一种适合化学钢化的高碱镁铝硅酸盐玻璃属于高强度玻璃。该玻璃化学组成(wt％)：SiO255～65、Al2O312～24、MgO?3～8、CaO?0～1、Li2O?1～3、Na2O?8～14、K2O?3～5、ZrO20～0.5。化学钢化工艺条件为：采用90wt％硝酸钾和10wt％硝酸钠复合熔盐，在420℃～490℃处理1～12小时，获得超出普通钠钙硅酸盐玻璃40％～80％的机械强度增加，主要表现在抗划伤性、抗冲击性、抗弯韧性方面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及平板电子显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料、高速交通工具和新能源汽车使用的高强度玻璃材料、光热发电聚光镜玻璃材料、光伏盖板玻璃材料、楼宇防火防盗门玻璃材料、银行及医院的收银窗口用高强度玻璃材料。还可用于等离子电视、液晶电视、液晶显示器、笔记本液晶显示器、提款机保护屏、触摸屏、手机、PDA、PSP、信息查询机、媒体广告播放机、飞机窗玻璃、高铁风挡和侧窗、新能源汽车超薄高强玻璃，可以有效地防止显示产品屏幕表面的冲击和划伤损害，提高安全性，延长产品的使用寿命和使用效果。
技术介绍
随着现代科技的发展，电子显示产品已经得到迅猛发展，先进的平板显示产品层出不穷，比如等离子显示产品和液晶显示产品，尺寸由小到大，小到手机、PDA产品，大到电视及平面广告媒体机；另外，高速交通工具也将得到飞速发展，比如发展的大飞机和高速铁路；再者，随着新能源的快速发展，比如光伏发电和光热发电。在电子显示产品包括等离子电视、液晶电视、液晶显示器、笔记本液晶显示器、提款机保护屏、触摸屏、手机、PDA、PSP、信息查询机、媒体广告播放机等，这些显示产品的表面使用的玻璃材料在使用中经常出现受外力作用出现划伤和破损，于是显示产品的生产者，也意识并考虑到屏幕的保护问题，在其表面放置一层保护盖板，该类材料主要以有机板和钠钙玻璃为主，但是这些产品的硬度及机械强度不高，表面抗划伤性和抗冲击性还是不能很好满足使用要求，再者有些电子显示产品是作为公共产品使用，经常会遇到各种恶劣使用环境(尖锐的物品刻划)和人为破坏(击打、抛射物品)影响，比如提款机保护屏、信息查询机、媒体广告播放机。另外，触摸屏、PDA、手机经常会用手指、电子笔、签字笔、甚至钥匙在显示屏上进行书写、刻划及冲击等危险操作，因此会导致这些电子显示产品的屏幕出现表面毛糙或破损，影响整机的使用寿命及屏幕显示效果；另外高速交通工具中的大飞机和高速铁路客车车厢的风挡和侧窗也需要机械强度更好的玻璃，需要具有更好的抗冲击性能；在新能源汽车也需要减轻车窗和前后风挡的质量，达到降低整车质量，来提高电池一次充电行程最大化，因此需求强度更好的超薄玻璃来达到原来厚度玻璃的强度；其次光伏发电盖板玻璃和光热发电聚光镜玻璃，在自然环境中使用，要求具有较强的抗粉尘和沙石的机械划伤能力，保持阳光透过率，延长使用寿命。
技术实现思路
本专利技术目的在于专利技术一种高碱镁铝硅酸盐玻璃，其具有出众的化学钢化能力，通过化学钢化可以大幅提升玻璃的机械强度，其中包括抗压强度、抗弯强度、抗冲击强度、耐磨损性。本专利技术经过大量科学研究和实验工作，专利技术一种有利于化学化学钢化处理的玻璃，通过化学钢化获得极佳的机械性能，所专利技术的基础玻璃为高碱镁铝硅酸盐玻璃。在该玻璃基础上采用玻璃离子密集化原理、难熔氧化物组合原理、多离子交换挤压占位技术，通过-->上述原理和技术使玻璃实现高机械强度特征。本专利技术的对上述技术原理陈述如下：玻璃离子密集化(高紧密堆积)原理，由于玻璃属于过冷液体，其形成过程经历了高温淬冷凝固过程，其内部空间质点为无序化状态，在空间中通过各种阳离子和阴离子联结而成，由于各种阴阳离子半径不同，并且彼此之间相差较大，只有通过玻璃系统内的离子半径优化，才能使玻璃内部离子实现紧密化堆积，实现玻璃结构致密化，从而达到增加玻璃的表面抗划伤，实现提高玻璃机械强度的目的。虽然SiO2和B2O3是较好的网络形成体，但是B2O3在空间的配位数存在3或4两种，可形成三角体或四面体，三角体会导致玻璃结构疏松，因此B2O3不宜作为网络形成体引入到需要紧密堆积的玻璃体系中。本专利技术相比CN101337770A和CN 101172771A专利在成份设计方面进行较大的改进与提高，充分考虑了B2O3对结构致密化的影响，所以本专利技术玻璃内部的网络形成体没有使用B2O3，目的是使玻璃内部离子紧密堆积获得更好的机械强度。网络外体是不能单独形成玻璃，处于网络之外。常见的网络外体离子有：Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zr4+等离子。