一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：按设定铝硅酸盐玻璃的各组分含量取相应的玻璃原料并混合均匀，其中所述玻璃原料包含Al(PO

【技术实现步骤摘要】
一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用
本专利技术涉及玻璃钢化处理
，具体涉及一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，智能手机和笔记本电脑等设备的广泛使用，使得薄型化玻璃的需求越来越大，但玻璃薄型化面临的瓶颈是玻璃强度和韧性降低，这与玻璃本身的组成和结构有关。为了满足薄型化玻璃的使用要求，需要对玻璃的组分和加工成型工艺进行优化，并对玻璃进行增强增韧处理。目前，玻璃增强增韧的方法主要包括物理钢化、化学钢化、酸腐蚀钢化、涂层钢化等，尽管这些方法都能显著提高玻璃的强度，但距理论强度还是相差甚远，这是因为用于强化的基体玻璃强度不够，因此提高玻璃强度和韧性首先是要提高基体玻璃自身的强度和韧性，再进一步强化处理得到高强高韧玻璃。对较薄的玻璃一般采用的是化学钢化进行强化处理，在玻璃表面上形成压缩应力层，即在低于玻璃转变点温度以下，通过离子交换，用较大离子半径的碱金属离子(通常是K+离子)代替玻璃板表面上的具有较小离子半径的碱金属离子(通常是锂离子、钠离子)。在化学钢化处理过程中，随着熔融盐的持续使用，表面压缩应力会缓慢降低，主要原因是离子交换而从玻璃中溶出的钠离子使得硝酸钾熔盐被稀释而引起的，因此要保持得到一定值的表面压缩应力，通常会将使用一段时间的熔融盐全部换为新熔融盐，但这种方式会造成钢化成本增高，交换间歇时间增长而效率降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于通过提供一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，解决了现有技术中铝硅酸盐玻璃的强度和韧性差问题，可显著提高铝硅酸盐玻璃的力学性能，满足行业发展对玻璃强度的要求。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按设定铝硅酸盐玻璃的各组分含量取相应的玻璃原料并混合均匀，其中所述玻璃原料包含Al(PO3)3；步骤二，将步骤一混合均匀的原料进行高温熔制、澄清、漏料成形和退火得到铝硅酸盐玻璃；步骤三，将钢化熔盐预加热到熔融状态，其中所述钢化熔盐包括硝酸钾、硝酸钠、磷酸钾和碳酸钾；步骤四，将步骤二制备的玻璃浸入步骤三熔融的钢化熔盐中，进行化学钢化处理，得到强化后的铝硅酸盐玻璃。本专利技术的目的及解决其技术问题进一步是采用以下技术方案来实现的。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤一中，所述Al(PO3)3的加入量为所述玻璃原料总重量的0.5％～2％。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤一中，以氧化物为基准的重量百分比计，所述玻璃原料包含40％～50％的SiO2，15％～25％的Al2O3，8％～15％的LiO2，2％～5％的ZnO2，5％～8％的La2O3，3％～6％的ZrO2，1％～4％的TiO2，0.5％～2％的Sb2O3，3％～4％的B2O3，3％～4％的MgO，2％～3％的BaO及4％～6％的Y2O3。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤二中，将步骤一混合均匀的原料在1400-1500℃下进行高温熔制，将得到的熔融玻璃液持续进行梯度机械搅拌，所述梯度机械搅拌的方式选自50rpm/(0.5-1)h、40rpm/(0.5-1)h、30rpm/(0.5-1)h和20rpm/(0.5-1)h中的至少三段。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤二中，所述退火温度为480-530℃。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述硝酸钾与硝酸钠的重量比为2～4：1；所述磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钙或磷酸镁；所述碳酸盐选自碳酸钾或碳酸钠。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中当所述磷酸盐选自磷酸钾且所述碳酸盐选自碳酸钾时，所述磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述钢化熔盐的重量计分别为0.5-3.5wt％和0.25-2.5％。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述硝酸钾与硝酸钠的重量比为3～4：1，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述钢化熔盐的重量计分别为1-3wt％和0.5-2％。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其中步骤四中，所述化学钢化温度为400-450℃，化学钢化时间为90-150min。本专利技术的目的及解决其技术问题进一步是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种铝硅酸盐玻璃，所述铝硅酸盐玻璃的抗弯强度为530MPa-545MPa，断裂韧性为1.69MPa·m1/2-1.78MPa·m1/2。作为优选，前述的铝硅酸盐玻璃，其中所述铝硅酸盐玻璃是通过上述任一的制备方法制得。本专利技术的目的及解决其技术问题进一步是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种智能手机，所述智能手机包括背板及盖板，所述背板及盖板由上述的铝硅酸盐玻璃构成。依据本专利技术提出的一种平板电脑，所述平板电脑包括背板及盖板，所述背板及盖板由上述的铝硅酸盐玻璃构成。相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：1、本专利技术所述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，工艺简单、适合工业化生产。2、本专利技术所述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，通过在熔盐中加入磷酸盐如磷酸钾和碳酸盐如碳酸钾，能够起到很好的吸附作用，能够有效地吸附从玻璃中交换出的锂离子，抑制或者缓和从玻璃溶出的钠离子浓度增加所产生的表面压缩应力降低，能降低熔融盐的交换频率，实现较好的强化效果和保证熔盐的使用寿命。3、本专利技术所制备的铝硅酸盐玻璃，碱金属氧化物的含量较低，二氧化硅及三氧化二铝的含量较高，增强了铝硅酸盐玻璃的抗软化能力，提高了玻璃的化学稳定性、抗热振性，降低了玻璃的热膨胀系数，同时与化学钢化技术相结合，提高了玻璃的强度；同时碱金属氧化物含量可以满足化学强化时离子交换的需求，在使用钠盐进行化学强化时，Na+与铝硅酸盐玻璃的Li+发生离子交换，在铝硅酸盐玻璃表面生成晶化层以得到强化玻璃。同时钠离子扩散活化能低，扩散速率块，能提高钢化效率。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种铝硅酸盐玻璃及其制备方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术提供了一种铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按设定铝硅酸盐玻璃的各组分含量取相应的玻璃原料并混合均匀，其中所述玻璃原料包含Al(PO3)3粉；步骤二，将步骤一混合均匀的原料进行高温熔制、澄清、漏料成形和退火得到铝硅酸盐玻璃；步骤三，将钢化熔盐预加热到熔融状态，其中所述钢化熔盐包括硝酸钾、硝酸钠、磷酸钾和碳酸钾；其中硝酸钾和硝酸钠的作用主要是为了完成Li-Na和Na-K的离子交换，得到多种应力层和较高的应力，以达到增强的效果；磷酸钾和碳酸钾的作用是为了在熔盐中引入磷酸根离子和碳酸根离子，以能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，按设定铝硅酸盐玻璃的各组分含量取相应的玻璃原料并混合均匀，其中所述玻璃原料包含Al(PO

