种用于显示器件的高强度玻璃及其制备方法
本专利技术涉及玻璃制造
，具体为一种用于显示器件的高强度玻璃及其制备方法。
技术介绍
近年来，智能手机、平板电脑以及电子阅读设备等触摸屏类电子产品发展迅速，由于在使用过程中不可避免的产生触碰、摩擦，甚至刻划，由此产生的划痕积累造成显示屏表面粗糙，光洁度降低，增加了光线散射，降低了透过率，导致触摸屏类电子产品的亮度、色度、均匀性以及分辨率均有所下降，因此对于屏幕用盖板的强度、耐磨性能提出了更高的要求。在盖板发展历史中，有机材料曾用作显示器件的保护盖板，但是有机材料由于易老化、透过率较差等材料本身带来的局限，并未得到广泛应用。由于有机材料的局限，业界转而研究常用的玻璃作为盖板材料，其中如何提高其强度是研究的重点。现有技术中，中国专利CN102351421A公开了一种显示器件保护盖板用的化学钢化玻璃；该玻璃按质量百分比，由54-65％的SiO2、10-17％的Al2O3、8-16％的Na2O、0-0.5％的Li2O、0-6％的K2O、0.01-3％的B2O3、0.1-5％的MgO、0.1-5％的CaO、0.01-2％的SrO、0.01-1％的ZrO2和0.01-1％的SnO2组成；并经过特定化学钢化处理，提高了玻璃的表面硬度、抗刮耐磨性能。中国专利CN102320740A公开了一种强化玻璃基板的制造方法，按照形成以质量％计含有40-71％的SiO2、3-21％的Al2O3、0-3.5％的Li2O、7-20％的Na2O、0-15％的K2O的玻璃组成的方式调合玻璃原料，将其熔融、以板状成形后，进行离子交换处理，在玻璃表面形成压缩应力层。中国专利CN104692636A公开了一种复合强化玻璃的制备方法，通过对玻璃预热-离子交换-预热-离子交换处理，玻璃本体的上下两表面形成了复合压缩应力强化层，该复合压缩应力强化层包括至少两个独立的子强化层，所述至少两个独立的子强化层沿所述玻璃本体表面向内部延伸的方向排列。但是，上述现有技术的方法，虽然在一定程度上提高了玻璃的强度，但是相对于业界对于高强度、高耐磨性的显示器件用玻璃期望仍然存在一定的差距，因此研究具有更高强度的玻璃的制备方法仍然是玻璃制造领域重要的研究方向。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于显示器件的高强度玻璃及其制备方法，强度高，耐磨性好，能够满足业界的使用要求。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种用于显示器件的高强度玻璃的制备方法，包括如下步骤，1)按照质量百分比准确称量下述原料：54-65％的SiO2、10-17％的Al2O3、0-0.7％的Li2O、12-16％的Na2O、0.2-6％的K2O、0.01-3％的B2O3、0.1-5％的MgO、0.1-5％的CaO、0.01-3％的SrO、0.01-1.2％的ZrO2、0.01-1％的CeO2、0.01-1％的SnO2、以及0.01-0.8％的TiO2；且各组分质量百分比之间还满足如下关系：(Na2O+K2O)/Al2O3为1.1-1.4；K2O/(Na2O+Li2O)为0.01-0.5；ZrO2/CeO2为0.5-2；TiO2/(ZrO2+CeO2)为0.01-5；2)将步骤1)中的原料充分混合均匀后熔制形成玻璃液；3)将玻璃液制备得到板状玻璃并进行退火处理；4)切割并研磨抛光经退火后的玻璃板，再清洗玻璃板表面后升温至330-380℃下保温1-4h，之后置于430-500℃的熔融硝酸钾液中保温4-10小时进行一次离子交换；5)取出一次离子交换后的玻璃板冷却至330-380℃，并保温1-4h，之后继续冷却至室温，然后升温至340-390℃下保温2-6h，之后置于430-500℃的熔融硝酸铷液中保温2-6小时进行二次离子交换；二次离子交换后冷却至室温；再次清洗玻璃板表面即得用于显示器件的高强度玻璃。优选的，步骤2)的具体步骤为，将步骤1)中的原料充分混合均匀后升温至T1，反应5-10小时后得到玻璃液，再降温至T2保温60-120分钟；其中，T1为1550-1650℃，T2为1500-1600℃，且，T1-T2为50-100℃。优选的，步骤3)的具体步骤为，将玻璃液倒入模板中冷却成板状玻璃，将板状玻璃再置于500-600℃温度下进行退火4-6小时。优选的，步骤1)中(Na2O+K2O)/Al2O3为1.1-1.3或1.2-1.3。优选的，步骤1)中K2O/(Na2O+Li2O)为0.01-0.2或0.02-0.1。优选的，步骤1)中ZrO2/CeO2为0.8-1.5或1。优选的，步骤1)中TiO2/(ZrO2+CeO2)为0.02-4或0.2-0.8。一种用于显示器件的高强度玻璃，由本专利技术所述制备方法制备得到，从玻璃表面向内部延伸的方向包括处于外层的铷离子交换层和处于内部的玻璃内部本体，以及处于铷离子交换层和玻璃内部本体的钾离子交换层。优选的，铷离子交换层的深度为10-20μm，钾离子交换层的厚度为80-100μm，总离子交换层的深度为大于95μm。优选的，所述的高强度玻璃的表面压应力为800-850Mpa，维氏硬度为660-680㎏/mm2，所得玻璃500℃热处理5min尺寸变化为15-30ppm，应变点温度为570-590℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术从组分设计和强化方法两个方面来提高玻璃的强度，其中组分间起到了显著的协同作用，通过引入新的组分CeO2和TiO2，且限定了各组分之间的含量关系，尤其是限定了ZrO2/CeO2和TiO2/(ZrO2+CeO2的范围，同时将(Na2O+K2O)/Al2O3、K2O/(Na2O+Li2O)维持在一定范围，提高了离子交换的数量和离子交换的深度，并通过限定TiO2、ZrO2和CeO2三者之间的协同作用提高了玻璃的热稳定性，以及离子交换的性能。