本发明涉及微晶玻璃,尤其涉及透明微晶玻璃、化学强化微晶玻璃及其制备方法与应用。
背景技术:
1、微晶玻璃通常是在基础玻璃中加入一定量的成核剂,如zro2、p2o5、hfo2、tio2等,然后在一定的温度下保温一段时间,通过成核剂来诱导微晶玻璃析晶,从而得到目标微晶玻璃。微晶玻璃的获得通常需要对基础玻璃进行热处理,以便晶体生长获得能量,从基础玻璃转变为微晶玻璃是一个连续非匀速变化过程,且在这种过程中存在吸热和放热现象,通过改变热处理的温度和保温时间,可以获得具有不同析晶状态的微晶玻璃。
2、随着人们对微晶玻璃研究的不断深入,为了得到在各领域均具有优良性能的微晶玻璃,常常需要向基础玻璃体系中添加一些其他氧化物,如碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土元素等,这就使得基础玻璃的组成成分更加复杂,从而造成基础玻璃在析晶过程中所析出的并非是单一晶体,而是多种晶体。为了使微晶玻璃材料能满足消费类电子设备屏幕盖板保护玻璃所需的光学性能和力学性能,通常的做法是将微晶玻璃中晶体的晶型控制在以锂元素为主要元素之一的las体系晶型,如硅酸锂、透锂长石、β锂辉石等晶型,同时为了加强微晶玻璃的强度,还需要在微晶玻璃的剩余玻璃相里含可以进行深度离子交换化学强化的锂离子,这样微晶玻璃的组分中含有含量较高的锂元素,在制作las体系微晶玻璃时,需要大量的碳酸锂,其成本较高。
3、因此,现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、基于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供透明微晶玻璃、化学强化微晶玻璃及其制备方法与应用,旨在解决现有las体系微晶玻璃含有大量的锂元素、成本较高的问题。
2、本发明的技术方案如下:
3、本发明的第一方面,提供一种透明微晶玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分含量计,所述透明微晶玻璃包括以下组分:
4、sio2 35.00%~60.00%、al2o3 8.00mol%~22.0mol%、na2o 10.00%~25.00%、li2o 1.00%~9.00%、p2o5 0.50%~3.00%、zro2 0.50%~3.50%、tio2 0.00%~0.50%、mgo 0.00%~3.00%、b2o3 0.00%~3.00%、k2o 0.00%~1.00%、cao0.00%~2.00%、sno2 0.00%~0.30%;
5、其中,0.80≤al2o3/na2o≤1.20,2.00%≤p2o5+zro2+tio2≤7.00%;
6、所述透明微晶玻璃的主晶型包括三斜霞石、钠霞石和β石英固溶体;
7、所述透明微晶玻璃中的晶粒同时满足以下条件a至条件e:
8、a、晶粒最长尺寸的平均值为10~50nm;
9、b、晶粒最长尺寸大于等于5nm小于60nm的晶粒的数量占晶粒总数量的比例为大于5%且小于等于80%;
10、c、晶粒最长尺寸大于等于60nm小于80nm的晶粒的数量占晶粒总数量的比例为大于等于5%且小于等于20%;
11、d、晶粒最长尺寸大于等于80nm小于等于100nm的晶粒的数量占晶粒总数量的比例为大于等于0%且小于等于5%;
12、e、晶粒最长尺寸大于100nm的晶粒的数量占晶粒总数量的比例为0%。
13、可选地,所述透明微晶玻璃中晶体相的质量占所述透明微晶玻璃总质量的比例为大于等于20%且小于等于80%。
14、本发明的第二方面,提供一种本发明如上所述的透明微晶玻璃的制备方法,其中,包括如下步骤:
15、按照透明微晶玻璃的组分进行配料,得到混合料;
16、将所述混合料熔化后,进行成型、退火,得到基础玻璃;
17、将所述基础玻璃经过热处理后,得到所述透明微晶玻璃。
18、可选地,所述成型的方法包括浮法、溢流下拉法、压延法或浇铸法。
19、可选地,所述退火的温度为420~480℃,所述退火的时间为6~24h。
20、可选地,所述热处理包括核化处理和晶化处理。
21、可选地,所述核化处理所需的温度为520~580℃,所述核化处理所需的时间为240~360min;
22、所述晶化处理所需的温度为600~680℃,所述晶化处理所需的时间为15~100min。
23、本发明的第三方面,提供一种化学强化微晶玻璃,其中,所述化学强化微晶玻璃由本发明如上所述的透明微晶玻璃和/或采用本发明如上所述的制备方法制备得到的透明微晶玻璃经过离子交换化学强化后制备得到。
24、本发明的第四方面,提供一种化学强化微晶玻璃的制备方法,其中,包括如下步骤:
