一种玻璃组合物及其强化方法技术

一种玻璃组合物及其强化方法，所述玻璃组合物，其组成按质量百分比包括：55.8％≤SiO2≤63.9％，15％≤Al2O3≤25.26％，0≤B2O3≤5.7％，0≤Na2O≤13.36％，0≤K2O≤5％，0≤Li2O≤9.12％，0≤P2O5≤8.67％，0≤MgO≤3％，0％≤CaO≤0.42％，0≤ZnO≤2.28％，0.1％≤SnO2≤0.4％。强化方法包括1500℃‑1600℃的熔解成型、退火、清洗烘干、第一次强化、清洗烘干、第二次强化、冷却清洗。与现有技术相比，由于本发明专利技术的玻璃组合物中包含有氢氧化铝、硼酸、硝酸钠、硝酸钾、碳酸锂、碳酸镁等易于熔融，并有助于澄清的原材料，能够使玻璃原料在较低的温度下熔融，降低动能消耗、节省成本；同时本发明专利技术采用两次不同强化液的强化处理，加大了离子交换层的深度，使得玻璃组合物表面具有更好的强度和耐划伤性能。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃组合物及其强化方法
本专利技术属于玻璃制备领域，具体涉及一种玻璃组合物及其强化方法。
技术介绍
随着现代科技的迅猛发展，先进的电子平板显示产品层出不穷，通常这些显示产品的表面设有一层盖板玻璃，该玻璃通过化学方法或物理方法对其进行强化，强化后的玻璃具有机械强度高、耐磨损、化学稳定性好的特性，可以有效地防止显示产品表面受冲击和划伤伤害，延长电子显示产品的使用寿命。目前，在玻璃表面形成压缩应力层的方法有物理钢化和化学钢化两种方法，物理钢化法是把玻璃加热到低于软化温度后进行均匀的快速冷却而得。玻璃外部因迅速冷却而固化，而内部冷却较慢。当内部继续收缩时使玻璃表面产生压应力，从而获得较高的强度。但由于盖板玻璃是覆盖在电子产品表面的一层薄板玻璃，它的厚度不能影响电子产品各种功能的正常使用，如触摸屏功能等。因此市场要求盖板玻璃的厚度非常小，而薄板玻璃在使用物理钢化时很容易因应力不均而破裂，无法获得期望的高强度性能。因此，化学钢化方法成为薄板玻璃最常用的强化方法。化学钢化是指离子交换的增强处理方法，比较常用的是低温型离子交换法，即在不高于玻璃的转变温度范围内，将玻璃浸在含有比玻璃中碱金属半径大的碱金属熔盐中，用离子半径较大的碱金属阳离子去交换玻璃表面离子半径较小的碱金属阳离子，从而使玻璃表面形成含有较大容积碱离子的表面层，由于体积效应使玻璃表面产生压缩应力，而玻璃内部展现出拉伸应力。压缩应力起了有效阻挡裂纹发生和蔓延的作用。半径较大的碱金属离子进入玻璃内部，产生一定深度的离子交换层，这个离子交换层有效阻碍了裂纹朝着垂直于玻璃表面的方向延伸，在对玻璃进行弯曲的过程中起了强度限制裂纹的作用，从而提高玻璃强度。但是这种方法离子交换层的深度浅和表面压应力不够高，导致耐刮耐划性低，越来越不能满足产品的使用性能要求。影响离子交换工艺的因素包括玻璃的成分以及强化方法，强化方法包括熔盐成分、处理温度和处理时间等。本专利技术通过同时调整玻璃中的组分以及强化方法，在降低熔融困难、节省燃料开支的基础上，使强化后的盖板玻璃具有较高的表面压应力及离子交换层深度，以满足不断发展的市场对产品的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种玻璃组合物及其强化方法，以解决现有技术中离子交换层的深度浅和表面压应力不够高的技术缺陷。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：1.一种玻璃组合物，所述玻璃组合物的组成按质量百分比包括：一种玻璃组合物，所述Al2O3的原料为氢氧化铝、氧化铝或偏磷酸铝中的任意一种或其组合。一种玻璃组合物，所述SiO2的质量百分比与Al2O3的质量百分比之和为77.8％-85.23％。一种玻璃组合物，所述B2O3的原料为氧化硼或硼酸中的任意一种或其组合。一种玻璃组合物，所述Na2O的原料为碳酸钠、硝酸钠或磷酸钠中的任意一种或其组合。一种玻璃组合物，引入K2O的原料为碳酸钾或硝酸钾中的任意一种或其组合。一种玻璃组合物，引入Li2O的原料为碳酸锂。一种玻璃组合物，其组成包含Na2O、K2O、Li2O中的任意一种或其两种的组合物。一种玻璃组合物，所述R2O的质量百分比为7.39％-18％。一种玻璃组合物，所述R2O质量百分比除以Al2O3质量百分比的结果为0.29-1.2。一种玻璃组合物，引入P2O5的原料为偏磷酸铝、磷酸钙、磷酸钠中的任意一种或其两种的组合物。一种玻璃组合物，所述玻璃组合物的熔融温度不高于1600℃。一种玻璃组合物的强化方法，所述玻璃组合物可按以下步骤进行二次强化：1)将称重后混合均匀的原料粉料添入熔解炉中，将所述熔解炉加热至1500℃—1600℃，并保温3h-6h；2)经成型退火装置制备成平板玻璃后进行裁切，将所述平板玻璃放入已升至600℃-700℃的退火炉中保温30min-60min后，自然冷却完全退火；3)将所述平板玻璃置入无水乙醇与去离子水中超声清洗，并烘干；4)将清洗干净的所述平板玻璃置于280℃的预热炉中预热1h，随后置于380℃-450℃第一强化液中处理3h-8h；5)将所述平板玻璃清洗烘干晾干后，置于280℃的预热炉中预热30min；6)将所述平板玻璃置于350℃-390℃的第二强化液中处理15min-30min；7)将所述平板玻璃置入已升至280℃的炉中缓慢冷却至室温，再将所述平板玻璃置入45℃-50℃的电解液中浸泡清洗；8)将所述平板玻璃用去离子水超声清洗干净并烘干。