一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法，属于微晶玻璃技术领域，本发明专利技术以质量百分比为5％～15％Li2O、20％～40％Al2O3、40％～65％B2O3、0％～10％CaO和3％～8％晶核剂混匀，经高温熔融、浇注成型和退火处理得到未析晶的基础玻璃，再以程序控温进行晶化处理，得到硼铝酸盐微晶玻璃；本发明专利技术制备的硼铝酸盐微晶玻璃具有更高的硬度(4.7～7.4GPa)；晶粒尺寸可控制在100nm以内(30～50nm)，对于可见光的吸收和散射较小，不影响光在玻璃内的传播，在可见光波段(400～800nm)透过率为90％～92％，在盖板玻璃领域具有较好的应用前景。在盖板玻璃领域具有较好的应用前景。在盖板玻璃领域具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微晶玻璃
，具体涉及一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着高速网络和消费电子产业的快速发展，5G智能终端便携设备(手机、平板以及可穿戴设备等)已经成为人们日常生活的重要现代化工具。盖板玻璃作为这些便携电子设备的重要组成部分，其对设备的显示屏幕起主要的保护作用。但目前所使用的高铝硅玻璃虽然能通过化学强化获得较高的抗跌落与耐划伤性能，但化学强化存在对玻璃组分有限制(比如要求其中碱金属离子浓度高以便于完成强化过程)、盐浴中毒以及强化工艺较复杂等不足。此外，对高铝硅玻璃而言，其熔融温度高且成型控制困难等问题的存在进一步限制了它的发展和应用。
[0003]将玻璃微晶化是提高玻璃强度的有效方法之一，但对目前商用的高铝硅盖板玻璃而言，为不影响设备的实际显示效果，必须保证盖板玻璃在可见光范围内具有高的透过率(>90％)，这要求玻璃内析出的微晶相尺寸必须小于可见光的波长，甚至越小越好，这对现行高铝硅玻璃的晶化过程是另一大挑战。为此，本专利技术提供一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硼铝酸盐微晶玻璃及其制备方法，提供了一种具有高强度、高透明度，且具有熔融温度低、成型简单、便于离子交换强化等优势，满足了消费电子产品对盖板玻璃高抗跌落性能和抗划伤性能的使用需求。
[0005]本专利技术提供了一种硼铝酸盐微晶玻璃，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：Li2O：5％～15％，Al2O3：20％～40％，B2O3：40％～65％，CaO：0％～10％，晶核剂：3％～8％。
[0006]优选的，所述晶核剂为TiO2、P2O5、ZrO2和CeO2中的两种或多种。
[0007]优选的，所述硼铝酸盐微晶玻璃的硬度为4.7～7.4GPa；所述硼铝酸盐微晶玻璃所析出的晶相为LiAl7B4O
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，其晶粒尺寸为30～50nm；所述硼铝酸盐微晶玻璃在400～800nm可见光波段的透光率为90％～92％。
[0008]本专利技术还提供了一种上述硼铝酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于，按照上述质量百分比称取各原料，混匀，于1400～1500℃熔融处理，浇注成型，于450～550℃退火处理，得到未析晶基础玻璃，将所述未析晶基础玻璃于程序控温下晶化处理，冷却，即得硼铝酸盐微晶玻璃。
[0009]优选的，所述熔融保温时间为2～6h。
[0010]优选的，所述退火保温时间为2～6h。
[0011]优选的，所述程序控温的具体方式为：以1.0～5.0℃/min的速度升温至525～575℃并保温2～8h，随炉冷却。
[0012]优选的，保温2～8h后，再以5.0～8.0℃/min的速度升温至600～620℃并保温0.5～2h，随炉冷却。
[0013]优选的，保温0.5～2h后，再以8.0～10.0℃/min的速度升温至625～650℃，并保温0.5h，随炉冷却。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)本专利技术以质量百分比为5％～15％Li2O、20％～40％Al2O3、40％～65％B2O3、0％～10％CaO、和3％～8％晶核剂混匀，经高温熔融、浇注成型和退回处理得到未析晶的基础玻璃，再以程序控温进行晶化处理，得到硼铝酸盐微晶玻璃，其析出的主晶相为LiAl7B4O
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晶相(如图2)，且形貌为可控的颗粒状或者短棒状(如图1)，微晶相的存在不仅提高了玻璃的表面硬度，同时能够起到阻止裂纹扩展的作用；本专利技术制备的硼铝酸盐微晶玻璃具有更高的硬度(4.7～7.4GPa)；晶粒尺寸可控制在100nm以内(30～50nm)，对于可见光的吸收和散射较小，不影响光在玻璃内的传播，在可见光波段(400～800nm)透过率为90％～92％，在盖板玻璃领域具有较好的应用前景。
