一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃及其制备方法。该可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其组分按摩尔百分数计，包括：SiO

【技术实现步骤摘要】
一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微晶玻璃材料
，尤其是涉及一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着智能时代的到来，各类产品的智能化将迅速普及，大到房子、汽车、家具，小到音响、遥控器、饮水器等。而屏幕控制是大部分智能化设备的基础部分，为适应产品的各种使用环境，作为屏幕的保护材料必将需要进一步提高其耐酸碱、耐温度冲击、耐机械冲击等特性，又必须满足各种形状的要求及一定的透明度要求。
[0003]目前高铝玻璃虽具有良好的透过率，但其强度仍不够高，使得在其作为移动电子设备的外观保护材料仍有所限制，而陶瓷材料具有高强度优势，但陶瓷材料的透过率仍然过低，且其加工难度较大，难以规模化生产，因而成本较高，限制其在移动电子设备中使用。锂铝硅微晶玻璃具有较高的硬度、抗冲击性能、耐划伤性能，从而在广泛应用于触控显示产品的盖板保护材料。除此之外，锂铝硅微晶玻璃在经过化学强化后，其机械性能可以得到进一步的提高。目前传统透明锂铝硅微晶玻璃体系主要有二硅酸锂微晶玻璃、石英固溶体微晶玻璃以及锂霞石微晶玻璃。由于二硅酸锂微晶玻璃中Li2O含量较高，中间体氧化物含量不足导致其化学稳定性较差，从而限制了其在电子设备盖板玻璃上的应用。而石英固溶体微晶玻璃和锂霞石微晶玻璃则由于其熔制温度较高均高于1600℃使其生产能耗增加而限制其生产。
[0004]因此，开发一款具有优异的机械性能，氧化锂含量低，且具有较高的离子交换深度和较大的表面压应力微晶玻璃及微晶玻璃制品，成了科研人员所追求的目标。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃及其制备方法，解决现有技术中微晶玻璃氧化锂含量较高，且无法兼顾高透明度和高强度的技术问题。
[0006]本专利技术的第一方面提供一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其组分按摩尔百分数计，包括：SiO
2 60～70％、Al2O
3 5～10％、Na2O 2～3％、Li2O 14～15％、ZnO 4～15％、P2O
5 1～2％、ZrO
2 1～3％；
[0007]上述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其组分以摩尔百分比表示，各组分含量同时满足以下3种情形：
[0008]①
(Li2O+Al2O3+ZnO)/SiO2的值为0.39～0.52；
[0009]②
(Al2O3+ZnO)/SiO2为0.16～0.30；
[0010]③
P2O5/ZrO2的值为0.6～0.9。
[0011]本专利技术的第二方面提供一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0012]形成基础玻璃；
[0013]使上述基础玻璃通过晶化工艺形成微晶玻璃。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0015]本专利技术制得的微晶玻璃主晶相为Li2ZnSiO4，该微晶玻璃具有优异的机械性能和透明度，还可进行离子交换以获得额外的机械强度，同时，其具有较低Li2O含量，熔点较低，成型加工性能优异，应用前景广阔，可应用于制备高强度耐磨透明微晶玻璃釉，也可应用于制备手机面板；
[0016]本专利技术的制备方法简单易行，熔制温度低，极具推广价值。
附图说明
[0017]图1是实施例8制备的基础玻璃的差示扫描量热法(DSC)图；
[0018]图2是实施例8制备的微晶玻璃X射线衍射图谱(XRD)；
[0019]图3是实施例8制备的微晶玻璃断面的扫描电镜图(SEM)；
[0020]图4是1mm实施例8制备的微晶玻璃从250mm至800mm波长透过率图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]本专利技术的第一方面提供一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其组分按摩尔百分数计，包括：SiO
2 60～70％、Al2O
3 5～10％、Na2O 2～3％、Li2O 14～15％、ZnO 4～15％、P2O
5 1～2％、ZrO
2 1～3％。
