黑色微晶玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种黑色微晶玻璃及其制备方法和应用。该黑色微晶玻璃包括以下质量百分比的组分：二氧化硅60％～80％、三氧化二铝2％～10％、氧化锂8％～20％、二氧化锆1％～5％、三氧化二铁0.1％～3.5％、氧化镍0.1％～2％和氧化钴0.05％～1％。该黑色微晶玻璃观感呈纯黑色不透明，具有优异的光泽度，韧性好，强度高，抗碎裂性好，着色剂性能稳定且安全环保，在二次显色过程中不会变色，可应用于便携式电子装置的背板或显示面板。置的背板或显示面板。置的背板或显示面板。

Black glass ceramics and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
黑色微晶玻璃及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及微晶玻璃
，特别是涉及一种黑色微晶玻璃及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微晶玻璃是一种通过适当的热处理方式控制玻璃的结晶，得到微晶体和玻璃的混合体，从而赋予其本身具有更高的性能。具体地，其是偶然发现的一种玻璃混合材料，其结构及性能较普通玻璃材料具有一些特殊改变，主要表现为普通玻璃的结构是无序的排列，而微晶玻璃的结构为部分有序排列。即，微晶玻璃是由晶体与非晶体组成的复合材料。
[0003]相比于普通玻璃，微晶玻璃具有以下优点：机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围内调节，耐化学腐蚀性良好，耐磨性好，热稳定性好以及使用温度高。
[0004]作为一种新型材料，微晶玻璃的应用范围越来越广，并逐步应用于便携式电子装置，例如智能手机、平板和可穿戴的装置中，以及还可以应用于牙科治疗用品。
[0005]具体而言，当微晶玻璃用于便携式电子装置时，由于便携式电子装置因消费者需求需要变得越来越小和越来越轻薄，并且要求其性能也越来越高，这些便携式电子装置的外壳也要求变得越来越小和越来越轻薄，对微晶玻璃式外壳材料的性能有了更高的要求，例如，优异的抗破坏性和更为美观的外观。
[0006]而当微晶玻璃用作牙科治疗用品(如牙冠、牙科桥和牙科覆盖物)时，其通常为Li2O
‑
Al2O3‑
SiO2系统中含有二硅酸锂的微晶玻璃，它们互锁的扁平晶体结构可提供高机械强度和断裂韧度以及优异的化学耐久性。
[0007]目前，黑色微晶玻璃变得愈来愈流行，但现有的黑色微晶玻璃的着色剂一般有氧化铁、氧化锰、五氧化二钒和三氧化二铬等组成，此类黑色微晶玻璃着色剂在二次显色过程中会变色，将直接导致黑色微晶玻璃的黑色驳杂不纯，并且五氧化二钒、氧化铬不利于人体健康和环境保护，难以符合使用要求。

