【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玻璃制备，尤其涉及一种强化玻璃及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着移动电子装置如笔记本电脑、便携式导航仪、智能手机等向着更轻并且功能更强大的趋势发展，人们对其依赖性越来越高。使用频率的增加，使得人们对电子装置中的玻璃材料提出了更高的要求，希望玻璃材料制造的更轻更薄，同时也要求更硬更牢固。
2、有些人对含有大量晶体的微晶玻璃采用离子交换的方式强化，经过离子交换强化过的微晶玻璃具有更优异的综合机械性能。但是，首先微晶玻璃生产过程中通常包含核化和晶化两个步骤，这增加了生产能耗，从而提高了微晶玻璃的生产成本。其次，由于微晶玻璃中含有大量晶体，这使得其在深加工过程中的研磨和抛光都异常困难。
3、目前通常采用经过离子交换强化过的钠铝硅酸盐玻璃作为电子装置中的玻璃材料。但现有的离子交换强化过的钠铝硅酸盐玻璃硬度不够，且透过率较低。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的一个技术问题是：如何提高玻璃硬度，且不降低玻璃透过率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种强化玻璃及其制备方法和应用；通过对含有的不同类别阳离子的氧化物含量和比例进行控制，经热处理后得到分相玻璃，再通过强化，使分相玻璃具有高透过率和硬度。
3、本专利技术实施例还提供了上述强化玻璃的制备方法；
4、本专利技术实施例另提供了一种上述强化玻璃的应用。
5、在一些实施例中，所述强化玻璃按质量百分比包括以下成分：45～55％的sio2；1
6、本专利技术通过对含有的不同类别阳离子的氧化物含量和比例进行控制，热处理后得到分相玻璃，对主要成分进行如下说明：
7、sio2：为基础玻璃的网络成形体，可单独形成玻璃，属必需成分之一，主要构成了基础玻璃的网状主结构，其赋予基础玻璃及微晶玻璃较佳的化学稳定性、机械性能和成型性能。sio2含量至少为45％；但过高的sio2同时使得玻璃熔融温度升高，难以澄清与熔制，sio2含量最高为50％。sio2含量为45-50％。
8、al2o3：在玻璃中形成的铝氧四面体体积比硅氧四面体体积要大，玻璃体积发生膨胀，从而降低玻璃的密度，在离子强化过程中，为玻璃提供强化通道，促进基础玻璃和微晶玻璃进行离子强化，基础玻璃中al2o3含量至少为17％；但al2o3属于极难熔氧化物，其能快速提高玻璃高温粘度，致使玻璃澄清均化难度加大，玻璃中的气泡缺陷浓度大量增加；因此在基础玻璃中al2o3含量最高为20％。al2o3含量为17-20％
9、na2o：基础玻璃的必需成分之一，网络外体氧化物，能显著降低基础玻璃的粘度，促使基础玻璃的熔化和澄清；但为促使晶化玻璃能够与硝酸钾熔盐中k+离子进行强化，从而在玻璃表面产生高压缩应力提高玻璃强度，玻璃必须有足够多的na+存在，因此，本专利技术中na2o含量为11～18％
10、k2o：基础玻璃的必需成分之一，网络外体氧化物，能显著降低基础玻璃的粘度，促使基础玻璃的熔化和澄清。同时钾离子的离子势小于1，抑制玻璃分相产生的失透现象，其含量为2～5％
11、mgo：是强化玻璃的重要成分，其离子势大于1.4，容易与其他金属阳离子形成较大离子势差，利于玻璃分相，且所述mgo可以增强该玻璃的机械强度和化学稳定性；但是含量过高会导致分相所需热处理温度变高，因此，mgo的质量分数为3％～8％。
12、cao：提高强化玻璃透过率，但是过量的cao会使玻璃粘度变大，不易于澄清，因此其含量为0.5～2％。
13、tio2：是成核剂，用于促进纳米晶的析出，并增加强化玻璃的均匀性，但是tio2含量过高可能导致玻璃微晶化，从而降低透过率甚至失透，因此，tio2的质量分数应控制在4％-8％之间。
14、zno：用于使基础玻璃形成高强度、稳定的强化玻璃，且zno可以进一步增加强化玻璃的机械强度和化学稳定性。
15、在一些实施例中，所述强化玻璃按质量百分比，0.1≤k2o/na2o≤0.4；
16、0.1≤k2o/(mgo+cao+tio2+zno)≤0.38；
17、和/或，0.7≤na2o/(mgo+cao+tio2+zno)≤1.3。
18、在一些实施例中，所述强化玻璃按质量百分比还包括0～2％的li2o；0～2％的zro2；0～5％的sro；0～2％的bao和0～0.2％的澄清剂；
19、优选地，所述澄清剂为sno2和/或ceo2。
20、从结晶化学观点解释氧化物玻璃熔体出现不混容性即分相的原因，认为熔体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争夺所引起。在硅酸盐熔体中，桥氧离子以硅氧四面体的形式吸引到自己周围，因此，网络外体阳离子总是力图将非桥氧离子吸引到自己周围，并按照本身结构要求进行排列。实践证明，阳离子场强的大小，对氧化物玻璃的分相有决定性作用。当离子势大的阳离子含量较多时，系统自由能较大，不能形成稳定均匀玻璃相，因此，在本专利技术的基础玻璃中，通过对含有的不同类别阳离子的氧化物含量和比例进行控制，得到可强化分相玻璃。不同阳离子的离子势如下表1：
