玻璃用组合物、化学强化玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及玻璃制造领域，公开了一种玻璃用组合物、化学强化玻璃及其制备方法和应用。该组合物含有42‑64wt％的SiO2、15‑28wt％的Al2O3、1‑15wt％的B2O3+P2O5、4‑15wt％的Na2O、0‑8wt％的Li2O、0‑6wt％的K2O、0.5‑9wt％的MgO+TiO2、0.1‑4wt％的ZnO、0.1‑4wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3，并且该组合物满足如下条件：(1)粘度为100泊对应的温度T100为1700℃以上；(2)1300℃表面张力小于420mN/m。本发明专利技术的玻璃用组合物和制备方法制备得到的玻璃具有夹杂物含量低、制备工艺简单、成本低等优点。

Glass composition, chemically strengthened glass, preparation method and application thereof

The invention relates to the field of glass manufacturing, discloses a glass composition, chemically strengthened glass, and a preparation method and application thereof. The composition contains the SiO2 of 42 64wt%, the Al2O3 of the 15 28wt%, the B2O3+P2O5 of 1 15wt%, the Na2O of the 4 15wt%, the 0 of the K2O, 0.5, 0.5, 0.1, 0.1, and 0.1, and the composition satisfies the following conditions: (1) the temperature of the viscosity of the 100 mooring is (1). The degree T100 is above 1700 C; (2) the surface tension at 1300 C is less than 420mN/m. The glass composition and the preparation method of the invention have the advantages of low inclusion content, simple preparation process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
玻璃用组合物、化学强化玻璃及其制备方法和应用
本专利技术涉及玻璃制造领域，具体涉及一种玻璃用组合物、化学强化玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
在显示屏幕表面保护玻璃领域，通常使用高铝高碱硅酸盐化学强化玻璃作为保护罩。为了减轻手持式设备的使用负担，重量变轻、厚度变薄成为不可避免的大趋势。在这种发展潮流引导下，化学强化保护玻璃也在逐渐降低厚度，但是随着厚度减小，玻璃机械强度大幅降低，抗跌落冲击性能受到严重挑战，保护盖板玻璃破碎问题时有发生。为了保持足够的强度，在盖板玻璃化学强化过程中不断加深离子交换深度及增大表面压应力。通常地，提高Al2O3含量等方式有助于离子交换进程、深度、表面压缩应力的改善，但是在制造端，Al2O3等组分的改变也大幅的提高了玻璃熔体的高温粘度、表面张力，使得高温下残余气态夹杂物和固态夹杂物难以排除，最终经过冷却降温、成型、退火工艺后固化在玻璃表面或内部，形成不良欠点，降低玻璃熔体质量。目前已有数种方法用来帮助高粘度玻璃中残余夹杂物的排除以提高玻璃熔体质量。一种方法是降低高温玻璃熔体的粘度。更低粘度的熔体具有更高的温度，有利于大部分玻璃中常见气态物质化学溶解度降低(如SO3、CO2、O2)，同时有利于残余气态夹杂物在熔体内部上升时粘滞阻力减小，从而有利于上升合并溢出，得到残余气态夹杂物含量满足要求的玻璃均质体。但表面化学强化玻璃存在高温粘度和表面张力较大的特点，现有用于排除上述玻璃熔体中残余气态夹杂物的玻璃熔体粘度一般为100泊左右，该粘度下对应的温度往往达到1650℃、1700℃甚至1750℃以上，再次降低高温玻璃熔体粘度会导致温度的进一步升高，导致玻璃与耐火材料之间反应加剧，进而对配套耐火材料的耐温性及使用寿命带来巨大挑战；另一方面，上述玻璃熔体的熔炼容器往往由ZrO2含量超过80％的高锆砖组成，高温侵蚀及剥落的耐火材料(例如，氧化锆)又成为玻璃内部固态欠点产生的潜在风险源。另一种方法是提高化学澄清剂含量。