一种化学强化用玻璃及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种化学强化用玻璃及其制备方法和用途，所述化学强化用玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有50％‑74％的SiO

A glass for chemical strengthening and its preparation and Application

The invention discloses a glass for chemical strengthening and a preparation method and use thereof. The glass for chemical strengthening contains 50% - 74% SiO in mole percentage of oxide

【技术实现步骤摘要】
一种化学强化用玻璃及其制备方法和用途
本专利技术属于玻璃
，涉及一种化学强化用玻璃及其制备方法和用途。
技术介绍
智能手机、平板电脑等便携式移动设备已经成为人们生活的必需品，它们需要使用具有高强度、耐刮伤、抗冲击性能强的盖板玻璃。只有经过化学强化的盖板玻璃才能满足终端客户的需求。化学强化分为高温型和低温型，低温型是指在应变点温度以下通过玻璃中碱金属离子与熔盐中碱金属离子发生离子交换实现玻璃表面增强。对于化学强化玻璃，通常将表面压应力(CS)、应力层深度(DoL)和体心张应力(CT)作为评价指标。国内盖板玻璃主要通过浮法工艺生产。根据设计料方选择相应的原料，依次经过原料分部的配料和混料、窑炉的高温熔化和澄清、锡槽的拉薄定型和退火窑的退火，最终获得成分均一、厚度均匀、无缺陷、无应力的优质玻璃。其中，窑炉和锡槽均需要高温，特别是对于一些氧化铝含量高的玻璃，窑炉要达到1650℃才能满足需求，这严重减少窑炉的使用寿命，同时对耐火材料也提出了非常高的要求，且能耗高。对于浮法生产工艺，天然气消耗和电消耗占据了玻璃成本的40％左右。市场对盖板玻璃强化性能需求越来越高，要求更大CS和DoL。提高CS值和DoL的根本方法是通过调整玻璃组分实现，即通过提高氧化铝含量和根据氧化铝含量适当调整其他组分含量。随着氧化铝含量增多，玻璃的熔化温度逐渐提高，即熔化和澄清就成为一个难以逾越的技术难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种化学强化用玻璃及其制备方法和用途。本专利技术所述化学强化用玻璃可以在较低的氧化铝含量(摩尔百分含量≤10％)的前提下，获得较高的CS值，进而解决玻璃熔化、澄清、成型和高成本的难题。为达到本专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种化学强化用玻璃，所述化学强化用玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有50％-74％的SiO2、0.5％-10％的Al2O3、3％-12％的ZnO和8％-20％的R2O，所述R2O包括Na2O，或Na2O和K2O的混合材料，所述(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值为0.10-0.3，ZnO/Al2O3的摩尔数比值为0.1-15，K2O/R2O的摩尔数比值为0-0.5。所述SiO2的摩尔百分数例如52％、55％、56％、58％、60％、62％、65％、68％、69％、70％或72％等；所述Al2O3的摩尔数比值为0.8％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％等；所述ZnO的摩尔百分数例如4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或11％等；所述R2O的摩尔百分数例如9％、10％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％等；所述(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值例如0.12、0.15、0.18、2、2.2、2.5或2.8等；所述ZnO/Al2O3的摩尔数比值例如0.2、0.5、1、2、5、6、8、10、12或14等；所述K2O/R2O的摩尔数比值例如0.1、0.2、0.3或0.4等。在本专利技术中，通过选择所述化学强化用玻璃的组分，特别是通过引入氧化锌，并且控制各组分之间的含量关系，获得了优异的化学强化效果，可以使得化学强化用玻璃在较低氧化铝含量的前提下，获得较高的CS值，相比相同氧化铝含量的玻璃，本专利技术的玻璃具有较大的优势。本专利技术所述化学强化用玻璃解决了现有技术中，氧化铝含量较多，造成的玻璃的熔化和澄清问题，氧化铝含量较少，CS值较低的问题，本专利技术的玻璃不仅具有较低的熔化、澄清和成型温度，且CS值满足实际使用需求，进而降低了能耗，减少了生产成本，适用于工业化生产。在相同的强化特性下，本专利技术中化学强化用玻璃(含氧化锌碱铝硅酸盐玻璃)的熔化温度比普通碱铝硅酸盐玻璃的熔化温度低30-100℃，单位平米玻璃综合能耗降低5-30％。本专利技术控制K2O/R2O的比例在特定的范围之内，使得玻璃能够经过化学强化后具有较高的DoL值。本专利技术所述(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值过大，则玻璃稳定性变差；摩尔数比值过小，则玻璃不易熔化。本专利技术所述ZnO/Al2O3的摩尔数比值过大，玻璃强化性能变得很差；摩尔数比值过小，玻璃变得不易熔化。在本专利技术中，SiO2是构成玻璃的主要成分。SiO2是减少玻璃表面刮伤和在化学强化处理后产生压痕时的减少破坏率的主要成分，SiO2也是提高玻璃耐酸碱性的主要成分。如果SiO2含量过多，则玻璃熔化和成型变得比较困难，且良率低。优选地，在所述化学强化用玻璃中SiO2的含量为52％-72％，优选SiO2的含量为55％-70％，更优选SiO2的含量为56％-69％，例如55％、56％、58％、60％、62％、65％、68％、69％、70％或71％等。在本专利技术中，Al2O3含量对熔化澄清有着明显的影响，Al2O3含量增加时明显增加熔化澄清的难度。另外，Al2O3在提高化学强化玻璃的CS值的同时降低了DoL值。优选地，在所述化学强化用玻璃中Al2O3的含量为1.5％-9.8％，优选Al2O3的含量为2.5％-9.5％，例如1.6％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％或9.5％等。在本专利技术中，ZnO具有提高化学强化CS值的作用，且ZnO可以提高玻璃强度，含量过多时，玻璃比较容易析晶，严重影响生产的良率，甚至引起重大生产事故。优选地，在所述化学强化用玻璃中ZnO的含量为4％-10.5％，优选ZnO的含量为4.5％-9.5％，例如4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等。在本专利技术中，碱金属R2O是化学强化中通过离子交换形成表面压应力的必须成分，具有提高DoL值的作用，适当的R2O含量可以促进熔化和成型工艺，但是过多的R2O含量又会降低化学强化时的CS值，降低玻璃稳定性。优选地，在所述化学强化用玻璃中R2O的含量为10％-19％，优选R2O的含量为12％-18％，例如11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％或18％等。在本专利技术中，综合化学强化用玻璃的各成分之间的作用关系，选择适当的K2O/R2O的比值，以使得本申请的化学强化用玻璃在各组分相互配合下，能够发挥各组分之间更加好的协调作用，使得化学强化用玻璃在具有较好的化学强化效果。优选地，所述化学强化用玻璃中，所述K2O/R2O为0.01-0.44，优选K2O/R2O为0.05-0.4，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.25％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％、0.4％或0.42％等。在本专利技术中，综合化学强化用玻璃的各成分之间的作用关系，选择适当的(ZnO+Al2O3)/SiO2的比值，以使得本申请的化学强化用玻璃在各组分相互配合下，能够发挥各组分之间更加好的协调作用，使得化学强化用玻璃在具有较好的化学强化效果，所述(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值为0.12-0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学强化用玻璃，其特征在于，所述化学强化用玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有50％-74％的SiO

