一種微晶玻璃及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種微晶玻璃及其制備方法，制備方法為：將混合料鑄造成玻璃后進行晶化處理制得微晶玻璃，其中，混合料主要由40～60wt％SiO2、22～32wt％Al2O3、2～9wt％MgO、3～10wt％ZnO和4～10wt％ZrO2組成，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為680～780℃，時間為1～4h，第二階段的溫度為920～980℃，時間為1～3.5h；采用上述制備方法制得的微晶玻璃，主要由玻璃基體以及分散在其中呈樹枝狀分布的晶體顆粒組成，晶體顆粒由堇青石晶體顆粒、四方氧化鋯晶體顆粒和鋅尖晶石晶體顆粒組成。本發明專利技術制備方法簡單，無需鋼化處理即能制得具有高強度和高硬度的微晶玻璃。

A kind of glass-ceramics and its preparation method

【技術實現步驟摘要】
一種微晶玻璃及其制備方法
本專利技術屬于玻璃
，涉及一種微晶玻璃及其制備方法。
技術介紹
隨著手機、電腦等的逐漸普及，以及其他各種帶有觸摸屏面板的設備在各行業的廣泛應用，相應的保護蓋板以及屏幕貼片的需求極大地提高。通常，用于加工這些保護蓋板以及屏幕貼片的材料需要滿足高機械強度、高楊氏模量、高化學溫度性以及輕薄化等要求。普通鈉鈣玻璃無法滿足這些要求，即使經過化學強化，其性能仍難以達到要求。現有技術大多采用高鋁玻璃作為加工保護蓋板以及屏幕貼片的材料，其中氧化鋁Al2O3的含量為18％左右。由于氧化鋁含量高，高鋁玻璃的強度高于普通鈉鈣玻璃，同時其離子交換能力也更強，但其強度和硬度仍不能滿足實際需求。因此，研究一種高強度和高硬度的玻璃具有十分重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是解決現有技術中高鋁玻璃強度和硬度不夠高的問題，提供一種微晶玻璃及其制備方法。本專利技術通過采用高鋁、高鋯和高鋅的合理組合，通過對玻璃的晶化處理，無需化學鋼化，達到了高強度和高硬度，也滿足了信號的高質量傳輸要求。為達到上述目的，本專利技術采用的方案如下：一種微晶玻璃的制備方法，將混合料鑄造成玻璃后進行晶化處理制得微晶玻璃，其中，混合料主要由40～60wt％SiO2、22～32wt％Al2O3、2～9wt％MgO、3～10wt％ZnO和4～10wt％ZrO2組成，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度(即核化溫度)為680～780℃，時間為1～4h，第二階段的溫度(即晶化溫度)為920～980℃，時間為1～3.5h，第一階段主要是成核階段，第二階段是結晶階段，晶化處理的兩個階段的溫度和時間不宜太過，否則會導致無法形成晶體，或者形成的晶體顆粒過大，微晶玻璃變脆。本專利技術通過調整合理的混合料成分比例，控制晶化溫度和晶化時間，最終形成顆粒均勻成樹枝狀分布的晶體結構，大大提高了玻璃的硬度和強度；混合料主要由40～60wt％SiO2、22～32wt％Al2O3、2～9wt％MgO、3～10wt％ZnO和4～10wt％ZrO2組成，MgO、Al2O3和SiO2相互配合經晶化處理會形成硬度為莫氏7～7.5的堇青石晶體顆粒，ZrO2經晶化處理會形成硬度為莫氏8～8.5的四方氧化鋯晶體顆粒，ZnO、Al2O3和MgO相互配合經晶化處理會形成硬度為莫氏7.5的鋅尖晶石晶體顆粒，混合料中各組分的含量是三種晶體顆粒形成的最佳范圍；晶化處理的溫度和時間的調控使得微晶具有特定的種類數量和尺寸大小，最終獲得了透明微晶玻璃，其具有玻璃和陶瓷的雙重特性，普通玻璃內部的原子排列是沒有規律的，因而普通玻璃存在易碎問題，微晶玻璃像陶瓷一樣，由晶體組成，原子排列是有規律的，因而微晶玻璃具有比普通玻璃更強的韌性；對于高鋯和高鋁玻璃來講，其自身的強度和硬度就比較高，經過晶化處理后玻璃的微觀結構發生變化，生成晶體顆粒，其硬度和強度大幅度提升；現有技術中手機背板使用的玻璃大部分為普通高鋁玻璃，不是微晶玻璃，普通高鋁玻璃其氧化鋁的含量通常在20％以內，必須經過化學鋼化才能達到初步的使用強度和硬度。作為優選的方案：如上所述的一種微晶玻璃的制備方法，混合料中還含有0～5wt％B2O3、0.1～1wt％Y2O3、0.1～0.8wt％Sb2O3、0～10wt％BaO、0.2～2wt％La2O3和含量小于1.5wt％的其他成分，Y2O3的添加使得ZrO2的熔點降低，Sb2O3的添加有利于玻璃的澄清，La2O3的添加有利于提高玻璃的折射率和強度，其他組分用作晶核劑和輔助原料。如上所述的一種微晶玻璃的制備方法，鑄造過程為：將混合料在1658℃以上的溫度條件下熔制8小時以上后澆筑成型或壓制成型，鑄造的溫度和時間不宜過小，否則容易導致混合料熔化不均勻，微晶玻璃容易形成應力而破碎。