[发明专利]一种具有低成本高压缩应力层的磷铝硅酸盐玻璃

说明书

本发明涉及玻璃材料技术领域，具体涉及一种具有低成本高压缩应力层的磷铝硅酸盐玻璃，包含：SiO₂ 65～75%；Al₂O₃ 8～16%；Na₂O 11～18%；K₂O 0～5%；P₂O₅ 1～4%；B₂O₃ 0～3%；ZnO 0～1%；SnO₂ 0～0.4%；其中，(CaO+MgO+SrO+BaO)≤0.1%；所述玻璃强化后离子交换层深≥60μm；所述玻璃的平均线热膨胀系数＜90×10^‑7/℃。在60℃草酸溶液中浸泡6hrs后单位面积重量损失率≤0.15mg/cm³。所述玻璃采用高SiO₂成分，降低MgO、ZnO、Li₂O、SnO₂等成分，实现低成本和高压缩应力层的优势。

技术领域

本发明涉及玻璃材料技术领域，具体涉及一种具有低成本高压缩应力层的无碱土金属氧化物的磷铝硅酸盐玻璃。

背景技术

铝硅酸玻璃通过化学强化处理后，使玻璃表层具有高表面压应力（CompressiveStress,简称CS）和形成一定深度的离子交换层（Depth of Layer,简称DOL），实现快速提高玻璃表面硬度、抗冲击性能、耐划伤性能和耐损伤性能，从而被广泛应用在触控显示产品最外层盖板保护材料。

一般玻璃表面产生的划痕深度一般在30μm～50μm，因此要求玻璃表面离子交换层深度达到60μm即可符合大部分应用场景对抗划伤和高强度盖板玻璃的要求。目前化学强化处理工艺普遍采用一步离子交换法和二步离子交换法。一步离子交换法主要在玻璃中引入高含量的氧化钠组成，用以提供足够Na⁺离子浓度和熔盐中K⁺进行交换，从而在玻璃表面产生表面压缩应力层。目前已商业化玻璃中离子交换后玻璃的DOL值均小于50μm，主要原因已商业化玻璃的受离子交换速度限制，玻璃需经过至少10小时离子交换才能达到50μm（已商业化玻璃经再重新退火处理），高强化时间明显降低生产效率，增加玻璃强化时间上的成本。

目前化学强化处理工艺已经从一步离子交换法（玻璃中Na⁺离子和熔盐中K⁺交换）逐步向两步离子交换法（首先进行玻璃中Li⁺离子和熔盐中Na⁺交换，再进行玻璃中Na⁺离子和熔盐中K⁺交换）发展，其主要目的在于提升离子交换层的深度DOL值，从而有效提升玻璃的耐损性能。通过双离子交换后，玻璃的离子交换层深度达到80μm或者更高，但该离子交换层深度80%以上深度主要来自于玻璃中Li⁺离子和熔盐中Na⁺交换形成，而玻璃中Na⁺离子和熔盐中K⁺交换交换层深度均在15μm以下，从而导致玻璃表面抗划伤能力降低。目前已经商业化的双两步离子交换的玻璃中均需含有氧化锂成分，而氧化锂采用的碳酸锂等原料引入而导致原料成本非常高，从而使得玻璃本身价格偏高，难以普及；此外含锂玻璃在进行离子强化过程中，锂离子对离子交换熔盐的副作用非常大，加速缩短含钠熔盐的使用寿命，从而提高盖板加工厂商的生产成本，因此两步离子交换玻璃虽然可以实现更高的离子交换层，但需要客户承担高昂的成本价格，同时也限制了两步离子强化玻璃的普及应用。目前仍没有一款产品具有低成本和高压缩应力层的玻璃产品。