技术实现思路

[0008]基于此，有必要针对上述问题，提供一种颜色纯正、光泽度高、韧性好、强度高、抗碎裂性好、对人体健康无害的黑色微晶玻璃。
[0009]技术方案如下：
[0010]一种黑色微晶玻璃，包括以下质量百分比的组分：
[0011]二氧化硅60％～80％、三氧化二铝2％～10％、氧化锂8％～20％、二氧化锆1％～5％、三氧化二铁0.1％～3.5％、氧化镍0.1％～2％和氧化钴0.05％～1％。
[0012]在其中一个实施例中，所述的黑色微晶玻璃包括以下质量百分比的组分：
[0013]二氧化硅62％～75％、三氧化二铝4％～10％、氧化锂10％～18％、二氧化锆2％～5％、三氧化二铁1.0％～3.5％、氧化镍0.3％～1.8％和氧化钴0.4％～1％。
[0014]在其中一个实施例中，所述黑色微晶玻璃的组分还包括二氧化钛。
[0015]在其中一个实施例中，以占所述黑色微晶玻璃的质量百分比计，所述二氧化钛的含量为0.1％～3.5％。
[0016]在其中一个实施例中，所述黑色微晶玻璃的组分还包括五氧化二磷、三氧化二硼和氧化钠。
[0017]在其中一个实施例中，以占所述黑色微晶玻璃的质量百分比计，所述五氧化二磷的含量为0.1％～8％，所述三氧化二硼的含量为0.1％～6％，以及所述氧化钠的含量为0.1％～8％。
[0018]本专利技术还提供如上所述的黑色微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0019]熔融二氧化硅、铝源、锂源、二氧化锆、三氧化二铁、氧化镍和钴源，制备玻璃液；
[0020]对所述玻璃液进行成型处理，制备玻璃前驱体；
[0021]对所述玻璃前驱体进行预成核处理、成核处理、晶化处理、退火处理和离子交换处理。
[0022]在其中一个实施例中，熔融所述二氧化硅、铝源、锂源、二氧化锆、三氧化二铁、氧化镍和钴源的温度为1570℃～1620℃。
[0023]在其中一个实施例中，所述成型处理的方法为浇铸法、浮法、压延法、溢流法、下拉法或对辊法。
[0024]在其中一个实施例中，所述成型处理的方法为浇铸法，采用浇铸法对所述玻璃液进行成型处理包括：
[0025]先在1460℃～1540℃的条件下对所述玻璃液进行浇铸处理，再在660℃～870℃的条件下进行冷却成型处理。
[0026]在其中一个实施例中，所述预成核处理的温度为530℃～580℃，时间为2h～4h。
[0027]在其中一个实施例中，所述成核处理的温度为600℃～650℃，时间为2h～4h。
[0028]在其中一个实施例中，所述晶化处理的温度为700℃～730℃，时间为0.5h～3h。
[0029]在其中一个实施例中，所述退火处理的温度为460℃～490℃，时间为2h～4h。
[0030]在其中一个实施例中，所述离子交换处理的温度为430℃～500℃，时间为4h～12h，采用的钢化盐为钾盐、钠盐和锂盐中的至少一种。
[0031]在其中一个实施例中，在退火处理之后，离子交换处理之前，还包括对得到的产品进行切割、CNC和抛光处理的步骤。
[0032]本专利技术还提供上述黑色微晶玻璃的应用。技术方案如下：
[0033]一种电子产品的外壳，包含如上所述的黑色微晶玻璃。
[0034]在其中一个实施例中，所述电子产品选自手机、平板、手表或车载产品。
[0035]一种显示面板的玻璃盖板，包含如上所述的黑色微晶玻璃。
[0036]在其中一个实施例中，所述显示面板选自手机的显示面板、平板的显示面板、手表的显示面板或车载的显示面板。
[0037]本专利技术具有如下有益效果：
[0038]本专利技术提供的黑色微晶玻璃包含特定量的二氧化硅、三氧化二铝、氧化锂、二氧化锆、三氧化二铁、氧化镍和氧化钴。其中，二氧化硅、三氧化二铝、氧化锂和二氧化锆作为微晶玻璃基体，三氧化二铝及二氧化硅为玻璃主要成分，形成玻璃网络结构或晶体结构，氧化
锂是形成目标晶体的重要组成，且降低熔化温度，二氧化锆作为晶核剂组分使玻璃更容易析晶。三氧化二铁、氧化镍和氧化钴作为微晶玻璃的着色剂，从而代替三氧化二铬、五氧化二钒的加入，从而生产出无毒、环保、品质优异的黑色微晶玻璃。本专利技术采用Fe、Ni、Co进行着色，Fe、Ni、Co在玻璃中是以Fe
3+
、Ni
2+
、Co
2+
存在，Fe
3+
的吸收带为300nm～400nm，Ni
2+
为400nm～600nm，Co
2+
为400nm～800nm，从而使得其在可见光范围(390nm～780nm)产生强烈的吸收，呈纯黑色。着色剂的加入可改变锂铝硅玻璃的晶体生长方式，尤其是氧化镍，能促进锂铝硅微晶玻璃的晶体生长，提高结晶度。通过微晶玻璃基体和着色剂的相互配合作用，使本专利技术提供的黑色微晶玻璃观感呈纯黑色不透明，具有优异的光泽度，韧性好，强度高，抗碎裂性好，着色剂性能稳定且安全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黑色微晶玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：二氧化硅60％～80％、三氧化二铝2％～10％、氧化锂8％～20％、二氧化锆1％～5％、三氧化二铁0.1％～3.5％、氧化镍0.1％～2％和氧化钴0.05％～1％。2.根据权利要求1所述的黑色微晶玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：二氧化硅62％～75％、三氧化二铝4％～10％、氧化锂10％～18％、二氧化锆2％～5％、三氧化二铁1.0％～3.5％、氧化镍0.3％～1.8％和氧化钴0.4％～1％。3.根据权利要求1或2所述的黑色微晶玻璃，其特征在于，所述黑色微晶玻璃的组分还包括二氧化钛。4.根据权利要求3所述的黑色微晶玻璃，其特征在于，以占所述黑色微晶玻璃的质量百分比计，所述二氧化钛的含量为0.1％～3.5％。5.根据权利要求4所述的黑色微晶玻璃，其特征在于，所述黑色微晶玻璃的组分还包括五氧化二磷、三氧化二硼和氧化钠，以占所述黑色微晶玻璃的质量百分比计，所述五氧化二磷的含量为0.1％～8％，所述三氧化二硼的含量为0.1％～6％，以及所述氧化钠的含量为0.1％～8％。6.权利要求1至5任一项所述的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔融二氧化硅、铝源、锂源、二氧化锆、三氧化二铁、氧化镍和钴源，制备玻璃液；对所述玻璃液进行成型处理，制备玻璃前驱体；对所述玻璃前驱体进行预成核处理、成...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳军，蒋先军，刘海强，
申请(专利权)人：万津实业赤壁有限公司，
类型：发明
国别省市：