如上所述的一種微晶玻璃的制備方法，晶化處理后進行退火處理，退火處理的溫度為600～700℃，退火時間根據產品大小而定，退火處理的目的是消除產品結構應力。采用如上任一項所述的一種微晶玻璃的制備方法制得的微晶玻璃，主要由玻璃基體以及分散在其中呈樹枝狀分布的晶體顆粒組成，晶體顆粒由堇青石晶體顆粒、四方氧化鋯晶體顆粒和鋅尖晶石晶體顆粒組成，堇青石晶體顆粒、四方氧化鋯晶體顆粒和鋅尖晶石晶體顆粒的粒徑隨晶化時間和晶化溫度的不同，從納米級向微米級變化，玻璃也由透明變成陶瓷質，玻璃的莫氏硬度由自身6.0逐步提高，最高達到7.8。如上所述的微晶玻璃，微晶玻璃的莫氏硬度為6.8～7.8，在保證透明的情況下可以達到7.0以上，足以滿足日常生活的使用，而現有技術的高鋁玻璃自身莫氏硬度在6.0左右；厚度為0.5mm的微晶玻璃被重量為50g且自1.5m的高空自由墜落的鋼球沖擊后不碎。如上所述的微晶玻璃，厚度為4mm的透明微晶玻璃的最大光透過率為80～92％，所述光的波長為400～800納米，現有技術包括日本小原和德國肖特微晶玻璃都達不到這個水平，高的光透過率為后道的噴色、鍍膜的鮮艷度和信號的傳輸提供了保證。如上所述的微晶玻璃，微晶玻璃在溫度為30℃的條件下的膨脹系數α為34*10-7～36*10-7/℃，現有技術在同樣的溫度條件下高鋁玻璃的膨脹系數為84*10-7/℃，日本微晶的膨脹系數為91*10-7/℃。有益效果：(1)本專利技術的一種微晶玻璃，具有良好的熱穩定性和較高的光透過率；(2)本專利技術的一種微晶玻璃，具有較高的硬度和強度，莫氏硬度為6.8-7.8，抗沖擊強度為1500mm高50克鋼球沖擊0.5mm板不碎；(3)本專利技術的一種微晶玻璃，成型性能良好，在3D熱彎成型時不失透；(4)本專利技術的一種微晶玻璃的制備方法，經過多種晶相的復合，化學穩定性等性能更好，無需進行化學鋼化處理；(5)本專利技術的一種微晶玻璃的制備方法簡單，極具推廣價值。具體實施方式下面結合具體實施方式，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1一種微晶玻璃的制備方法，包括如下步驟：(1)將混合料在1658℃的溫度條件下熔制8.3小時后澆筑成型或壓制成型，得到普通玻璃，其中混合料由41.8wt％SiO2、30wt％Al2O3、9wt％MgO、3.8wt％ZnO、5.8wt％ZrO2、3.2wt％B2O3、0.6wt％Y2O3、0.3wt％Sb2O3、2.5wt％BaO、2wt％La2O3和1.0wt％的其他成分(SnO2)組成；(2)將步驟(1)所得玻璃進行晶化處理制得微晶玻璃，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為680℃，時間為4h，第二階段的溫度為940℃，時間為2h，晶化處理后還需進行退火處理，退火處理的溫度為678℃，時間為4h。采用上述方法制得的微晶玻璃，主要由玻璃基體以及分散在其中呈樹枝狀分布的晶體顆粒組成，晶體顆粒由堇青石晶體顆粒、四方氧化鋯晶體顆粒和鋅尖晶石晶體顆粒組成；微晶玻璃的莫氏硬度為7.6；厚度為0.5mm的微晶玻璃被重量為50g且自1.5m的高空自由墜落的鋼球沖擊后不碎；厚度為4mm的透明微晶玻璃在400～800納米波長的最大光透過率為92％；微晶玻璃在溫度為30℃的條件下的膨脹系數α為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種微晶玻璃的制備方法，其特征是：將混合料鑄造成玻璃后進行晶化處理制得微晶玻璃，其中，混合料主要由40～60wt％SiO2、22～32wt％Al2O3、2～9wt％MgO、3～10wt％ZnO和4～10wt％ZrO2組成，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為680～780℃，時間為1～4h，第二階段的溫度為920～980℃，時間為1～3.5h。

【技術特征摘要】
1.一種微晶玻璃的制備方法，其特征是：將混合料鑄造成玻璃后進行晶化處理制得微晶玻璃，其中，混合料主要由40～60wt％SiO2、22～32wt％Al2O3、2～9wt％MgO、3～10wt％ZnO和4～10wt％ZrO2組成，晶化處理分為兩個階段，第一階段的溫度為680～780℃，時間為1～4h，第二階段的溫度為920～980℃，時間為1～3.5h。2.根據權利要求1所述的一種微晶玻璃的制備方法，其特征在于，混合料中還含有0～5wt％B2O3、0.1～1wt％Y2O3、0.1～0.8wt％Sb2O3、0～10wt％BaO、0.2～2wt％La2O3和含量小于1.5wt％的其他成分。3.根據權利要求1所述的一種微晶玻璃的制備方法，其特征在于，鑄造過程為：將混合料在1658℃以上的溫度條件下熔制8小時以上后澆筑成型或壓制成型。4.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙天佑，趙國祥，趙成玉，劉浩然，
申請(專利權)人：趙國祥，
類型：發明
國別省市：江蘇,32