14.如权利要求13所述的二次强化过程，其特征在于，强化用的第一强化液为含有60％-75％的KNO3与25％-40％的NaNO3混合熔融化学强化液，强化用第二强化液为纯度≥99.95％的KNO3熔融化学强化液。15.如权利要求1所述的一种玻璃组合物及其强化方法，其特征在于，经过二次强化后，所述玻璃的表面压应力至少为850MPa，离子交换层深度至少为85μm。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术功效：本专利技术包含有氢氧化铝、硼酸、硝酸钠、硝酸钾、碳酸锂、碳酸镁等易于熔融和/或有助于澄清的原材料，能够使玻璃原料在较低的温度下熔融，降低动能消耗、节省成本，经过钢化处理，使得玻璃片表面具有更好的强度和耐划伤性能。具体实施方式本专利技术所涉及的玻璃组合物中，SiO2是主要的玻璃组合物的形成体氧化物，如果它的含量过高，则会使玻璃的熔融、成型变得困难，且使玻璃熔液粘度太高，可能出现小气泡这样的缺陷。另一方面，如果SiO2含量过少，则玻璃组合物的热稳定性、硬度、耐冲击性等性能不佳。从离子交换方面考虑，SiO2在玻璃中形成硅氧四面体【SiO4】，结构紧密，会降低通过离子交换后产生的压缩应力。因此，SiO2的含量质量百分比为55.8％—63.9％之间。Al2O3也可作为玻璃组合物中的成形剂，起作用类似于SiO2。氧化铝通常增加熔体的粘度。Al2O3能够大幅度提高玻璃的化学稳定性、应变点及弹性模量，且它在含有碱金属氧化物的体系中形成铝氧四面体【AlO4】，它比玻璃中的硅氧四面体【SiO4】体积要大，因而结构疏松、空隙大，有利于碱金属离子的活动。但是含量过高将增加熔融困难，且使玻璃熔液容易析晶。因此，本专利技术引入质量百分比为15％—25.26％的Al2O3，而SiO2与Al2O3的总含量质量百分比为77.8％—85.23％范围内。B2O3在玻璃组合物中的作用比较特殊，它在高温下以硼氧三角体【BO3】的形式存在，可降低玻璃熔液的高温粘度。在低温时，在一定条件下B3+有夺取游离氧形成硼氧四面体【BO4】的趋势，使结构趋于紧密，因此提高玻璃的低温粘度。本专利技术中引入质量百分比为0％—5.7％的B2O3，降低其在低温下形成的硼氧四面体【BO4】使玻璃结构紧密而造成的不利于离子交换的负面作用。R2O碱金属氧化物是离子交换的主要参与物，通常可以进行三种类型的离子交换：Na+交换Li+，K+交换Li+，K+交换Na+。玻璃组合物中包含足够高浓度的小的R2O有利于产生大的压缩应力。因为压缩应力与离子交换出玻璃组合物中的碱性离子数量成正比。R2O还有助于实现玻璃的低熔化温度和低液相线温度，但添加碱金属氧化物急剧地增加了玻璃的热膨胀系数，并降低了化学耐久性，因此将R2O总含量设定为质量百分比7.39％—18％范围内。另外，本专利技术中将R2O/Al2O3的值设定质量百分比为0.29—1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物的组成按质量百分比包括：

【技术特征摘要】
1.一种玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物的组成按质量百分比包括：2.如权利要求1所述的一种盖板玻璃组合物，其特征在于，所述Al2O3的原料为氢氧化铝、氧化铝或偏磷酸铝中的任意一种或其组合。3.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，所述SiO2的量百分比与Al2O3的量百分比之和为77.8％-85.23％。4.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，所述B2O3的原料为氧化硼或硼酸中的任意一种或其组合。5.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，所述Na2O的原料为碳酸钠、硝酸钠或磷酸钠中的任意一种或其组合。6.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，引入K2O的原料为碳酸钾或硝酸钾中的任意一种或其组合。7.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，引入Li2O的原料为碳酸锂。8.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，其组成包含Na2O、K2O、Li2O中的任意一种或其两种的组合物。9.如权利要求8所述的一种玻璃组合物，其特征在于，所述R2O质量百分比为7.39％-18％。10.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，所述R2O质量百分比除以Al2O3质量百分比为0.29-1.2。11.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，引入P2O5的原料为偏磷酸铝、磷酸钙、磷酸钠中的任意一种或其两种的组合物。12.如权利要求1所述的一种玻璃组合物，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰静，
申请(专利权)人：彩虹显示器件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61