这种方法存在增加残余固态夹杂物或排除残余气态夹杂物效果不佳等问题。上述玻璃熔体在高温熔炼时往往使用化学澄清剂，例如，常见为As2O3、Sb2O3、SnO2、BaSO4、Ba(NO3)2等中的至少一种。对于氧化气氛，从绿色制造的角度考虑，当前更多使用SnO2作为澄清剂，其添加量在约0.1-1wt％之间。在一种情况下，随着添加量增加，有利于玻璃熔体中残余气态夹杂物的排除，但是SnO2存在降温过程中冷凝落入玻璃熔体液流的风险，从而导致残余固态夹杂物含量的增加。在另一种情况下，增加SnO2含量，反而促使熔体中O2化学溶解过饱和后，过多的气态物质无法快速排出熔体，从而以残余气态夹杂物的形式保留下来成为欠点；对于还原气氛，通常使用硫酸盐(SO3)作为化学澄清剂，其添加量在约0.1-1wt％之间。SO3属于低温型澄清剂，增加含量易造成早期过沸，使得在均质化后期过程无法调节残余气态夹杂物中组成分压的效果，从而无法达到有效排除气态夹杂物的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的夹杂物去除困难导致高粘度玻璃熔体质量不高的问题，提供了一种玻璃用组合物，该玻璃用组合物制备得到的高粘度玻璃具有夹杂物含量低、制备工艺简单、制备成本低等优点。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种玻璃用组合物，该组合物含有42-64wt％的SiO2、15-28wt％的Al2O3、1-15wt％的B2O3+P2O5、4-15wt％的Na2O、0-8wt％的Li2O、0-6wt％的K2O、0.5-9wt％的MgO+TiO2、0.1-4wt％的ZnO、0.1-4wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3，并且该组合物满足如下条件：(1)粘度为100泊对应的温度T100为1700℃以上；(2)1300℃表面张力小于460mN/m。优选地，该组合物还满足：(3)液相线温度TL低于1100℃。优选地，该组合物还满足：(4)应变点Tst为550℃以上。优选地，该组合物还满足：(5)排除气态夹杂物的玻璃熔体粘度η为200-500泊。优选地，该组合物还满足：(6)1300℃表面张力小于420mN/m。优选地，该组合物含有52-60wt％的SiO2、17-25wt％的Al2O3、2-11wt％的B2O3+P2O5、5-12wt％的Na2O、0.5-6wt％的Li2O、0-2.5wt％的K2O、0.5-9wt％的MgO+TiO2、0.2-3wt％的ZnO、0.1-2wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3。优选地，该组合物含有的B2O3为0-15wt％、P2O5为0-11.9wt％，优选为0-11wt％。优选地，该组合物含有的MgO为0-6wt％、TiO2为0-3wt％。优选地，该组合物含有的Y2O3为0-1wt％、La2O3为0-2wt％、Nd2O3为0-2wt％。优选地，所述组合物还含有化学澄清剂。更优选地，所述化学澄清剂为氧化锡。更优选地，以该组合物的总重量为基准，所述澄清剂的含量不大于1wt％。优选地，通过用所述玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行熔融处理，然后在粘度为200-500泊范围内除去气态夹杂物，并依次进行成型处理和退火处理后得到的玻璃满足：等效球形直径(D.EQ.)大于0.02mm的气态夹杂物含量小于0.5个/Kg玻璃。本专利技术第二方面提供一种化学强化玻璃，其采用本专利技术的上述玻璃用组合物制备。优选地，该化学强化玻璃的制备方法为：用本专利技术的上述玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行熔融处理，在粘度为200-500泊范围内除去气态夹杂物，然后依次进行成型处理和退火处理。本专利技术第三方面提供一种化学强化玻璃的制备方法，该方法包括用上述玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行熔融处理，然后在粘度为200-500泊范围内除去气态夹杂物，再依次进行成型处理和退火处理。优选地，相对于所述玻璃用组合物配比的原料，所述NH4NO3的用量为1-15wt％，优选为4-9wt％。优选地，在粘度为240-450泊范围内除去气态夹杂物；更优选地，在粘度为300-350泊范围内除去气态夹杂物。优选地，该方法还包括对退火处理后的产物进行机械加工处理。优选地，该方法还包括：对机械加工处理得到的产物进行二次熔融拉薄处理。优选地，通过所述机械加工处理或者二次熔融拉薄处理使制备得到的玻璃厚度小于0.1mm。优选地，该方法还包括：对机械加工处理得到的产物进行化学强化处理。优选地，所述化学强化处理为一次化学强化处理或二次化学强化处理。本专利技术第四方面提供上述制备方法制备得到的化学强化玻璃。