[发明专利]一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法，所述微纳米晶体是通过后加工形成于玻璃基板中的，微纳米晶体的平均晶体尺寸小于或等于100nm，晶相包括β‑石英固溶体、霞石及霞石固溶体中的至少一种，玻璃陶瓷的维氏硬度高于600kgf/mm²，所述后加工是指通过离子交换向玻璃基板中引入晶核元素，并通过外来能量使晶核促进微纳米晶体生长，玻璃基板通过离子交换后能够形成大于80μm的表面压缩应力深度。本发明的玻璃陶瓷比玻璃基板的维氏硬度提高10％以上；并且可以通过化学强化处理得到更高的强度；玻璃陶瓷的制备方法能够实现连续化生产，制备方法通用性强；玻璃陶瓷有抗菌功能，扩大了应用范围，适用性更广泛。

技术领域

本发明涉及玻璃生产制造技术领域，尤其涉及一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等大面积触屏电子产品的普及，消费者对显示屏抗破坏性能提出更高的要求，如抗冲击性、抗跌落性、抗划伤。保护用盖板材料需进一步增高其强度和硬度来满足要求，玻璃以其优异的透明性、硬度、耐腐蚀性、易加工成型等特性很快取代亚克力等高分子材料应用于屏幕保护领域。

玻璃陶瓷是通过在玻璃原料中添加晶核剂，并在热处理过程中进行控制成核和析晶，可以获得含有大量微晶体的整体析晶的新材料。相比玻璃，玻璃陶瓷因为具有均匀的、一般小于10μm的晶体，它比普通玻璃的强度高出一个数量级。

玻璃陶瓷用于智能手机、平板电脑等大面积触屏电子产品具有广阔的前景。

目前，市面上玻璃陶瓷产品是基于在玻璃熔制前加入一定量晶核剂，如TiO₂、ZrO₂、ZnO、Cr₂O₃、氟化物、硫化物等，晶核剂在熔制过程中先溶解在玻璃中，热处理过程中通过分相或直接析出晶核，并晶化，从而制备出高强度玻璃陶瓷。但在玻璃陶瓷生产过程中，由于需要在玻璃中添加晶核剂，玻璃析晶倾向严重，容易在成型过程中产生析晶，导致连续化生产困难、成本较高。并且传统的含晶核剂玻璃陶瓷，由于自有强度、硬度较高，在产品冷段加工制程中存在切割、磨抛难度高；在产品高温热弯成型过程中，其自身所含微小晶体易发生长大、晶变等问题，影响产品质量，降低产品良率。

因此，现有技术存在不足，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷及其制备方法。

本发明的技术方案如下：提供一种含有微纳米晶体的玻璃陶瓷，所述微纳米晶体是通过后加工形成于玻璃基板中的，所述微纳米晶体的平均晶体尺寸小于或等于100nm，晶相包括β-石英固溶体、霞石及霞石固溶体中的至少一种，所述玻璃陶瓷的维氏硬度高于600kgf/mm²，所述后加工是指通过离子交换向所述玻璃基板中引入晶核元素，并通过外来能量使晶核促进所述微纳米晶体生长，所述玻璃基板通过离子交换后能够形成大于80μm的表面压缩应力深度。

进一步地，所述晶核元素包含Ag、Cu、镧系元素中的至少一种，优选Ag。

进一步地，所述微纳米晶体的平均晶体尺寸小于或等于50nm，更加优选为5～20nm，晶体质量占比大于或等于30％，此时1mm厚的所述玻璃陶瓷的可见光平均透过率大于或等于90％。

进一步地，所述玻璃陶瓷在离子交换后能够形成大于600Mpa的表面压缩应力，该表面压缩应力的深度范围是80～280μm，优选为100～180μm。

进一步地，所述微纳米晶体同时包含了纳米尺寸晶体和微米尺寸晶体，所述微米尺寸晶体的晶相为β-锂辉石、β-锂辉石固溶体、霞石及霞石固溶体中的至少一种，其中所述微米尺寸晶体质量占比小于或等于10％，此时1mm厚的所述玻璃陶瓷的可见光平均透过率在80％～90％。