一种超薄柔性电子玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超薄柔性电子玻璃及其制备方法，该玻璃以质量百分比计，组成包括:50

【技术实现步骤摘要】
0.01
‑
5％的Y2O3，0
‑
4％的K2O，0
‑
3％的Ca O，0
‑
2％的ZrO2，0～0.5％的澄清剂；其中， (Al2O3+Y2O3+CaO)/(SiO2‑
Na2O
‑
K2O
‑
SrO)≥0.42。
[0010]优选方案中，还包括B2O3、MgO、ZnO及P2O5中的一种或几种，其中B2O3为0
‑
3％， MgO为0
‑
3％，ZnO为0
‑
2％，P2O5为0
‑
3.0％。
[0011]进一步地，该玻璃的弹性模量E≥75GPa；玻璃维氏硬度HV≤5.8GPa。
[0012]进一步地，52
‑
60％的SiO2，0
‑
3％的B2O3，14
‑
21％的Al2O3，0.01
‑
4％的Li2O，7
‑
12％的Na2O，0
‑
3％的K2O，0
‑
3％的CaO，2～7％的SrO，0.01
‑
4％的Y2O3，0
‑
2％的MgO，0
‑ꢀ
2％的ZnO，0
‑
1％的ZrO2，0
‑
3％的P2O5；0.01～0.5％的澄清剂，其中， (Al2O3+Y2O3+CaO)/(SiO2‑
Na2O
‑
K2O
‑
SrO)≥0.45；该玻璃的弹性模量E≥80GPa；玻璃维氏硬度HV≤5.6GPa。
[0013]进一步地，SrO/(CaO+MgO+ZnO)≥1。
[0014]进一步地，该玻璃的厚度≤100μm。
[0015]本专利技术还涉及制备所述的超薄柔性电子玻璃的方法，包括以下步骤：
[0016]1)按氧化物配比称取各原料并混合均匀，在1560℃～1650℃温度下进行熔化澄清；
[0017]2)通过一次成形或者二次成形工艺制备成厚度≤100μm玻璃薄片；
[0018]3)将玻璃薄片置于360～420℃钾盐、钠盐和锂盐混合熔盐中浸泡，浸泡时间为5～ 90min，冷却后清洗得到强化超薄柔性玻璃。
[0019]进一步地，混合熔盐中锂盐质量百分比为0.01～5％；钠盐质量百分为0.1～30％。
[0020]进一步地，所述混合熔盐中锂盐质量百分比为0.01～3％，钠盐质量百分为3～20％。进一步地，所述一次成形工艺为浮法工艺或下拉法工艺；二次成形工艺为再拉薄工艺或化学减薄工艺。
[0021]本专利技术涉及的玻璃中各氧化物组成情况说明：
[0022]SiO2是超薄柔性电子玻璃的关键成分，构成玻璃的网络骨架结构核心物质，以[SiO4] 四面体形式存在。SiO2组分赋予玻璃具有高的机械强度、高化学稳定性和低热膨胀系数等性能。SiO2能同时电子玻璃的弹性模量和维氏硬度值，因此玻璃中过低的SiO2浓度会导致弹性模量和化学稳定性变差，在实施例中，SiO2含量≥50％；SiO2含量≥52％。SiO2熔点温度为1713℃，提高了玻璃的粘度，不利于玻璃玻璃澄清和超薄成形，同时SiO2成分能快速提高玻璃的维氏硬度，因此，玻璃中SiO2含量≤62％，优选含量≤60％。
[0023]Al2O3属于网络中间体成分，当玻璃中碱金属氧化物含量过高时，玻璃中Al
3+
倾向于形成铝氧四面体[AlO4]，成为玻璃网络结构的一部分，玻璃的机械性能得到提升。由于 Al
‑
O键长为0.176nm,形成[AlO4]的结构单元的体积为41cm3/mol,而Si
‑
O键长为0.16nm,形成的[SiO4]的结构单元的体积为27.2cm3/mol，[AlO4]的体积比[SiO4]大约50％，当玻璃中 [AlO4]参与到玻璃结构中后，使得玻璃的网络结构空隙变大，为离子交换提供通道，起加速离子交换作用，因此玻璃中Al2O3含量≥12％，优选Al2O3含量≥14％。但Al2O3氧化物的熔点温度为2050℃，属于极难熔氧化物，使得玻璃粘度急剧上升，致使玻璃澄清均化难度加大，导致产品良率降低，同时增加玻璃成型和拉薄难度增加，因此玻璃中Al2O3含量≤23％，优选≤21％。
