[发明专利]一种玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种玻璃陶瓷及其制备方法，属于玻璃材料技术领域。该玻璃陶瓷，包括40‑80%SiO₂，5‑25%Al₂O₃，1‑15%Li₂O，0.5‑25%Na₂O，0.1‑1%K₂O，0‑5%B₂O₃。本发明还提出一种玻璃陶瓷的制备方法，包括：S1、将前体玻璃升温至T1并保温，T1为540‑580℃；S2、将前体玻璃降温至T2保温，T2为480‑560℃，T1＞T2；S3、重复步骤S1‑S2，继续将前体玻璃升温至T3并保温，T3为560‑650℃，T3＞T1＞T2；S4、继续将步骤S3处理后的所述前体玻璃升温至700‑800℃并保温得到所述玻璃陶瓷。该玻璃陶瓷具有微观分层次结构和优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及玻璃材料技术领域，具体涉及一种玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着移动电子装置如笔记本电脑、便携式导航仪、智能手机等向着更轻并且功能更强大的趋势发展，人们对其依赖性越来越高。使用频率的增加进而又对电子装置的封装或外壳材料提出了更高的要求，即将封装或外壳材料制造的更轻更薄，同时又将封装或外壳材料制造的更硬更牢固。

含有大量晶体的玻璃陶瓷（即微晶玻璃）通过延长微裂纹的生长路径，能大大提高材料的抗折强度和断裂韧性。玻璃陶瓷通常是对前体玻璃（母体玻璃）进行晶化热处理，使母体玻璃中生长出尺寸均一的各种晶体，无论晶体形貌是什么形貌，一般都可以起到增强的作用。并且某些体系的玻璃陶瓷还可以进行化学强化，在玻璃陶瓷表面产生一层压应力，这层压应力可抑制微裂纹的生长，进一步提高材料的机械性能。

在自然界的材料中，有证据表明微观分层次结构可以提高材料和系统的力学性能，珍珠质或珐琅质材料的断裂韧性都证明了这一点。然而，目前实用的玻璃陶瓷，无论透明与否，都呈现为玻璃陶瓷中的晶粒尺寸均一，且在基体中均匀分布，很难得到力学性能优异，具有微观分层次结构的玻璃陶瓷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种玻璃陶瓷及其制备方法，解决现有技术中很难得到具有微观分层次结构的玻璃陶瓷的技术问题，使力学性能进一步提高。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种玻璃陶瓷，按照质量百分比计算，包括40-80%SiO₂，5-25%Al₂O₃，1-15%Li₂O，0.5-25%Na₂O，0.1-1%K₂O，0-5%B₂O₃，0-1%ZnO，0-1%CaO，0-1%MgO，0-1%BaO，2-6%P₂O₅，2-6%ZrO₂，0.1-1%SnO₂，质量百分比之和为100%；所述玻璃陶瓷的断裂韧性≥1.0Mpa·m^1/2，杨氏模量≥100Gpa。

进一步地，所述玻璃陶瓷具有两个以上的微观层级结构；所述微观层级结构包括由三维连通状的骨架支柱形成的较高层级结构，所述较高层级结构的直径为50-200nm；所述微观层级结构还包括由晶粒和/或非晶颗粒连接形成的较低层级骨架结构，所述较低层级骨架结构的直径为5-100 nm；在所述较高层级结构的空隙中填充有玻璃相。

进一步地，所述玻璃陶瓷在360-450nm波段的平均透过率≥88%，在400-1000nm波段的平均透过率≥90%。

本发明还提出了一种玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、将前体玻璃按照1-10℃/min的速率升温至T1并保温，T1为540-580℃；

S2、将所述前体玻璃降温至T2保温，T2为480-560℃，T1＞T2；