锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃以氧化物为基准，按质量百分比计，包括SiO2：50～65wt％；Al2O3：16～24wt％；B2O3：0～4wt％；Li2O：2～8wt％；Na2O：6～12wt％；K2O：0.01～1wt％；MgO：2～7wt％；ZnO：0～1wt％；P2O5：0～6wt％；ZrO2：0～0.5wt％，且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。本发明专利技术的锂铝硅酸盐玻璃的熔融温度1500～1580℃，双离子交换化学强化后表面压缩应力800MPa～1100MPa，离子交换层深度100～200μm，适合用作触摸屏和显示器盖板玻璃。

Lithium aluminosilicate glass and its preparation method

The invention discloses a lithium aluminosilicate glass and its preparation method. The glass is based on oxide and is measured by mass percentage, including SiO 2:50-65wt%; Al2O3:16-24wt%; B2O 3:0-4wt%; Li2O:2-8wt%; NaO:6-12wt%; K2O:0.01-1wt%; MgO:2-7wt%; ZnO:0-1wt%; P2O5%. ZrO 2:0-0.5wt% and satisfy the following relations at the same time: 0.23 < Li2O/(Li2O+Na2O+K2O) = 0.55; 2 < Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O) = 4. The lithium aluminosilicate glass of the invention has a melting temperature of 1500-1580 C, a surface compressive stress of 800 MPa-1100 MPa after double ion exchange chemical strengthening, and an ion exchange layer depth of 100-200 um, which is suitable for use as touch screen and display cover glass.

