[发明专利]微晶玻璃、强化微晶玻璃及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微晶玻璃、强化微晶玻璃及其制备方法，所述微晶玻璃包括以下质量百分比的组分：SiO₂ 60％‑70％、Al₂O₃ 18％‑24％、Li₂O 3％‑5％、Na₂O 0.5％‑3％、MgO 0.5％‑2％、B₂O₃ 1.2％‑3％、P₂O₅ 0.8％‑2％、ZnO 0.8％‑1.5％、ZrO₂ 1％‑3％、TiO₂ 1.8％‑4％、澄清剂0.15％‑0.5％；其中，83％＜SiO₂+Al₂O₃+ZrO₂≤88％、4％＜Li₂O+Na₂O＜7％，1.5≤MgO+ZnO＜3，4％＜P₂O₅+TiO₂+ZrO₂＜6％。对玻璃进行微晶化热处理，控制核化温度670～710℃，晶化温度760～820℃。通过对微晶玻璃组合物成分的设计及热处理工艺参数的限定，可制备出分布均匀，结晶度30％‑60％且具有纳米级超细颗粒(10‑50nm)的β‑石英固溶体晶体，其在大于560nm可见光波段处1mm厚度透过率＞90％，维氏硬度至少为630kgf/mm²，在后期进行离子交换强化后，其维氏硬度＞700kgf/mm²，DOC值＞100um，CS‑30＞90MPa。另外，微晶化热处理工艺总体耗时较短，可减少后期设备及能耗成本，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及微晶玻璃领域，特别涉及兼具高透过性及高强度的微晶玻璃、强化微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

对于智能手机、平板型PC以及其它光学设备等便携式电子设备，需使用后盖以保护内部电子器件。以往，用于后盖板保护材料通常使用金属，但金属后盖会严重影响信号的接受，随着5G通信时代的来临以及无线充电技术的逐渐成熟，金属材料后盖势必淘汰，而非金属材料中的玻璃和陶瓷将成为移动显示终端产品的首选。目前，后盖材料普遍采用的是经离子交换后的高铝硅酸盐玻璃，其原理是对高铝硅酸盐玻璃表面进行离子交换，使玻璃表层形成高压应力(Compressive Stress,简称CS)和一定深度的离子强化层(Depth ofLayer,简称DOL)，其在一定程度上可提高玻璃的表面硬度、抗冲击性能、耐划伤性能及耐损伤性能。但由于玻璃材料本身质地较脆，其强度仍不够高，使得其作为移动电子设备的外观保护材料时仍有所限制，而陶瓷材料具有高强度优势，但陶瓷材料的透过率较低，且其加工难度大，良品率较低，无法大规模应用。

微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是通过在普通玻璃配方中引入成核剂或调整配方中氧化物配比组成，使基础玻璃在后续的热处理工艺中形成一种或多种结晶相，结晶相与玻璃相共存于玻璃体内，形成多相晶体材料。其既有玻璃的高透过性又具有陶瓷的高强度性。可提高玻璃的平均硬度、断裂韧性等性能；此外，微晶玻璃中的微晶相可以阻碍微裂纹扩展路径，有利于玻璃的抗划伤、抗冲击及抗跌落等性能的整体提升。

另外，由于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。微晶玻璃的透过率受晶粒尺寸大小及晶相与玻璃相折射率比率的影响，晶粒尺寸越小、折射率比率越接近，其透过率越大。因此，在开发用于盖板的微晶玻璃时必须要控制晶粒尺寸的大小以及制备与玻璃相折射率相近的晶相成分。

专利CN110143759A提供一种以二硅酸锂(Li₂Si₂O₅)为主晶相的微晶玻璃，该方法虽可提高玻璃的强度，但由于二硅酸锂是一种枝状晶体结构，其尺寸较大且交叉穿刺在玻璃相中，很容易导致玻璃失透及玻璃体结晶的不均匀性，增加后期化强的难度及导致化强的不均匀，从而影响性能。