[发明专利]一种适用于一步法离子交换工艺的玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于一步法离子交换工艺的玻璃及其制备方法，按质量百分比计，所述玻璃包括：60％～72％的SiO₂，8％～20％的Al₂O₃，11％～17％的Na₂O，1％～6％的K₂O，1％～4％的MgO，1.5％～6％的CaO，0.1％～2％的B₂O₃以及0.1％～2％的ZrO₂。本发明实施例提供的玻璃适用于一步法离子交换工艺，在化学强化时间较短的情况下仍具有合理的离子交换效率，使玻璃具备优良的抗力学冲击性能、表面硬度。

技术领域

本发明涉及强化玻璃制造技术领域，特别涉及一种适用于一步法离子交换工艺的玻璃及其制备方法。

背景技术

随着经济水平的提高以及科学技术的迅速发展，人们对消费类电子产品的性能追求也不断提高。以智能手机为代表的电子产品普及度不断提高，产品迭代更新迅速，手机屏幕也越来越大，但抗摔抗划伤性能依然是消费者关注的焦点。人们在更新自己的手机时，往往希望对屏幕采取更多的保护措施，鉴于更换屏幕的成本较高，越来越多的消费者会采用钢化玻璃保护贴来对手机屏幕提供更高的保护，同时使手机的整体抗摔抗划伤能力得到进一步提升。

与传统树脂贴膜相比较，钢化玻璃保护贴具有更好的耐磨特性，其维氏硬度达到了600HV以上。其强化原理与手机盖板玻璃相同，通过离子交换法进行化学强化，使玻璃表面形成压应力，从而提高了玻璃自身的抗机械冲击性能。目前，市场上的钢化玻璃保护贴的价格从几元到上百元不等，厚度主要有0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.30mm，性能越优，厚度越薄，价格也相应更高，产品尺寸规格有2D、2.5D、3D、全贴、半贴软边等，功能繁多，诸如：抗蓝光、抗指纹、防窥、丝印、磨砂等。

虽然钢化玻璃保护贴的规格繁多、功能各异，但产品质量却参差不齐，大部分产品的核心机械性能往往难以令人满意。目前，市场上的钢化玻璃保护贴的玻璃组成主要有中铝钠钙和高铝硅两类，两者相比较，中铝钠钙系在机械和光学性能上处于劣势，但在成本和市场推广上存在优势。而主流高铝硅系原是作为手机盖板玻璃的首选材料，其主要存在的问题是性能过剩和成本高，影响了该系产品的市场推广。

即现有技术中，在钢化玻璃保护贴的玻璃系统方面主要采用中铝钠钙玻璃，其主流的组成范围大致为(以质量百分比计)65％～73％的SiO₂、3％～5％的Al₂O₃、9％～12％的Na₂O、0％～1％的K₂O、2％～6％的MgO、5％～8％的CaO、0～2％的ZrO₂。由于氧化铝含量不高，而且碱土金属含量较高，因此其离子交换性能并不突出，但熔化温度较低，产业化生产工艺中熔窑制备工艺难度小。中铝钠钙玻璃除了应用在低端的钢化玻璃保护贴领域以外，还主要应用于TN、STN等低端液晶显示的ITO玻璃等。

上述现有技术中涉及的中铝钠钙玻璃，为了使应力层深度高于10μm，需要强化时间高于4小时；使应力层深度高于15μm，需要强化时间高于6小时；若应力层深度高于20μm，需要强化时间高于8～9小时以上。而且强化温度必须高于420℃，且强化时间越长，表面压应力值越低，最终的产品的表面压应力值(CS)一般不足700MPa。若采用强化贴片厂商希望的工艺，例如强化时间2小时，强化工艺400℃，强化后应力层深度(DOL)一般不足6μm，表面压应力值一般不足800MPa，产品性能较差。