[发明专利]化学强化用微晶玻璃、化学强化玻璃、其应用及电子设备

说明书

本申请实施例提供一种化学强化用微晶玻璃，以及由该微晶玻璃进行离子交换得到的化学强化玻璃。此外，本申请实施例还提供该化学强化玻璃的应用，以及一种包含该化学强化玻璃的电子设备。化学强化用微晶玻璃为含有ZrO₂晶体的钠铝硅酸盐玻璃，该微晶玻璃在可见光波段透明。该微晶玻璃的硬度、抗折强度、断裂韧性等性能较好，具有较好的抗划伤与抗跌落等性能。并且，该微晶玻璃可以进行化学强化，从而得到抗划伤与抗跌落等性能更佳的化学强化玻璃。

本申请要求于2019年03月25日提交中国国知局，申请号为201910230291.6，发明名称为“一种可化学强化的透明微晶玻璃及制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及玻璃技术领域，具体涉及一种化学强化用微晶玻璃，以及一种化学强化玻璃。此外，本申请还涉及化学强化玻璃的应用，以及一种电子设备。

背景技术

随着电子信息产业的迅速发展，手机、手环、平板电脑等电子产品日益成为日常生活的必需品。这些电子产品都具有包括了玻璃盖板的显示屏。传统玻璃脆性较大，并且表面容易产生微裂纹，使其实际的机械强度比理论的机械强度低2-3个数量级。即，玻璃的抗折强度、断裂韧性、表面硬度等性能均较低。因此，采用传统玻璃作为玻璃盖板的显示屏的抗划伤性能与抗跌落性能较差。

为提高玻璃的抗划伤与抗跌落性能，通常采用铝含量较高的碱铝硅酸盐玻璃。但是，提升碱铝硅酸盐玻璃中的铝含量，在改善玻璃的抗划伤与抗跌落性能的同时，也提升了玻璃熔融制造的难度。因此，单一提升碱铝硅酸盐玻璃中的铝含量难以更进一步提升玻璃的抗划伤与抗跌落等性能。

为进一步提升玻璃的抗划伤与抗跌落等性能，可以对玻璃进行强化，制备成强化玻璃。在玻璃表面引入表面压应力是一种对玻璃进行强化的常用方法。引入表面应压力的方法可以通过物理或者化学的方法来实现，故而可以分为物理强化法和化学强化法。其中，化学强化法也称为离子交换法，主要过程是将玻璃浸入到碱离子熔盐中进行离子交换。由于碱离子熔盐中的碱金属离子的半径比玻璃中的碱金属离子的半径更大，故而当两种碱金属离子经过离子交换之后，半径较大的碱金属离子在玻璃表面产生“挤塞”效应，从而在玻璃表面形成一定深度的压应力层。该压应力层能在一定程度上提高玻璃的表面硬度，抵消外来冲击，阻止微裂纹的扩展，从而提升玻璃的抗划伤与抗跌落等性能。

可化学强化的碱铝硅酸盐玻璃已经是目前电子产品的玻璃盖板的关键材料之一。通过对玻璃体系的优化设计以及化学强化，碱铝硅酸盐玻璃的表面硬度、抗折强度、断裂韧性性能等得到了较大的提升，但仍然难以满足实际应用的需求。

微晶玻璃(glass-ceramic)是一种由微晶相和玻璃相组成的、具有均匀致密结构的材料。一般地，可以在玻璃中加入某些成核物质，通过热处理等手段，使得玻璃内均匀地析出大量微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体，从而得到微晶玻璃。借助微晶相材料本身的力学性能，可以提高玻璃的平均硬度、抗折强度、断裂韧性等性能，从而调整玻璃的抗划伤和抗跌落等性能。此外，微晶玻璃中的微晶相可以偏转微裂纹扩展路径，也提升了玻璃的抗跌落性能。

针对电子产品对盖板玻璃透明度的要求，所选用的微晶玻璃必须具有较高的透过率。现有的合适的微晶玻璃体系主要有锂铝硅酸盐微晶玻璃、镁/锌铝硅酸盐微晶玻璃(尖晶石)等。这些体系的微晶玻璃中含有较高的铝含量，同时也具有微晶相，故而可以在一定程度上提升玻璃的抗划伤与抗跌落等性能。但是，这些体系的微晶玻璃中碱金属离子及Al³⁺离子可能会参与析晶。当碱金属离子及Al³⁺离子参与析晶时，会增加微晶玻璃进行离子交换(即化学强化)的难度，导致微晶玻璃的抗划伤与抗跌落等性能难以进一步提升。