【技术实现步骤摘要】
锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法
本专利技术涉及玻璃领域，尤其涉及一种锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
技术介绍
触摸屏和显示器市场的需求，带动了触摸屏和显示器盖板玻璃的迅速发展。伴随人们对智能手机等移动终端装置外观以及性能的追求，盖板玻璃从传统的2D外形，逐步向2.5D、3D外形过渡，这也对作为保护屏幕用的盖板玻璃的性能提出了更为苛刻的要求。目前市面上，一般使用高Al2O3含量的碱铝硅酸盐玻璃作为盖板玻璃。由于碱铝硅酸盐玻璃中的Al2O3的含量大于13wt％，玻璃的熔融温度(Tm)较高，使用溢流法生产的碱铝硅酸盐玻璃Tm大于1700℃，使用浮法生产的碱铝硅酸盐玻璃Tm大于1600℃，不仅对窑炉的耐高温材料要求高，而且生产能耗高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法，以降低锂铝硅酸盐玻璃熔融温度，从而降低对窑炉的耐高温材料的要求，减少生产能耗。本专利技术的技术方案为：一种锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，以质量百分比计，包括：50～65wt％的SiO2、16～24wt％的Al2O3、0～4wt％的B2O3、2～8wt％的Li2O、6～12wt％的Na2O、0.01～1wt％的K2O、2～7wt％的MgO、0～1wt％ZnO、0～6wt％的P2O5和0～0.5wt％ZrO2；且同时满足以下两个关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。优选地，本专利技术所述的锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，以质量百分比计，包括：SiO2：52～63wt％；Al2O3：17～23wt％；B2O3：0.5～3.0wt％；Li2O：2.5～7wt％；Na2O：7～11wt％；K2O：0.1～0.9wt％；MgO：3.5～6.5wt％；ZnO：0～0.8wt％；P2O5：1～5wt％和ZrO2：0～0.4wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。进一步优选，本专利技术所述的锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，以质量百分比计，包括：SiO2：54～61wt％；Al2O3：18～22wt％；B2O3：1～2wt％；Li2O：3～6wt％；Na2O：8～10wt％；K2O：0.2～0.8wt％；MgO：4～6wt％；ZnO：0～0.5wt％；P2O5：2～4wt％和ZrO2：0～0.3wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。需要说明的是，上述各公式的每种组分均代表该组分的质量百分比。优选地，所述锂铝硅酸盐玻璃的熔融温度为1500～1580℃。优选地，所述锂铝硅酸盐玻璃包括玻璃板。优选地，所述玻璃板化学强化后，表面压缩应力值为800～1100MPa，离子交换层深度为100～200μm。本专利技术还提供一种锂铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：以氧化物为基准，按质量百分比计，称取50～65wt％的SiO2、16～24wt％的Al2O3、0～4wt％的B2O3、2～8wt％的Li2O、6～12wt％的Na2O、0.01～1wt％的K2O、2～7wt％的MgO、0～1wt％ZnO、0～6wt％的P2O5和0～0.5wt％ZrO2，组成配合料；其中0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4；将称取的配合料依次进行混合、熔融、均化、成型和退火，制得锂铝硅酸盐玻璃。优选地，所述成型的工艺采用下拉法，或者溢流法，或者浮法。优选地，在退火的步骤之后，还包括化学强化。优选地，所述化学强化采用双离子交换化学强化，包括如下步骤：先将锂铝硅酸盐玻璃在250℃～300℃温度下预热处理，再将锂铝硅酸盐玻璃浸泡在380℃～430℃温度下的第一熔盐中，浸泡时间为2-6h；将锂铝硅酸盐玻璃从第一熔盐中取出，浸泡在390～430℃温度下的第二熔盐中，浸泡时间为1-2h。本专利技术在锂铝硅酸盐玻璃中引进碱金属Li，可以有效降低玻璃的高温粘度，降低玻璃制备过程中的熔融温度，有利于玻璃熔化与澄清，为玻璃中更高的Al2O3浓度提供可能，而更高浓度的Al2O3可以提高玻璃的机械性能。通过特定量的Al2O3+Li2O的组合，一方面可使玻璃具有较高的表面硬度、抗刮伤性以及抗摔落性能，另一方面，可使玻璃具有较低的熔融温度，减弱玻璃生产对窑炉耐火材料的要求，降低生产能耗。同时，玻璃中还含有特定量的Na2O+K2O，同Li2O配合，可以通过双离子交换化学强化实现玻璃高的表面压缩应力和深的离子交换层。具体实施方式以下，对于本专利技术的实施方式，进一步详细地说明。一、锂铝硅酸盐玻璃本专利技术的实施方式的锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，以质量百分比计，包括：50～65wt％的SiO2、16～24wt％的Al2O3、0～4wt％的B2O3、2～8wt％的Li2O、6～12wt％的Na2O、0.01～1wt％的K2O、2～7wt％的MgO、0～1wt％ZnO、0～6wt％的P2O5、0～0.5wt％ZrO2；且同时满足以下两个关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。作为优选，锂铝硅酸盐玻璃含有：SiO2：52～63wt％；Al2O3：17～23wt％；B2O3：0.5～3.0wt％；Li2O：2.5～7wt％；Na2O：7～11wt％；K2O：0.1～0.9wt％；MgO：3.5～6.5wt％；ZnO：0～0.8wt％；P2O5：1～5wt％；ZrO2：0～0.4wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。作为进一步优选，锂铝硅酸盐玻璃含有：SiO2：54～61wt％；Al2O3：18～22wt％；B2O3：1～2wt％；Li2O：3～6wt％；Na2O：8～10wt％；K2O：0.2～0.8wt％；MgO：4～6wt％；ZnO：0～0.5wt％；P2O5：2～4wt％；ZrO2：0～0.3wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。需要说明的是，上述各公式的每种组分均代表该组分的质量百分比。以下对本专利技术玻璃中的各组分作用进行说明：SiO2是玻璃的网络结构的主体成份，若含量低于50wt％，不易形成玻璃，且会导致玻璃的耐化性能和表面机械性能趋于劣化。SiO2含量的提高有助于玻璃轻量化，改进化学稳定性，改善玻璃的机械性能。但SiO2含量增加到65wt％以上时，玻璃的高温粘度将升高，这不利于玻璃的生产。所以本专利技术需要使SiO2含量为50～65wt％，优选为52～63wt％，更优选为54～61wt％。Al2O3对离子交换起加速作用，同时可以提高玻璃的机械性能(如玻璃的硬度，抗刮伤性以及抗摔落性能等)。这是由于在锂铝硅酸盐玻璃中，碱金属引入的非桥氧与Al3+形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，按质量百分比计，包括以下组分：SiO2：50～65wt％；Al2O3：16～24wt％；B2O3：0～4wt％；Li2O：2～8wt％；Na2O：6～12wt％；K2O：0.01～1wt％；MgO：2～7wt％；ZnO：0～1wt％；P2O5：0～6wt％；ZrO2：0～0.5wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。

【技术特征摘要】
1.一种锂铝硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，按质量百分比计，包括以下组分：SiO2：50～65wt％；Al2O3：16～24wt％；B2O3：0～4wt％；Li2O：2～8wt％；Na2O：6～12wt％；K2O：0.01～1wt％；MgO：2～7wt％；ZnO：0～1wt％；P2O5：0～6wt％；ZrO2：0～0.5wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。2.如权利要求1所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于：包括以下组分：SiO2：52～63wt％；Al2O3：17～23wt％；B2O3：0.5～3.0wt％；Li2O：2.5～7wt％；Na2O：7～11wt％；K2O：0.1～0.9wt％；MgO：3.5～6.5wt％；ZnO：0～0.8wt％；P2O5：1～5wt％；ZrO2：0～0.4wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。3.如权利要求1所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下组分：SiO2：54～61wt％；Al2O3：18～22wt％；B2O3：1～2wt％；Li2O：3～6wt％；Na2O：8～10wt％；K2O：0.2～0.8wt％；MgO：4～6wt％；ZnO：0～0.5wt％；P2O5：2～4wt％；ZrO2：0～0.3wt％；且同时满足以下关系式：0.23≤Li2O/(Li2O+Na2O+K2O)≤0.55；2≤(Al2O3+Li2O)/(Na2O+K2O)≤4。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柏辉，候英兰，
申请(专利权)人：醴陵旗滨电子玻璃有限公司，漳州旗滨玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43