[0024]B2O3属于玻璃形成体氧化物，熔点为450℃，在高温熔化中形成[BO3],降低玻璃的熔点，改善熔化澄清和降低成型拉薄的难度，但B2O3属于易挥发成分，容易导致玻璃成分不
均匀，降低玻璃的强度，过高的B2O3导致玻璃化学稳定性变差，B2O3含量≤3％。
[0025]Li2O属于网络外体氧化物，对玻璃网络结构起到断网作用，能有效降低玻璃熔体粘度，使得玻璃易于澄清和成形展薄。由于Li
+
离子具有半径比小，场强大，能提高玻璃的弹性模量，而对维氏硬度提高较少。此外，在高于350℃的含NaNO3熔盐中，半径小的 Li
+
离子与强化熔盐中Na
+
离子发生离子交换，Li
+
离子半径小，迁移速度快，可快速形成高的离子交换层深，有效提高玻璃强化后的机械性能，因此玻璃中Li2O含量≥0.1％；优选Li2O含量≥0.5％；但过高的Li2O含量导致玻璃离子交换层深度过大，Li2O含量≤5％，优选Li2O含量≤4％。
[0026]Na2O属于网络外体氧化物，破坏玻璃的网络结构，有效改善玻璃熔化和澄清，也降低玻璃维氏硬度值；在高于350℃的KNO3熔盐中，玻璃中Na
+
离子与强化熔盐中K
+
发生离子交换，在玻璃表面形成表面压应力，有效提高超薄柔性玻璃的机械强度，Na2O含量≥6％，Na2O含量≥7％；过量的Na2O会引起玻璃一系列性能变差，例如玻璃的机械性能大幅降低，玻璃耐化性能降低，Na2O含量≤12％。
[0027]K2O属于玻璃网络外体成分，降低玻璃粘度作用，改善玻璃熔化和澄清，同时也能降低玻璃的维氏硬度，但K2O含量增加能导致玻璃的膨胀系数急剧增加，玻璃机械性能和化学稳定性能变差，K2O含量≤4％，优选K2O含量≤3％。
[0028]CaO、MgO、ZnO同属二价阳离子氧化物，且均是网络外体，促进玻璃熔化与熔化，同时改善玻璃的机械性能。CaO能提高玻璃的弹性模量，降低玻璃的维氏硬度，但玻璃中Ca
2+
阻碍Na+、K+和Li+之间相互扩散，不利于超薄柔性玻璃形成高离子交换层，本专利技术的超薄柔性玻璃中CaO含量≤3％；MgO能提高玻璃的弹性模量和玻璃的维氏硬度，本专利技术的超薄柔性玻璃中MgO含量≤3％，优选MgO含量≤2％；ZnO能提高玻璃的提高玻璃弹性模量和维氏硬度，本专利技术的超薄柔性玻璃中ZnO含量≤2％。
[0029]SrO属于二价阳离子氧化物，提供游离氧，起到断网作用，从而破坏玻璃网络结构的完整性，属于网络外体，促进玻璃熔化与熔化，是良好的助熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄柔性电子玻璃，其特征在于，以氧化物质量百分比计，所述组成包括:50
‑
62%的SiO2，12
‑
23%的Al2O3，7
‑
12%的Na2O，0.01
‑
5%的Li2O，2～7%的SrO，0.01
‑
5%的Y2O3，0
‑
4%的K2O，0
‑
3%的CaO，0
‑
2%的ZrO2，0～0.5%的澄清剂；其中，（Al2O3+Y2O3+CaO）/(SiO2‑
Na2O
‑
K2O
‑
SrO)≥0.42。2.根据权利要求1所述的超薄柔性电子玻璃，其特征在于：还包括B2O3、MgO、ZnO及P2O5中的一种或几种，其中B2O3为0
‑
3%，MgO为0
‑
3%，ZnO为0
‑
2%，P2O5为0
‑
3.0%。3.根据权利要求1或2所述的超薄柔性电子玻璃，其特征在于：该玻璃的弹性模量E≥75GPa；玻璃维氏硬度HV≤5.8GPa。4.根据权利要求1所述的超薄柔性电子玻璃，其特征在于：52
‑
60%的SiO2，0
‑
3%的B2O3，14
‑
21%的Al2O3，0.01
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4%的Li2O，7
‑
12%的Na2O，0
‑
3%的K...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新辉，王明忠，崔秀珍，李书志，钟波，潘奋起，王洪，
申请(专利权)人：清远南玻节能新材料有限公司中国南玻集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：