[發明專利]微晶玻璃、強化微晶玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 202010146594.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111320392B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王鍵;林文成;黃小杰;張熊熊;陳招娣;洪立昕
• 申請（專利權）人: 科立視材料科技有限公司
• 主分類號: C03C10/12
• 分類號: C03C10/12;C03B32/02
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 黃以琳;施文武

本發明提供了一種微晶玻璃、強化微晶玻璃及其制備方法，所述微晶玻璃包括以下質量百分比的組分：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％、澄清劑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％。對玻璃進行微晶化熱處理，控制核化溫度670～710℃，晶化溫度760～820℃。通過對微晶玻璃組合物成分的設計及熱處理工藝參數的限定，可制備出分布均勻，結晶度30％?60％且具有納米級超細顆粒(10?50nm)的β?石英固溶體晶體，其在大于560nm可見光波段處1mm厚度透過率＞90％，維氏硬度至少為630kgf/mm²，在后期進行離子交換強化后，其維氏硬度＞700kgf/mm²，DOC值＞100um，CS?30＞90MPa。另外，微晶化熱處理工藝總體耗時較短，可減少后期設備及能耗成本，有利于工業化生產。

技術領域

本發明涉及微晶玻璃領域，特別涉及兼具高透過性及高強度的微晶玻璃、強化微晶玻璃及其制備方法。

背景技術

對于智能手機、平板型PC以及其它光學設備等便攜式電子設備，需使用后蓋以保護內部電子器件。以往，用于后蓋板保護材料通常使用金屬，但金屬后蓋會嚴重影響信號的接受，隨著5G通信時代的來臨以及無線充電技術的逐漸成熟，金屬材料后蓋勢必淘汰，而非金屬材料中的玻璃和陶瓷將成為移動顯示終端產品的首選。目前，后蓋材料普遍采用的是經離子交換后的高鋁硅酸鹽玻璃，其原理是對高鋁硅酸鹽玻璃表面進行離子交換，使玻璃表層形成高壓應力(Compressive Stress,簡稱CS)和一定深度的離子強化層(Depth ofLayer,簡稱DOL)，其在一定程度上可提高玻璃的表面硬度、抗沖擊性能、耐劃傷性能及耐損傷性能。但由于玻璃材料本身質地較脆，其強度仍不夠高，使得其作為移動電子設備的外觀保護材料時仍有所限制，而陶瓷材料具有高強度優勢，但陶瓷材料的透過率較低，且其加工難度大，良品率較低，無法大規模應用。

微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是通過在普通玻璃配方中引入成核劑或調整配方中氧化物配比組成，使基礎玻璃在后續的熱處理工藝中形成一種或多種結晶相，結晶相與玻璃相共存于玻璃體內，形成多相晶體材料。其既有玻璃的高透過性又具有陶瓷的高強度性。可提高玻璃的平均硬度、斷裂韌性等性能；此外，微晶玻璃中的微晶相可以阻礙微裂紋擴展路徑，有利于玻璃的抗劃傷、抗沖擊及抗跌落等性能的整體提升。

另外，由于電子產品對蓋板玻璃透明度的要求，所選用的微晶玻璃必須具有較高的透過率。微晶玻璃的透過率受晶粒尺寸大小及晶相與玻璃相折射率比率的影響，晶粒尺寸越小、折射率比率越接近，其透過率越大。因此，在開發用于蓋板的微晶玻璃時必須要控制晶粒尺寸的大小以及制備與玻璃相折射率相近的晶相成分。

專利CN110143759A提供一種以二硅酸鋰(Li₂Si₂O₅)為主晶相的微晶玻璃，該方法雖可提高玻璃的強度，但由于二硅酸鋰是一種枝狀晶體結構，其尺寸較大且交叉穿刺在玻璃相中，很容易導致玻璃失透及玻璃體結晶的不均勻性，增加后期化強的難度及導致化強的不均勻，從而影響性能。