玻璃陶瓷、玻璃陶瓷制品及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种玻璃陶瓷制品，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；Al2O3：10～30％；Li2O：5～25％；Na2O：3～17％；P2O5+ZrO2：0.1～10％。通过合理的组分设计，本发明专利技术获得的玻璃陶瓷具有优异的机械性能且适于化学强化，本发明专利技术获得的玻璃陶瓷制品具有优异的机械性能，满足显示设备或电子设备等领域的应用。满足显示设备或电子设备等领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
玻璃陶瓷、玻璃陶瓷制品及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种玻璃陶瓷，尤其是涉及一种具有优异的机械性能的玻璃陶瓷和玻璃陶瓷制品。

技术介绍

[0002]玻璃陶瓷是一种通过对玻璃进行热处理而在玻璃内部析出结晶的材料，具有比常规的玻璃更优异的机械性能，其抗弯、耐磨以及抗摔等性能相对于常规玻璃都有明显的优势。随着消费电子产品的不断兴起和发展，玻璃陶瓷大量应用于此类电子器件中。例如LED和LCD显示器以及电脑监测器等设备，便携式电子产品(如移动电话、平板电脑和个人媒体终端等)。玻璃陶瓷可以通过化学强化，进一步提高机械性能。但现有技术中的玻璃陶瓷存在着不易化学强化，或者化学强化后机械性能难以达到应用于盖板材料的要求。因此，开发一款具有优异机械性能，且适于化学强化的玻璃陶瓷，成为了科技人员所追求的目标。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有优异的机械性能且适于化学强化的玻璃陶瓷，以及由其制成的玻璃陶瓷制品。
[0004]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0005](1)玻璃陶瓷制品，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；Al2O3：10～30％；Li2O：5～25％；Na2O：3～17％；P2O5+ZrO2：0.1～10％。
[0006](2)根据(1)所述的玻璃陶瓷制品，其组分按摩尔百分比表示，还含有：K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。
[0007](3)玻璃陶瓷制品，含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O作为必要组分，所述玻璃陶瓷制品含有霞石晶相，霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～80％，所述玻璃陶瓷制品的离子交换层深度为50μm以上，维氏硬度为750kgf/mm2以上。
[0008](4)玻璃陶瓷制品，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，所述玻璃陶瓷制品的主要晶相含有霞石晶相。
[0009](5)玻璃陶瓷制品，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，所述玻璃陶瓷制品的表面应力为150MPa以上。
[0010](6)玻璃陶瓷制品，含有霞石晶相，1mm以下厚度的玻璃陶瓷制品的四点弯曲强度为700MPa以上。
[0011](7)玻璃陶瓷制品，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，1mm以下厚度的玻璃陶瓷制品的落球试验高度为1100mm以上。
[0012](8)玻璃陶瓷制品，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，1mm以下厚度的玻璃陶瓷制品的雾度为0.15％以下。
+GeO2：0～2％，更优选Yb2O3+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5+TeO2+GeO2：0～1％。
[0027](15)根据(1)～(14)任一所述的玻璃陶瓷制品，其组分中不含有SrO；和/或不含有BaO；和/或不含有MgO；和/或不含有CaO；和/或不含有ZnO；和/或不含有PbO；和/或不含有As2O3；和/或不含有TiO2；和/或不含有B2O3；和/或不含有Y2O3；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。
[0028](16)根据(1)～(15)任一所述的玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品含有霞石晶相；和/或硅酸锂晶相；和/或磷酸锂晶相；和/或透锂长石晶相；和/或石英晶相。
[0029](17)根据(1)～(16)任一所述的玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品的主要晶相为霞石晶相，或玻璃陶瓷制品只含有霞石晶相。
[0030](18)根据(1)～(17)任一所述的玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品中，霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～80％，优选霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为20～70％，更优选霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为30～60％。
[0031](19)根据(1)～(18)任一所述的玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品的离子交换层深度为50μm以上，优选为60μm以上，更优选为80μm以上，进一步优选为100μm以上；和/或维氏硬度为750kgf/mm2以上，优选为780kgf/mm2以上，更优选为800kgf/mm2以上，进一步优选为810kgf/mm2以上；和/或晶粒尺寸为80nm以下，优选为60nm以下，更优选为50nm以下，进一步优选为40nm以下；和/或表面应力为150MPa以上，优选为170MPa以上，更优选为190MPa以上。
[0032](20)根据(1)～(19)任一所述的玻璃陶瓷制品，1mm以下厚度的玻璃陶瓷制品，其四点弯曲强度为700MPa以上，优选为750MPa以上，更优选为800MPa以上；和/或落球试验高度为1100mm以上，优选为1300mm以上，更优选为1500mm以上；和/或雾度为0.15％以下，优选为0.12％以下，更优选为0.10％以下；和/或550nm波长的光透过率为88％以上，优选为89％以上，更优选为90％以上，进一步优选为91％以上；和/或400～800nm的平均光∣B∣值为1.5以下，优选为1.0以下，更优选为0.8以下。