21、表1不同阳离子的离子势
22、
23、
24、如表1所示，按照离子势z/r＜1、1＜z/r＜1.4、z/r＞1.4将阳离子进行分类。
25、更优选地，按质量百分比，0.1≤k2o/(na2o+li2o+bao)≤0.4；
26、0.1≤k2o/(mgo+cao+tio2+zno+zro2+sro)≤0.38；
27、和/或，0.7≤(na2o+li2o+bao)/(mgo+cao+tio2+zno+zro2+sro)≤1.3。
28、在一些实施例中，所述强化玻璃内孤立微珠的粒径≤100nm；
29、优选地，1mm厚度所述强化玻璃的透过率大于87％，所述强化玻璃的维氏硬度为890kgf/mm2以上；
30、更优选地，1mm厚度所述强化玻璃的透过率为87-89％，所述强化玻璃的维氏硬度为890-900kgf/mm2。
31、在一些实施例中，所述的强化玻璃的制备方法，包括玻璃基体的制备和对所述玻璃基体的热处理过程，在所述热处理过程后再进行化学强化，所述化学强化包括将所述玻璃基体浸没在钠钾混合盐中进行离子交换；
32、优选地，所述钠钾混合盐中的钠与钾的质量比为0.1-10。
33、在一些实施例中，对所述玻璃基体进行热处理过程制成分相玻璃，在离子交换前，先将所述分相玻璃进行预热处理；
34、所述预热处理的温度为320-380℃，所述预热处理的时间为5分钟以上；
35、优选地，所述离子交换的温度为380-470℃，所述离子交换的时间为0.5-10本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃按质量百分比包括以下成分：
2.根据权利要求1所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃中按质量百分比，0.1≤K2O/Na2O≤0.4；
3.根据权利要求1所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃按质量百分比还包括0～2％的Li2O；0～2％的ZrO2；0～5％的SrO；0～2％的BaO和0～0.2％的澄清剂；
4.根据权利要求1-3任一所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃内孤立微珠的粒径≤100nm；
5.根据权利要求1-4任一所述的强化玻璃的制备方法，包括玻璃基体的制备和对所述玻璃基体的热处理过程，其特征在于，在所述热处理过程后再进行化学强化，所述化学强化包括将所述玻璃基体浸没在钠钾混合盐中进行离子交换；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，对所述玻璃基体进行热处理过程制成分相玻璃，在离子交换前，先将所述分相玻璃进行预热处理；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃基体的热处理过程是以0.5～20℃/min的速率从熔化温度降温至退
8.根据权利要求5-7任一所述的制备方法，其特征在于，所述热处理过程的条件为：温度为720-780℃，时间为2-4h；
9.根据权利要求5-8任一所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃基体的制备过程中，原料混合后熔融处理温度为1500～1600℃，时间为2-6h。
10.一种权利要求1-4任一所述的强化玻璃或权利要求5-9任一所述的制备方法制备而成的强化玻璃的应用，其特征在于，将所述强化玻璃作为智能设备的封装玻璃或外壳材料。
...【技术特征摘要】
1.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃按质量百分比包括以下成分：
2.根据权利要求1所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃中按质量百分比，0.1≤k2o/na2o≤0.4；
3.根据权利要求1所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃按质量百分比还包括0～2％的li2o；0～2％的zro2；0～5％的sro；0～2％的bao和0～0.2％的澄清剂；
4.根据权利要求1-3任一所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃内孤立微珠的粒径≤100nm；
5.根据权利要求1-4任一所述的强化玻璃的制备方法，包括玻璃基体的制备和对所述玻璃基体的热处理过程，其特征在于，在所述热处理过程后再进行化学强化，所述化学强化包括将所述玻璃基体浸没在钠钾混合盐中进行离子交换；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，对...
【专利技术属性】
技术研发人员：李青，李赫然，刘丹，胡恒广，闫冬成，张广涛，张盼，刘文渊，
申请(专利权)人：河北光兴半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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