【技术特征摘要】
1.一种铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按设定铝硅酸盐玻璃的各组分含量取相应的玻璃原料并混合均匀，其中所述玻璃原料包含Al(PO3)3粉；
步骤二，将步骤一混合均匀的原料进行高温熔制、澄清、漏料成形和退火得到铝硅酸盐玻璃；
步骤三，将钢化熔盐预加热到熔融状态，其中所述钢化熔盐包括硝酸钾、硝酸钠、磷酸盐和碳酸盐；
步骤四，将步骤二制备的玻璃浸入步骤三熔融的钢化熔盐中，进行化学钢化处理，得到强化后的铝硅酸盐玻璃。


2.如权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述Al(PO3)3的加入量为所述玻璃原料总重量的0.5％～2％。


3.如权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，步骤一中，以氧化物为基准的重量百分比计，所述玻璃原料还包含40％～50％的SiO2，15％～25％的Al2O3，8％～15％的LiO2，2％～5％的ZnO2，5％～8％的La2O3，3％～6％的ZrO2，1％～4％的TiO2，0.5％～2％的Sb2O3，3％～4％的B2O3，3％～4％的MgO，2％～3％的BaO及4％～6％的Y2O3。


4.如权利要求1所述的铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一混合均匀的原料在1400-1500℃下进行高温熔制，将得到的熔融玻璃液持续进行梯度机械搅拌，所述梯度机械搅拌的方式选自50rpm/(0.5-1)h、40rpm/(0.5-1)h、30rpm/(0.5-1)h和20rpm/(0.5-1)h中的至少三段；所述退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩韬，王衍行，何坤，李宝迎，祖成奎，王琪，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11