[发明专利]铝硅酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃及其制备方法，尤其是指一种适合于在后工序采用离子交换化学强化法增加超薄玻璃韧性的铝硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃材料越来越多的应用于电子、汽车、建筑等领域，其优越的表面硬度以及结构强度是玻璃材料的典型特征，但玻璃最大的缺点就是韧性不够，脆从而造成玻璃在收到外界机械以及冷热冲击时，很容易破裂。

普通钠钙硅玻璃是以Na-Ca-Si(钠钙硅)为骨干结构的，普通的Na-Ca-Si(钠钙硅)玻璃在420℃，8小时K-Na交换之后，其表面压应力值可以达到550Mpa，压应力层深度(也就是离子交换层深度)可以大约为8-12μm。玻璃表面的裂纹的深度可达15μm以上，离子交换后在普通钠钙硅玻璃表面形成的8-12μm表面压应力层不能将这些裂纹覆盖住，因此普通钠钙硅玻璃的安全性不高。玻璃的韧性如何，主要看玻璃在强化后表面压应力与压应力层深度的积分有多大，该值足够大时，则可以抵御外来的机械冲击和冷热冲击。因此，为了提高玻璃韧性，可以对玻璃进行以离子交换为手段的化学强化增韧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可被离子交换的以铝硅为骨干结构的铝硅酸盐玻璃及其制备方法，适合于低温离子交换(350-500℃)，离子交换后可强化本发明描述的玻璃。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种硅铝酸盐玻璃，其重量百分比组成为：55-70％的SiO₂，10-20％的Al₂O₃，8-25％的至少一种碱金属氧化物，所述碱金属氧化物中的碱金属离子为化学强化离子交换的离子提供来源，其余为添加剂。

本发明所要解决的另一技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种制备硅铝酸盐玻璃的方法，所述方法包括如下步骤：

称取重量百分比为55-70％的SiO₂，10-20％的Al₂O₃，8-20％的Na₂O，1-5％的K₂O，0-5％的Li₂O，0-5％的ZrO₂，0-5％的B₂O₃，0-5％的CaO，0-5％的MgO，0-1％的Sb₂O₃，0-2％的ZnO，0-1％的TiO₂₂并混合形成混合物；

将所述混合物放入坩埚中加热到1600-1800℃的温度下熔化，徐冷后浇注成型，在550-650℃的温度下退火即可得到硅铝酸盐玻璃。

相对于现有技术，本发明的具有以下优点：本发明所述的铝硅酸盐玻璃在离子交换后可产生的较大的表面压应力以及压应力层深度；较大的表面压应力可以大大提高玻璃抗冲击性和抗弯强度，从而提供玻璃的安全性；较大的压应力层深度，将提高玻璃的性耐性和在玻璃后续使用过程中的耐久性。此外，本发明的制备方法工艺简单、较低。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

通常的玻璃增韧方法有两种：对于大于3mm厚度以上的玻璃采用物理钢化法，对于小于3mm厚度的超薄玻璃采用采用离子交换化学强化法。本发明主要针对超薄玻璃，在后工序需要采用离子交换化学强化法来增加超薄玻璃韧性以提升抗冲击性能，离子交换的主要方法是使用外来的较大原子半径的K离子来交换玻璃内部较小原子半径的Na离子。本发明的硅铝酸盐玻璃按照其金属氧化物的重量百分比组成为：55-70％的SiO₂，10-20％的Al₂O₃，8-20％的Na₂O，1-5％的K₂O，0-5％的Li₂O，0-5％的ZrO₂，0-5％的B₂O₃，0-5％的CaO，0-5％的MgO，0-1％的Sb₂O₃，0-2％的ZnO，0-1％的TiO₂。

其中，SiO₂是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体[SiO₄]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。