一般阳离子配位数≥6，M-O(M代表网络外体)表现为离子键，其中氧离子O2-易于摆脱阳离子束缚，是“游离氧”提供者，起到断网作用，但是阳离子，特别是高电荷阳离子又是断键的积聚者，这一特性对玻璃析晶有一定作用，比如氧化锆、氧化钡、氧化锶、氧化锌，因此在本专利技术中氧化锆、氧化钡、氧化锶应该少用或者不用。这也是本专利技术没有使用氧化钡、氧化锶的关键原因所在，这也是本专利技术相比CN 101337770A和CN 101172771A专利在成份设计和使用方面存在明显不同之处，所以能够获得更好机械强度的保障。中间体氧化物是不能单独形成玻璃的，其作用介于网络形成体和网络外体之间。中间体氧化物是玻璃中十分重要的角色，它起到桥梁和纽带作用，紧密连接网络形成体和网络外体。常见的中间体氧化物有：BeO、ZnO、Al2O3、Ga2O3、TiO2等。其单独存在时阳离子配位数一般为6，在玻璃体系中当夺取“游离氧”后配位数将变成4，能够参与到玻璃网络中，起网络形成体作用(补网作用)；阳离子配位数大于或等于6时，与网络外体作用相似。在玻璃体中，中间体氧化物进入玻璃网络能力大小依次为：[BeO4]→[AlO4]→[GaO4]→[BO4]→[TiO4]→[ZnO4]，由于BeO具有毒性，不宜推广使用，另外ZnO、Ga2O3、TiO2虽能进入玻璃网络中，但不能形成紧密联结物，因此只有Al2O3成了最佳的选择。如何让Al2O3形成4配位获得紧密结构成为玻璃成份设计的关键，那么只有通过网络外体提供游离氧才能实现。在实验中发现R2O/Al2O3(mol％)＞1时(R2O＝Li2O、Na2O、K2O)，Al3+均位于四面体中；而当Na2O/Al2O3(mol％)＜1时，场强较大的阳离子对Al3+离子的配位状态有一定的影响，容易形成6配位处于八面体之中，致使玻璃结构相对疏松，因此控制R2O/Al2O3(mol％)＞1，对于实现紧密堆积将是十分重要的基础条件，小离子半径的网络外体Mg2+和Ca2+仅是维持玻璃性能调整和紧密堆积的要求，其使用量3wt％～8wt％为佳，但是离子半径稍大的CaO将抑制化学钢化效果，所以CaO用量不宜过多，或者使用受到一定限制。难熔氧化物组合原理，众所周知玻璃成份与性能具有一定的加和性。一般而言，在实验中发现玻璃氧化物熔点越高，其机械硬度越好的特性，即表现在玻璃的耐划伤性更好。例如SiO2熔点1710℃，莫氏硬度7级；Al2O3熔点2045℃，莫氏硬度9级；MgO熔点2852℃，莫氏硬度5.5级；ZrO2熔点为2715℃，莫氏硬度7.5级。通过在本专利技术的玻璃中优选设计-->SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2等成份，必将获得高硬度玻璃，其表面具有优良的耐划伤性。多离子交换占位技术，通过大半径离子置换玻璃表面小直径离子可以在玻璃表面获得较大的压应力，表面压应力可以弥补玻璃表面的微小裂纹，延缓裂纹扩展和延伸，可以通过此方式提高玻璃的抗冲击能力。一般用于化学钢化的交换离子为网络外体离子，其阳离子半径从大到小次序为：K+(0.133nm)→Na+(0.098nm)→Li+(0.065nm)，通过K+置换Na+或Li+，离子半径相差越大，将在玻璃表面层中本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适合化学钢化的高碱镁铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述玻璃由下列成份构成，各成份按质量百分含量计，ＳｉＯ２ ５５～６５Ａｌ２Ｏ３ １２～２４ＭｇＯ ３～８ＣａＯ ０－１Ｌｉ２Ｏ １－３Ｎａ２Ｏ８－１４Ｋ２Ｏ ３－５ＺｒＯ２ ０～０．５化学钢化步骤：在９０ｗｔ％硝酸钾和１０ｗｔ％硝酸钠复合熔盐中进行化学钢化处理，化学钢化温度４２０℃～４９０℃，化学钢化处理时间为１～１２小时。
【技术特征摘要】
1.一种适合化学钢化的高碱镁铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述玻璃由下列成份构成，各成份按质量百分含量计，SiO2 55～65Al2O3 12～24MgO 3～8CaO 0-1Li2O 1...
【专利技术属性】
技术研发人员：田英良，孙诗兵，郭现龙，陈华，高庆，梁新辉，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11
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