【技术特征摘要】
1.一种化学强化用玻璃，其特征在于，所述化学强化用玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有50％-74％的SiO2、0.5％-10％的Al2O3、3％-12％的ZnO和8％-20％的R2O，所述R2O包括Na2O，或Na2O和K2O的混合材料，所述(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值为0.10-0.3，ZnO/Al2O3的摩尔数比值为0.1-15，K2O/R2O的摩尔数比值为0-0.5。


2.根据权利要求1所述的化学强化用玻璃，其特征在于，在所述化学强化用玻璃中SiO2的含量为52％-72％，优选SiO2的含量为55％-70％，更优选SiO2的含量为56％-69％。


3.根据权利要求1所述的化学强化用玻璃，其特征在于，在所述化学强化用玻璃中Al2O3的含量为1.5％-9.8％，优选Al2O3的含量为2.5％-9.5％；
优选地，在所述化学强化用玻璃中ZnO的含量为4％-10.5％，优选ZnO的含量为4.5％-9.5％。


4.根据权利要求1所述的化学强化用玻璃，其特征在于，在所述化学强化用玻璃中(ZnO+Al2O3)/SiO2的摩尔数比值为0.12-0.28，优选为0.15-0.26；
优选地，在所述化学强化用玻璃中ZnO/Al2O3的摩尔数比值为0.2-10，优选为0.3-6。


5.根据权利要求1所述的化学强化用玻璃，其特征在于，在所述化学强化用玻璃中R2O的含量为10％-19％，优选R2O的含量为12％-18％；
优选地，所述化学强化用玻璃中，K2O/R2O为0-...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡礼貌，韩正伟，李彦涛，巩瑞龙，孙雪峰，李聚锋，
申请(专利权)人：河北视窗玻璃有限公司，中国南玻集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13