一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，由MgO‑B2O3‑Al2O3‑SiO2体系的基础玻璃、以及其表面的具有垂直定向排列结构的堇青石晶体层构成。此外还公开了上述具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法。本发明专利技术通过配方的调整和工艺的优化，以MgO‑B2O3‑Al2O3‑SiO2体系组成的基础玻璃，结合其表面上原位生长的、具有晶体定向排列结构的堇青石晶体层，实现了微晶玻璃硬度、耐磨性以及光学性能的大幅度提升；并且技术方案简单可行，可广泛应用于有高耐磨需求的穿戴设备用电子玻璃、屏幕玻璃、光学窗口等领域，对于光学材料和电子玻璃材料领域的技术发展和应用具有重要的促进作用。

A High Hardness Transparent Glass-ceramics with Crystal Oriented Arrangement Structure and Its Preparation Method

The invention discloses a high hardness transparent glass-ceramics with crystal orientation arrangement structure, which is composed of the basic glass of MgO B2O3 Al2O3 SiO2 system and cordierite crystal layer with vertical orientation arrangement structure on its surface. In addition, the preparation method of the high hardness transparent glass-ceramics with directional crystal arrangement structure is disclosed. By adjusting the formulation and optimizing the process, the basic glass consisting of MgO B2O3 Al2O3 SiO2 system and combining the cordierite crystal layer with crystal orientation arrangement structure grown in situ on its surface, the hardness, wear resistance and optical properties of the glass-ceramics are greatly improved, and the technical scheme is simple and feasible, and can be widely used in high wear resistance requirements. Electronic glass, screen glass, optical window and other fields for wearing equipment play an important role in promoting the development and application of technology in the field of optical materials and electronic glass materials.

【技术实现步骤摘要】
一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及玻璃材料
，尤其涉及一种适用于有高耐磨需求的穿戴设备用电子玻璃、屏幕玻璃、光学窗口等领域的高硬度透明微晶玻璃及其制备方法。
技术介绍
硅酸盐玻璃主要由SiO2等氧化物经过高温融化后冷却而形成，由于玻璃结构具有近程有序而远程无序的特征，无法以紧密堆积方式进行内部原子排列，因而其内部原子排列的紧密程度相比相同组成的晶体要松散很多，这导致玻璃材料与相同化学组成的晶体或陶瓷材料相比其表面硬度要低，耐磨性也相对要差。此外，从微观结构来看，硅酸盐玻璃是以硅氧四面体[SiO4]为基本结构单元的三维网络连接体，玻璃组成中的其他成分如碱金属氧化物、碱土金属氧化物等将导致三维网络结构连接度的降低，从而导致玻璃表面硬度的降低。因此，根据玻璃的无规则结构理论，硅酸盐玻璃中应以纯石英玻璃的表面硬度最大，但石英玻璃比石英晶体的表面硬度要低。尽管通过组成优化与工艺改善可以在一定程度上提高硅酸盐玻璃的表面硬度，但是这种提高的幅度都很有限，不可能突破石英玻璃和石英晶体的显微硬度值。这就是硅酸盐玻璃无法抵抗石英砂的刮擦而导致表面磨花的原因，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：由MgO‑B2O3‑Al2O3‑SiO2体系的基础玻璃、以及其表面的具有垂直定向排列结构的堇青石晶体层构成；所述基础玻璃按重量份数其组成为MgO 9～15份、B2O3 3～12份、Al2O3 25～35份、SiO2 45～55份、GeO2 1～5份、TiO2 1～4份、ZrO2 1～5份、P2O50～3份；所述堇青石晶体层为通过热处理、由GeO2籽晶诱导在基础玻璃表面原位生成，所述GeO2籽晶由非晶态GeO2玻璃微粉与水混合而成的GeO2籽晶悬浊液涂覆于基础玻璃表面而引入，按照质量比GeO2玻璃微粉∶水＝1∶100～300。

【技术特征摘要】
1.一种具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：由MgO-B2O3-Al2O3-SiO2体系的基础玻璃、以及其表面的具有垂直定向排列结构的堇青石晶体层构成；所述基础玻璃按重量份数其组成为MgO9～15份、B2O33～12份、Al2O325～35份、SiO245～55份、GeO21～5份、TiO21～4份、ZrO21～5份、P2O50～3份；所述堇青石晶体层为通过热处理、由GeO2籽晶诱导在基础玻璃表面原位生成，所述GeO2籽晶由非晶态GeO2玻璃微粉与水混合而成的GeO2籽晶悬浊液涂覆于基础玻璃表面而引入，按照质量比GeO2玻璃微粉∶水＝1∶100～300。2.根据权利要求1所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述基础玻璃的组成中按照质量比B2O3∶SiO2＝1∶9～11。3.根据权利要求1所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述堇青石晶体层的厚度为0.2～1.0μm。4.根据权利要求1或2或3所述的具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，其特征在于：所述透明微晶玻璃其表面硬度≥10GPa，其可见光区间透过率≥85％。5.权利要求1-4之一所述具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)基础玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖卓豪，董晓烽，何勇涛，孔令兵，罗文艳，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷大学，
类型：发明
国别省市：江西,36