[0033](21)根据(6)～(9)、(20)任一所述的玻璃陶瓷制品，所述玻璃陶瓷制品的厚度为0.2～1mm，优选为0.3～0.9mm，更优选为0.5～0.8mm，进一步优选为0.55mm或0.6mm或0.68mm或0.7mm或0.75mm。
[0034](22)玻璃陶瓷，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；Al2O3：10～30％；Li2O：5～25％；Na2O：3～17％；P2O5+ZrO2：0.1～10％。
[0035](23)根据(22)所述的玻璃陶瓷，其组分按摩尔百分比表示，还含有：K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。
[0036](24)玻璃陶瓷，含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O作为必要组分，所述玻璃陶瓷含有霞石晶相，霞石晶相占玻璃陶瓷的重量百分比为10～80％，所述玻璃陶瓷的维氏硬度为650kgf/mm2以上。
[0037](25)玻璃陶瓷，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，所述玻璃陶瓷的主要晶相含有霞石晶相。
[0038](26)玻璃陶瓷，其组分中含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O，1mm以下厚度的玻璃陶瓷的
本体落球高度为1000mm以上。
[0039](27)玻璃陶瓷，其组分中含有SiO2、Al2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；Al2O3：10～30％；Li2O：5～25％；Na2O：3～17％；P2O5+ZrO2：0.1～10％。2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，还含有：K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。3.玻璃陶瓷制品，其特征在于，含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O作为必要组分，所述玻璃陶瓷制品含有霞石晶相，霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～80％，所述玻璃陶瓷制品的离子交换层深度为50μm以上，维氏硬度为750kgf/mm2以上。4.根据权利要求3所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；和/或Al2O3：10～30％；和/或Li2O：5～25％；和/或Na2O：3～17％；和/或P2O5+ZrO2：0.1～10％；和/或K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。5.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，满足以下8种情形中的一种或多种：1)(Al2O3+Na2O)/P2O5为3.0～50.0，优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为5.0～30.0，更优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为8.0～25.0，进一步优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为10.0～18.0；2)SiO2/Al2O3为1.7～6.0，优选SiO2/Al2O3为2.0～5.0，更优选SiO2/Al2O3为2.0～4.0，进一步优选SiO2/Al2O3为2.5～3.5；3)SiO2/(Na2O+B2O3)为2.0～15.0，优选SiO2/(Na2O+B2O3)为3.0～13.0，更优选SiO2/(Na2O+B2O3)为4.0～10.0，进一步优选SiO2/(Na2O+B2O3)为4.5～8.0；4)(Na2O+Li2O)/SiO2为0.15～0.85，优选(Na2O+Li2O)/SiO2为0.25～0.75，更优选(Na2O+Li2O)/SiO2为0.3～0.6，进一步优选(Na2O+Li2O)/SiO2为0.35～0.55；5)(ZrO2+ZnO)/Na2O为2.0以下，优选(ZrO2+ZnO)/Na2O为1.0以下，更优选(ZrO2+ZnO)/Na2O为0.01～0.8，进一步优选(ZrO2+ZnO)/Na2O为0.05～0.5；6)(P2O5+Na2O)/Li2O为0.2～3.0，优选(P2O5+Na2O)/Li2O为0.4～2.0，更优选(P2O5+Na2O)/Li2O为0.5～1.5，进一步优选(P2O5+Na2O)/Li2O为0.6～1.0；7)K2O/ZrO2为0.1以上，优选K2O/ZrO2为0.3～10.0，更优选K2O/ZrO2为0.4～5.0，进一步优选K2O/ZrO2为0.5～2.0；8)(ZnO+RO+B2O3+TiO2)/P2O5为1.5以下，优选(ZnO+RO+B2O3+TiO2)/P2O5为1.0以下，更优选(ZnO+RO+B2O3+TiO2)/P2O5为0.5以下，进一步优选(ZnO+RO+B2O3+TiO2)/P2O5为0.2以下，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种。6.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：48～60％，优选SiO2：51～58％；和/或Al2O3：12～26％，优选Al2O3：15～21％；和/或Li2O：10～20％，优选Li2O：12～18％；和/或Na2O：5～15％，优选Na2O：6～12％；和/或P2O5+ZrO2：0.5～8％，优选P2O5+ZrO2：1～6％；和/或K2O：0～5％，优选K2O：0.1～3％；和/或ZnO：0～3％，优选ZnO：0～1％；和/或B2O3：0～3％，优选B2O3：0～1％；和/或RO：0～3％，优选RO：0～2％；和/或TiO2：0～3％，优选TiO2：0～1％；和/或Ln2O3：0～3％，优选Ln2O3：0～1％；