最后经过两次离子交换，使得玻璃力学性能大幅改善，使得专利技术所得玻璃具有较高的表面压应力、维氏硬度以及优异的应变点和热稳定性，具有抗压、抗刮、抗划的性能，可广泛应用于显示器件的保护盖板。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术一种用于显示器件的高强度玻璃的制备方法，包括下述步骤：1)按照质量百分比准确称量下述原料：54-65％的SiO2、10-17％的Al2O3、0-0.7％的Li2O、12-16％的Na2O、0.2-6％的K2O、0.01-3％的B2O3、0.1-5％的MgO、0.1-5％的CaO、0.01-3％的SrO、0.01-1.2％的ZrO2、0.01-1％的CeO2、0.01-1％的SnO2、以及0.01-0.8％的TiO2；并且，各组分之间的关系还满足：(Na2O+K2O)/Al2O3为1.1-1.4；能够优选的选取范围1.1-1.3和1.2-1.3；K2O/(Na2O+Li2O)为0.01-0.5；能够优选的选取范围0.01-0.2和0.02-0.1；ZrO2/CeO2为0.5-2；能够优选的选取范围0.8-1.5和1；TiO2/(ZrO2+CeO2为0.01-5；能够优选的选取范围0.02-4和0.2-0.8。2)将上述原料充分混合均匀后置于铂铑合金坩埚内，再放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示器件的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，1)按照质量百分比准确称量下述原料：54‑65％的SiO2、10‑17％的Al2O3、0‑0.7％的Li2O、12‑16％的Na2O、0.2‑6％的K2O、0.01‑3％的B2O3、0.1‑5％的MgO、0.1‑5％的CaO、0.01‑3％的SrO、0.01‑1.2％的ZrO2、0.01‑1％的CeO2、0.01‑1％的SnO2、以及0.01‑0.8％的TiO2；且各组分质量百分比之间还满足如下关系：(Na2O+K2O)/Al2O3为1.1‑1.4；K2O/(Na2O+Li2O)为0.01‑0.5；ZrO2/CeO2为0.5‑2；TiO2/(ZrO2+CeO2)为0.01‑5；2)将步骤1)中的原料充分混合均匀后熔制形成玻璃液；3)将玻璃液制备得到板状玻璃并进行退火处理；4)切割并研磨抛光经退火后的玻璃板，再清洗玻璃板表面后升温至330‑380℃下保温1‑4h，之后置于430‑500℃的熔融硝酸钾液中保温4‑10小时进行一次离子交换；5)取出一次离子交换后的玻璃板冷却至330‑380℃，并保温1‑4h，之后继续冷却至室温，然后升温至340‑390℃下保温2‑6h，之后置于430‑500℃的熔融硝酸铷液中保温2‑6小时进行二次离子交换；二次离子交换后冷却至室温；再次清洗玻璃板表面即得用于显示器件的高强度玻璃。...

【技术特征摘要】
1.一种用于显示器件的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，1)按照质量百分比准确称量下述原料：54-65％的SiO2、10-17％的Al2O3、0-0.7％的Li2O、12-16％的Na2O、0.2-6％的K2O、0.01-3％的B2O3、0.1-5％的MgO、0.1-5％的CaO、0.01-3％的SrO、0.01-1.2％的ZrO2、0.01-1％的CeO2、0.01-1％的SnO2、以及0.01-0.8％的TiO2；且各组分质量百分比之间还满足如下关系：(Na2O+K2O)/Al2O3为1.1-1.4；K2O/(Na2O+Li2O)为0.01-0.5；ZrO2/CeO2为0.5-2；TiO2/(ZrO2+CeO2)为0.01-5；2)将步骤1)中的原料充分混合均匀后熔制形成玻璃液；3)将玻璃液制备得到板状玻璃并进行退火处理；4)切割并研磨抛光经退火后的玻璃板，再清洗玻璃板表面后升温至330-380℃下保温1-4h，之后置于430-500℃的熔融硝酸钾液中保温4-10小时进行一次离子交换；5)取出一次离子交换后的玻璃板冷却至330-380℃，并保温1-4h，之后继续冷却至室温，然后升温至340-390℃下保温2-6h，之后置于430-500℃的熔融硝酸铷液中保温2-6小时进行二次离子交换；二次离子交换后冷却至室温；再次清洗玻璃板表面即得用于显示器件的高强度玻璃。2.根据权利要求1所述的一种用于显示器件的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2)的具体步骤为，将步骤1)中的原料充分混合均匀后升温至T1，反应5-10小时后得到玻璃液，再降温至T2保温60-120分钟；其中，T1为1550-1650℃，T2为1500-1600℃，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仲军，彭引平，杨国洪，
申请(专利权)人：彩虹集团邵阳特种玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43