优选地，该化学强化玻璃满足如下条件：(1)等效球形直径(D.EQ.)大于0.02mm的气态夹杂物含量小于0.5个/Kg玻璃，并且以体积百分比为基准，所述气态夹杂物成分中N2含量≥65vol.％；(2)以质量百分比为基准，制得的玻璃中ZrO2含量与高温熔炼前混合料中ZrO2含量的差值ΔZrO2≤0.03wt％；(3)制得的玻璃中大于0.02mm的固态夹杂物含量小于0.5个/kg玻璃。更优选地，该化学强化玻璃满足如下条件：(1)等效球形直径(D.EQ.)大于0.02mm的气态夹杂物含量小于0.1个/Kg玻璃，并且以体积百分比为基准，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃用组合物，其特征在于，该组合物含有42‑64wt％的SiO2、15‑28wt％的Al2O3、1‑15wt％的B2O3+P2O5、4‑15wt％的Na2O、0‑8wt％的Li2O、0‑6wt％的K2O、0.5‑9wt％的MgO+TiO2、0.1‑4wt％的ZnO、0.1‑4wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3，并且该组合物满足如下条件：(1)粘度为100泊对应的温度T100为1700℃以上；(2)1300℃表面张力小于460mN/m。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃用组合物，其特征在于，该组合物含有42-64wt％的SiO2、15-28wt％的Al2O3、1-15wt％的B2O3+P2O5、4-15wt％的Na2O、0-8wt％的Li2O、0-6wt％的K2O、0.5-9wt％的MgO+TiO2、0.1-4wt％的ZnO、0.1-4wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3，并且该组合物满足如下条件：(1)粘度为100泊对应的温度T100为1700℃以上；(2)1300℃表面张力小于460mN/m。2.根据权利要求1所述的玻璃用组合物，其特征在于，该组合物还满足：(3)液相线温度TL低于1100℃；优选地，(4)应变点Tst为550℃以上；优选地，(5)排除气态夹杂物的玻璃熔体粘度η为200-500泊；优选地，(6)1300℃表面张力小于420mN/m。3.根据权利要求1所述的玻璃用组合物，其特征在于，该组合物含有52-60wt％的SiO2、17-25wt％的Al2O3、2-11wt％的B2O3+P2O5、5-12wt％的Na2O、0.5-6wt％的Li2O、0-2.5wt％的K2O、0.5-9wt％的MgO+TiO2、0.2-3wt％的ZnO、0.1-2wt％的Y2O3+La2O3+Nd2O3。4.根据权利要求1或3所述的玻璃用组合物，其特征在于，该组合物含有的B2O3为0-15wt％，P2O5为0-11.9wt％，优选为0-11wt％；优选地，该组合物含有的MgO为0-6wt％、TiO2为0-3wt％；优选地，该组合物含有的Y2O3为0-1wt％、La2O3为0-2wt％、Nd2O3为0-2wt％。5.根据权利要求1所述的玻璃用组合物，其特征在于，所述组合物还含有化学澄清剂；优选地，所述化学澄清剂为氧化锡；优选地，以该组合物的总重量为基准，所述澄清剂的含量不大于1wt％。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的玻璃用组合物，其特征在于，通过用所述玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行熔融处理，然后在粘度为200-500泊范围内除去气态夹杂物，并依次进行成型处理和退火处理后得到的玻璃满足：等效球形直径(D.EQ.)大于0.02mm的气态夹杂物含量小于0.5个/Kg玻璃。7.一种化学强化玻璃，其采用权利要求1-5中任一项所述的玻璃用组合物制备。8.根据权利要求7所述的化学强化玻璃，其特征在于，该化学强化玻璃的制备方法为：用权利要求1-5中任意一项所述的玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行熔融处理，在粘度为200-500泊范围内除去气态夹杂物，然后依次进行成型处理和退火处理。9.一种化学强化玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括用权利要求1-5中任意一项所述的玻璃用组合物的配比将原料与NH4NO3混合均匀后进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广涛，郑权，王丽红，闫冬成，李俊锋，王博，徐兴军，
申请(专利权)人：东旭科技集团有限公司，东旭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11