透明高硬镁铝硅微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其原料由以下成分组成：SiO2、MgO、Al2O3、Li2O、ZnO、ZrO2、P2O5、CeO2、SnO2、Sb2O3。本发明专利技术还同时提供了上述透明高硬镁铝硅微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：将原料均匀混合，升温，得熔化后玻璃液；将熔化后玻璃液倒入预热模具中成型，冷却后脱模，然后退火，再冷却至室温；将所得的退火后玻璃切割成玻璃薄片，并打磨抛光；切割成所需规格后，核化处理，得到透明高硬镁铝硅微晶玻璃。本发明专利技术的透明高硬镁铝硅微晶玻璃，是适合于智能手机表面使用的高透过率、高强度的镁铝硅微晶玻璃。高强度的镁铝硅微晶玻璃。高强度的镁铝硅微晶玻璃。

【技术实现步骤摘要】
透明高硬镁铝硅微晶玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术属于微晶玻璃领域，具体涉及一种透明高硬镁铝硅微晶玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是将特定组成的基础玻璃在加热过程中通过控制析晶或者诱导析晶制得的一种玻璃相和陶瓷相均匀分布的多晶复合材料，其内含有大量(典型的体积分数为15～98％)细小的(一般为3μm以下)晶粒(陶瓷相)和少量残余玻璃相，其组织特性决定了其具有玻璃和陶瓷共同的优点，其性能有微观结构及基础玻璃的化学组成决定。微晶玻璃具有机械性能好、绝缘性优良、介电性能好、热膨胀系数调节范围广、耐化学腐蚀性强、耐磨强度好等诸多优点。可实现在极端服役情况下的高效、持久应用，是一种具有良好发展前景的无机硅酸盐材料。
[0003]微晶玻璃具有许多良好性能，近年来的研究表明，通过调整基础玻璃化学组分还可以获得一些具备特种功能的微晶玻璃如光学功能、电磁学功能和高生物活性等。其中，在电工电子工业领域，微晶玻璃具备较好的介电性能、绝缘性及热膨胀性，通过调整初始化学组分和基础玻璃热处理制度，可制得具有较低热膨胀系数的微晶玻璃，用于制备电子封装材料，此外还可用于制备硬盘基板、电容器、集成电路基板、液晶显示器等。其中应用市场最大的产品之一是电子设备的面板。目前，玻璃面板基板主要为未核化晶化的透明玻璃，按照生产配方主要可以分为钠钙玻璃和高铝玻璃，生产上主要用浮法和溢流法，基于钠钙玻璃都采用浮法，而浮法相对于溢流法先天上不均匀、优品率低等因素，溢流法制备高铝玻璃成为康宁“大猩猩”玻璃盖板在高端玻璃盖板市场独占鳌头的重要原因。由于高硅酸盐玻璃生产技术难度较高，价值知识产权壁垒，目前只有美国、日本、德国和中国等少数国家掌握该技术并形成一定的生产规模。相比于硬度强度都较差的普通盖板玻璃，微晶玻璃具有的独特优势有利于帮助便携电子设备脱离保护膜，钢化膜等影响手机厚度的显示体验感的后加保护措施，使其本身盖板具有超薄，高透过率，高强度等优势。
[0004]关于透明微晶玻璃，已有相关专利报道了透明微晶玻璃制备的制备方法和性能。
[0005]1、专利CN110217985A制备了一种以Li2O、Al2O3、SiO2、CaO、MgO、ZnO、BaO、B2O3、R2O、TiO2、ZrO2、P2O5、As2O3、Sb2O3、NaCl为组成成分的低膨胀系数微晶玻璃，该微晶玻璃茶色透明，具有高弹性模量，适于制作超薄、高强度透明微晶玻璃的5G手机背板等。但其主要问题在于玻璃是茶色透明的，在各种依靠无色透明显示的电子设备面板玻璃上是无法应用的。
[0006]2、专利CN103723926A制备了一B2O3、K2O、Na2O、SiO2、Al2O3、Li2O、MgO为主要成分，Sb2O3、CeO2为澄清剂(Sb2O3和CeO2的加入量分别为1.6％和0.35％；)，TiO2、ZrO2为晶核剂的锂铝硅微晶玻璃，表现出良好透光性、良好的化学稳定性高强度和低膨胀系数，其制备的球形晶粒直径在20～50nm间，但其在透明薄板玻璃方面的加工研究并未见报道。
[0007]3、专利CN109734321A借助不同温度梯度的核化晶化制备了具有晶体定向排列结构的高硬度透明微晶玻璃，实现了微晶玻璃硬度、耐磨性能及光学性能及大幅度提升，但是
其制备步骤复杂，不利于大规模的微晶玻璃生产。
[0008]基于当前形势，具有高透，高强度，高刚度的超薄无色透明微晶玻璃的研发对于提高电子设备性能，提升用户体验感，拓展高端玻璃微晶制品在市场上应用范围有重大意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高透过率、高强度的透明高硬镁铝硅微晶玻璃及其制备方法