[0016](2)本专利技术硼铝酸盐微晶玻璃的制备过程中，其熔融温度为1400～1500℃，低于现有技术中高铝硅玻璃的熔融温度(1600～1700℃)，节约了能源，且加工难度低，更易成型。
[0017](3)本专利技术提供的硼铝酸盐微晶玻璃的制备方法，成型简单，同时满足了消费电子产品对盖板玻璃高抗跌落性能和抗划伤性能的使用需求。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例1制备的硼铝酸盐微晶玻璃的SEM图；
[0019]图2是本专利技术实施例1制备的硼铝酸盐微晶玻璃的XRD图。
具体实施方式
[0020]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。下述试验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如没有特殊说明，均为市售。
[0021]实施例1
[0022]一种硼铝酸盐微晶玻璃，由以下质量百分比的原料组成：Li2O：15％、Al2O3：24％、B2O3：55％、TiO2：3％、P2O5：3％。
[0023]硼铝酸盐微晶玻璃的制备方法为：按照上述质量百分比称取各原料，混匀，于1400℃熔融处理2h，浇注成型后，置于450℃的马弗炉中退火处理2h，随炉冷却后得到未析晶的基础玻璃；将所述未析晶的基础玻璃以程序控温的方式进行晶化处理，所述程序控温的具体方式为：以5.0℃/min的升温速度从室温升温至575℃并保温2h，之后随炉冷却至室温，即得到硼铝酸盐微晶玻璃。
[0024]经检测，上述硼铝酸盐微晶玻璃的SEM图如图1，XRD图谱如图2所示。上述硼铝酸盐微晶玻璃的硬度为4.7GPa，所析出的晶相为LiAl7B4O
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，晶粒尺寸大小分布在30～50nm之间，微晶玻璃在400～800nm可见光波段的透过率为90％，。
[0025]实施例2
[0026]一种硼铝酸盐微晶玻璃，由以下质量百分比的原料组成：Li2O：10％、Al2O3：20％、
B2O3：65％、CaO：1％、TiO2：1％、CeO2：3％。
[0027]硼铝酸盐微晶玻璃的制备方法为：按照上述质量百分比称取各原料，混匀，于1450℃熔融处理3h，浇注成型后，置于480℃的马弗炉中退火处理3h，随炉冷却后得到未析晶的基础玻璃；将所述未析晶的基础玻璃以程序控温的方式进行晶化处理，所述程序控温的具体方式为：以4.0℃/min的升温速度从室温升温至550℃并保温3h，然后以8.0℃/min的升温速度升温至600℃并保温1h，之后随炉冷却至室温，即得到硼铝酸盐微晶玻璃。
[0028]经检测，上述硼铝酸盐微晶玻璃的硬度为5.3GPa，所析出的晶相为LiAl7B4O
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，晶粒尺寸大小分布在30～40nm之间，微晶玻璃在400～800nm可见光波段的透过率为91％。
[0029]实施例3
[0030]一种硼铝酸盐微晶玻璃，由以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼铝酸盐微晶玻璃，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：Li2O：5％～15％，Al2O3：20％～40％，B2O3：40％～65％，CaO：0％～10％，晶核剂：3％～8％。2.根据权利要求1所述的硼铝酸盐微晶玻璃，其特征在于，所述晶核剂为TiO2、P2O5、ZrO2和CeO2中的两种或多种。3.根据权利要求1或2所述的硼铝酸盐微晶玻璃，其特征在于，所述硼铝酸盐微晶玻璃的硬度为4.7～7.4GPa；所述硼铝酸盐微晶玻璃所析出的晶相为LiAl7B4O
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，其晶粒尺寸为30～50nm；所述硼铝酸盐微晶玻璃在400～800nm可见光波段的透光率为90％～92％。4.一种根据权利要求1～2任一项所述的硼铝酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于，按照权利要求1的质量百分比称取各原料，混匀，于1400～1500℃熔融处理，浇注成型，于450～550℃退火处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：施江，谢海磊，多树旺，张豪，刘静静，胡宽，余亚军，罗斯特，
申请(专利权)人：江西科技师范大学，
类型：发明
国别省市：