25、将本发明如上所述的透明微晶玻璃和/或采用本发明如上所述的制备方法制备得到的透明微晶玻璃置于熔融盐中预设时间,经过离子交换化学强化后,得到所述化学强化微晶玻璃。
26、可选地,所述熔融盐中的盐包括钠盐,所述熔融盐中钠离子的浓度大于等于10000ppm。
27、可选地,所述熔融盐中的盐还包括钾盐和锂盐中的至少一种;所述熔融盐中,锂离子的浓度大于等于0ppm小于等于100ppm,钾离子的浓度大于等于0ppm小于等于30000ppm。
28、可选地,所述钠盐包括硝酸钠、硫酸钠和碳酸钠中的至少一种。
29、可选地,所述钾盐包括硝酸钾、硫酸钾和碳酸钾中的至少一种,所述锂盐包括硝酸锂、硫酸锂和碳酸锂中的至少一种。
30、可选地,所述熔融盐的温度为380~550℃,所述预设时间为1~48h。
31、本发明的第五方面,提供一种本发明如上所述的化学强化微晶玻璃和/或采用如本发明如上所述的制备方法制备得到的化学强化微晶玻璃在消费类电子产品中的应用。
32、可选地,将所述化学强化微晶玻璃用于制备消费类电子产品显示屏幕的保护盖板。
33、有益效果:本发明在透明微晶玻璃中大幅减少碱金属锂元素的含量,降低了成本,同时增加钠元素含量,形成了以钠元素为主要含量之一的nas体系晶型,即以钠霞石、三斜霞石和β石英固溶体为主晶型的体系,同时在微晶玻璃的剩余玻璃相中含有少量锂离子以便进行离子交换。nas体系微晶玻璃中晶体相与剩余玻璃相之间的折射率之差较小,因此具有优异的光学性能。另外通过调控晶粒的平均尺寸、不同尺寸晶粒的分布和数量占比,能够使得所述透明微晶玻璃具有更加优异的光学性能(包括透过率、雾度和颜色控制lab值中的b值等参数)和力学性能,可用于消费类电子产品显示屏保护盖板材料。此外,本发明中提供的特定组分和特定晶粒尺寸分布的透明微晶玻璃通过化学强化处理后得到的化学强化微晶玻璃也同样具有优异的光学性能和力学性能,完全可以满足消费类电子产品保护类盖板玻璃性能要求。
1.一种透明微晶玻璃,其特征在于,以氧化物的摩尔百分含量计,所述透明微晶玻璃包括以下组分:
2.根据权利要求1所述的透明微晶玻璃,其特征在于,所述透明微晶玻璃中晶体相的质量占所述透明微晶玻璃总质量的比例为大于等于20%且小于等于80%。
3.一种权利要求1所述的透明微晶玻璃的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述成型的方法包括浮法、溢流下拉法、压延法或浇铸法。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述退火的温度为420~480℃,所述退火的时间为6~24h。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述热处理包括核化处理和晶化处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述核化处理所需的温度为520~580℃,所述核化处理所需的时间为240~360min;
8.一种化学强化微晶玻璃,其特征在于,所述化学强化微晶玻璃由权利要求1-2任一项所述的透明微晶玻璃和/或采用权利要求3-7任一项所述的制备方法制备得到的透明微晶玻璃经过离子交换化学强化后制备得到。
9.一种化学强化微晶玻璃的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述熔融盐中的盐包括钠盐,所述熔融盐中钠离子的浓度大于等于10000ppm。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述熔融盐中的盐还包括钾盐和锂盐中的至少一种;所述熔融盐中,锂离子的浓度大于等于0ppm小于等于100ppm,钾离子的浓度大于等于0ppm小于等于30000ppm。
12.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述钠盐包括硝酸钠、硫酸钠和碳酸钠中的至少一种。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述钾盐包括硝酸钾、硫酸钾和碳酸钾中的至少一种,所述锂盐包括硝酸锂、硫酸锂和碳酸锂中的至少一种。
14.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述熔融盐的温度为380~550℃,所述预设时间为1~48h。
15.一种如权利要求8所述的化学强化微晶玻璃和/或采用如权利要求9-14任一项所述的制备方法制备得到的化学强化微晶玻璃在消费类电子产品中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用,其特征在于,将所述化学强化微晶玻璃用于制备消费类电子产品显示屏幕的保护盖板。