[0023]本专利技术通过引入ZnO一方面降低玻璃的熔融温度，另一方面在玻璃中析出Li2ZnSiO4来进一步提高微晶玻璃的性能使其具有更为广泛的应用。但由于Li2ZnSiO4晶体生长速度较快，很容易在玻璃中长出晶粒尺寸较大的晶粒从而使玻璃性能恶化；同时，由于Li2ZnSiO4晶相与玻璃相之间热膨胀系数相差较大，Li2ZnSiO4晶相含量过多就会使微晶玻璃内部存在较大的应力而开裂。本专利技术通过在玻璃中析出石英晶相来限制Li2ZnSiO4晶相的生长，同时石英晶相本身就具有较好的机械性能从而使微晶玻璃的性能进一步提高。本专利技术中所涉及的晶相还未有人发表。
[0024]本专利技术制备的微晶玻璃含有较多的网络形成体离子使玻璃的化学稳定性得到了提升；本专利技术通过合理的组分设计，可使本专利技术微晶玻璃和微晶玻璃制品获得合适的晶粒大小，使本专利技术微晶玻璃和微晶玻璃制品具有高的强度；同时，本专利技术中微晶玻璃和微晶玻璃制品具有良好的结晶度，使本专利技术微晶玻璃和微晶玻璃制品具有优异的机械性能。
[0025]本专利技术所称的结晶度是指结晶的完整程度，结晶完整的晶体内部质点的排列比较规则，衍射线强、尖锐且对称，衍射峰的半高宽接近仪器测量的宽度；结晶度差的晶体中有位错等缺陷，使衍射线峰形宽而弥散。结晶度越差，衍射能力越弱，衍射峰越宽，直到消失在背景之中。
[0026]本专利技术的一些实施方式中，微晶玻璃和微晶玻璃制品中晶相含有Li2ZnSiO4以及石英和/或石英固溶体中的至少一种，为本专利技术微晶玻璃和微晶玻璃制品提供高的强度，微晶
可相互协同，拓宽玻璃的晶化温度范围，提高微晶玻璃的成核量，降低微晶玻璃和微晶玻璃制品的雾度。本专利技术中通过含有1.2mol％以上的ZrO2以获得上述效果，优选含有1.7～2.5mol％的ZrO2，另一方面，如果过多地含有ZrO2，则玻璃的熔化困难，易导致玻璃中出现夹杂物，降低玻璃的强度和透过率。
[0039]在本专利技术的一些实施方式中，通过使(Li2O+Al2O3+ZnO)/SiO2的值在0.39～0.52，可细化微晶玻璃的晶粒，并使微晶玻璃中晶相种类增加，提高微晶玻璃的结晶度和强度。但若(Li2O+Na2O2+MgO)/(Al2O3+ZnO)的值超过0.52，基础玻璃和微晶玻璃的性能恶化；(Li2O+Al2O3+ZnO)/SiO2的值优选为0.39～0.49之间。
[0040]在本专利技术的一些实施方式中，若(Al2O3+ZnO)/SiO2高于0.30，微晶玻璃和微晶玻璃制品的结晶度降低，晶粒尺寸变大，难以制备出透明微晶玻璃；若(Al2O3+ZnO)/SiO2值在0.16～0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其特征在于，其组分按摩尔百分数计，包括：SiO
2 60～70％、Al2O
3 5～10％、Na2O 2～3％、Li2O 14～15％、ZnO 4～15％、P2O
5 1～2％、ZrO
2 1～3％；所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其组分以摩尔百分比表示，各组分含量同时满足以下3种情形：
①
(Li2O+Al2O3+ZnO)/SiO2的值为0.39～0.52；
②
(Al2O3+ZnO)/SiO2为0.16～0.30；
③
P2O5/ZrO2的值为0.6～0.9。2.根据权利要求1所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其特征在于，其组分按摩尔百分数计，包括：SiO
2 62.5～66％、Al2O
3 5～8％、Na2O2～3％、Li2O 14～15％、ZnO 4～12％、P2O
5 1.3～1.5％、ZrO
2 1.7～2.5％。3.根据权利要求1所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其特征在于，(Li2O+Al2O3+ZnO)/SiO2的值为0.39～0.49，(Al2O3+ZnO)/SiO2的值为0.18～0.25，P2O5/ZrO2的值为0.6～0.75。4.根据权利要求1所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其特征在于，所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃的组分，按摩尔百分数计，还包括：MgO 0～2mol％。5.根据权利要求1所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶玻璃，其特征在于，所述可强化高强度透明硅酸锌锂微晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，张鑫玥，韩建军，李路瑶，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：