和/或澄清剂：0～1％，优选澄清剂：0～0.5％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。7.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，其中：ZrO2：0～8％，优选ZrO2：0.1～5％，更优选ZrO2：0.5～3％；和/或P2O5：0～8％，优选P2O5：0.5～5％，更优选P2O5：1～3.5％。8.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，还含有：Yb2O3+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5+TeO2+GeO2：0～5％，优选Yb2O3+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5+TeO2+GeO2：0～2％，更优选Yb2O3+Nb2O5+WO3+Bi2O3+Ta2O5+TeO2+GeO2：0～1％。9.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，其组分中不含有SrO；和/或不含有BaO；和/或不含有MgO；和/或不含有CaO；和/或不含有ZnO；和/或不含有PbO；和/或不含有As2O3；和/或不含有TiO2；和/或不含有B2O3；和/或不含有Y2O3；和/或不含有La2O3；和/或不含有Gd2O3。10.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述玻璃陶瓷制品含有霞石晶相；和/或硅酸锂晶相；和/或磷酸锂晶相；和/或透锂长石晶相；和/或石英晶相。11.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述玻璃陶瓷制品的主要晶相为霞石晶相，或玻璃陶瓷制品只含有霞石晶相。12.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述玻璃陶瓷制品中，霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为10～80％，优选霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为20～70％，更优选霞石晶相占玻璃陶瓷制品的重量百分比为30～60％。13.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述玻璃陶瓷制品的离子交换层深度为50μm以上，优选为60μm以上，更优选为80μm以上，进一步优选为100μm以上；和/或维氏硬度为750kgf/mm2以上，优选为780kgf/mm2以上，更优选为800kgf/mm2以上，进一步优选为810kgf/mm2以上；和/或晶粒尺寸为80nm以下，优选为60nm以下，更优选为50nm以下，进一步优选为40nm以下；和/或表面应力为150MPa以上，优选为170MPa以上，更优选为190MPa以上。14.根据权利要求1～4任一所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，1mm以下厚度的玻璃陶瓷制品，其四点弯曲强度为700MPa以上，优选为750MPa以上，更优选为800MPa以上；和/或落球试验高度为1100mm以上，优选为1300mm以上，更优选为1500mm以上；和/或雾度为0.15％以下，优选为0.12％以下，更优选为0.10％以下；和/或550nm波长的光透过率为88％以上，优选为89％以上，更优选为90％以上，进一步优选为91％以上；和/或400～800nm的平均光∣B∣值为1.5以下，优选为1.0以下，更优选为0.8以下。15.根据权利要求14所述的玻璃陶瓷制品，其特征在于，所述玻璃陶瓷制品的厚度为0.2～1mm，优选为0.3～0.9mm，更优选为0.5～0.8mm，进一步优选为0.55mm或0.6mm或0.68mm或0.7mm或0.75mm。16.玻璃陶瓷，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；Al2O3：10～30％；Li2O：5～25％；Na2O：3～17％；P2O5+ZrO2：0.1～10％。17.根据权利要求16所述的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，还含有：K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，
Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。18.玻璃陶瓷，其特征在于，含有SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O作为必要组分，所述玻璃陶瓷含有霞石晶相，霞石晶相占玻璃陶瓷的重量百分比为10～80％，所述玻璃陶瓷的维氏硬度为650kgf/mm2以上。19.根据权利要求18所述的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，含有：SiO2：45～65％；和/或Al2O3：10～30％；和/或Li2O：5～25％；和/或Na2O：3～17％；和/或P2O5+ZrO2：0.1～10％；和/或K2O：0～8％；和/或ZnO：0～5％；和/或B2O3：0～6％；和/或RO：0～8％；和/或TiO2：0～5％；和/或Ln2O3：0～5％；和/或澄清剂：0～2％，所述RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的一种或多种，Ln2O3为La2O3、Gd2O3、Y2O3中的一种或多种。20.根据权利要求16～19任一所述的玻璃陶瓷，其特征在于，其组分按摩尔百分比表示，满足以下8种情形中的一种或多种：1)(Al2O3+Na2O)/P2O5为3.0～50.0，优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为5.0～30.0，更优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为8.0～25.0，进一步优选(Al2O3+Na2O)/P2O5为10.0～18.0；2)SiO2/Al2O3为1.7～6.0，优选SiO2/Al2O3为2.0～5.0，更优选SiO2/Al2O3为2.0～4.0，进一步优选SiO2/Al2O3为2.5～3.5；3)SiO2/(Na2O+B2O3)为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，李玫，韩建军，蒋焘，刘少威，王长洪，
申请(专利权)人：成都光明光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：