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其原料由以下含量的成分组成：
[0011]SiO
2 58～65wt％、MgO 4～12.5wt％、Al2O
3 12～18wt％、Li2O 0～2.5wt％、ZnO 0.5～8wt％、ZrO
2 3～5wt％、P2O
5 2～3wt％、CeO
2 0.5～1wt％、SnO
2 1～2wt％、Sb2O
3 1～2wt％。
[0012]作为本专利技术的透明高硬镁铝硅微晶玻璃的改进：CeO2：SnO2：Sb2O3＝1:1:1.5的重量比。
[0013]作为本专利技术的透明高硬镁铝硅微晶玻璃的进一步改进，原料由以下含量的成分组成：
[0014]SiO
2 63～65wt％、MgO 4～12wt％、Al2O
3 12～18wt％、Li2O 1～2.5wt％、ZnO 1～8wt％、ZrO
2 3～4wt％、P2O
5 2.5～3wt％、CeO
2 1wt％、SnO
2 1wt％、Sb2O31.5wt％。
[0015]作为本专利技术的透明高硬镁铝硅微晶玻璃的进一步改进，原料由以下含量的成分组成：
[0016]SiO263wt％、MgO 4wt％、Al2O313 wt％、Li2O2.5wt％、ZnO 8wt％、ZrO23wt％、P2O53 wt％、CeO
2 1wt％、SnO
2 1wt％、Sb2O31.5wt％。
[0017]本专利技术还同时提供了上述透明高硬镁铝硅微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)将原料均匀混合；
[0019](2)将步骤(1)所得的混合后原料升温至1650～1700℃，保温10～15h，得熔化后玻璃液；
[0020](3)模具预热至600～650℃，将步骤(2)所得的熔化后玻璃液(1650～1700℃)倒入预热模具中成型，冷却(自然冷却)至700～850℃后脱模，然后于600～750℃(优选650～700℃)退火10
±
1h，而后冷却至室温；
[0021]说明：700～850℃下脱模，能确保玻璃脱模后不再变形；
[0022](4)将步骤(3)所得的退火后玻璃切割成玻璃薄片，并打磨抛光；
[0023](5)将步骤(4)所得的抛光薄片玻璃切割成所需规格后，于750～830℃后核化处理2
±
0.2h，得到透明高硬镁铝硅微晶玻璃。
[0024]作为本专利技术制备方法的改进：
[0025]步骤(2)的升温速率为5～10℃/min；
[0026]步骤(5)的升温速率为4.5～5.5℃/min。
[0027]作为本专利技术制备方法的改进：步骤(4)中，玻璃薄片的厚度为0.7
±
0.1mm。
[0028]作为本专利技术制备方法的进一步改进：步骤(1)，将按量称取所得的原料利用行星球磨均匀混合24
±
2h，经200目筛过筛后，加入熔制用刚玉坩埚。
[0029]作为本专利技术制备方法的进一步改进：步骤(4)，采用金刚线多线切割，获得玻璃薄片。
[0030]在本专利技术中：
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其特征在于其原料由以下含量的成分组成：SiO
2 58～65wt％、MgO 4～12.5wt％、Al2O
3 12～18wt％、Li2O 0～2.5wt％、ZnO 0.5～8wt％、ZrO
2 3～5wt％、P2O
5 2～3wt％、CeO
2 0.5～1wt％、SnO
2 1～2wt％、Sb2O
3 1～2wt％。2.根据权利要求1所述的透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其特征在于：CeO2：SnO2：Sb2O3＝1:1:1.5的重量比。3.根据权利要求1或2所述的透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其特征在于其原料由以下含量的成分组成：SiO
2 63～65wt％、MgO 4～12wt％、Al2O
3 12～18wt％、Li2O 1～2.5wt％、ZnO 1～8wt％、ZrO23～4wt％、P2O
5 2.5～3wt％、CeO
2 1wt％、SnO
2 1wt％、Sb2O31.5wt％。4.根据权利要求3所述的透明高硬镁铝硅微晶玻璃，其特征在于其原料由以下含量的成分组成：SiO263wt％、MgO 4wt％、Al2O313 wt％、Li2O2.5wt％、ZnO 8wt％、ZrO23wt％、P2O53 wt％、CeO
2 1wt％、SnO...

【专利技术属性】
技术研发人员：章锦明，张旭阳，黄海晓，郭兴忠，陈明形，樊先平，杨辉，
申请(专利权)人：温州市康尔微晶器皿有限公司，
类型：发明
国别省市：