[發(fā)明專利]一種手機(jī)背板用高斷裂韌性微晶玻璃及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110205191.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN112851122B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭志鋼;袁堅(jiān);鄭偉宏;杜曉歐;張茂森;劉皓;薛瑞峰;史連瑩;陳暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北省沙河玻璃技術(shù)研究院;武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C10/00
• 分類號(hào): C03C10/00;C03C21/00;C03B32/02
• 代理公司: 河北知亦可為專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 張梅申

本發(fā)明涉及微晶玻璃技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種手機(jī)背板用高斷裂韌性微晶玻璃，包括：主晶相，質(zhì)量含量為30～60％，為硅堿鈣石，次晶相，質(zhì)量含量為5～10％，為硬硅鈣石、氟化鈣中的一種或兩種，其余為玻璃相；以質(zhì)量百分含量計(jì)，包括以下組分：50～63％SiO₂、1～5％Al₂O₃、15～20％CaO、6～12％Na₂O、2～6％K₂O、3～5％Li₂O、3～6％CaF₂、0～2％TiO₂、1～3％ZrO₂、0～3％Y₂O₃、3～7％B₂O₃、0～3％P₂O₅、0.1～0.5％Sb₂O₃。通過上述技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的微晶玻璃不能同時(shí)具備斷裂韌性和化學(xué)強(qiáng)化性的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微晶玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種手機(jī)背板用高斷裂韌性微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著5G時(shí)代的到來，作為重要的通訊工具智能手機(jī)已成為必不可少的部分，而玻璃/玻璃陶瓷材料是這些電子器件中不可或缺的部件之一。眾所周知，目前通用的鋁硅酸鹽高強(qiáng)玻璃在智能手機(jī)蓋板材料上占有非常重要的地位，而手機(jī)背板同樣作為重要構(gòu)件對(duì)手機(jī)起到防護(hù)。近年來，5G通訊和無線充電技術(shù)的需求，為降低以往金屬材料背板產(chǎn)生的電磁屏蔽效應(yīng)，高強(qiáng)度玻璃/微晶玻璃材料被視為手機(jī)后蓋材料的有力競(jìng)爭。由于背板對(duì)光學(xué)性能沒有要求，重點(diǎn)關(guān)注的是力學(xué)性能和電學(xué)性能。氧化鋯陶瓷可做手機(jī)背板，但其硬度高，加工極其困難，大大降低了其作為手機(jī)背板時(shí)的生產(chǎn)效率和良品率。相比之下，玻璃/微晶玻璃在制備方法和工藝上容易實(shí)現(xiàn)，且高斷裂韌性微晶玻璃硬度較低，容易加工成型，因此更適合用作手機(jī)背板。但是玻璃材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有較大的脆性，斷裂韌性一般為0.7MPa·m^1/2左右，不強(qiáng)化4PB強(qiáng)度一般為80～110MPa左右，強(qiáng)化后可以達(dá)到700MPa左右，但是仍然比較脆，耐摔性能不夠，手機(jī)跌落時(shí)破裂的可能性比較大。因此，如何提高玻璃斷裂韌性成為研究重點(diǎn)。

目前提高玻璃材料的強(qiáng)度的主要途徑就是采用化學(xué)強(qiáng)化的方法使玻璃表面形成比較大的壓應(yīng)力層和大的應(yīng)力層深度，從而增加玻璃的抗彎強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。現(xiàn)在幾大玻璃公司在設(shè)計(jì)玻璃組成時(shí)往往要結(jié)合化學(xué)強(qiáng)化，即組成要適合一步或二步或多步法化學(xué)強(qiáng)化法。例如玻璃組成同時(shí)引入Na和Li，在強(qiáng)化時(shí)用KNO₃和NaNO₃的混合熔鹽，Na離子和Li離子快速交換，且交換深度很大，K離子與Na離子交換，可以大大的增大表面壓縮應(yīng)力，這樣結(jié)合可以得到深的DOL和大的CS，能有效的控制玻璃表面裂紋的擴(kuò)展，從而使玻璃強(qiáng)化和沖擊及跌落性能明顯改善。但是，由于化學(xué)強(qiáng)化后的壓應(yīng)力層深度往往只有75-150μm左右，一旦玻璃表面的微裂紋突破這一壓應(yīng)力層深度，裂紋就會(huì)迅速在玻璃內(nèi)擴(kuò)展，造成玻璃碎裂。研究和實(shí)踐均表明，造成裂紋迅速擴(kuò)展的根本原因是玻璃的斷裂韌性太低，現(xiàn)有手機(jī)面板玻璃的斷裂韌性僅為0.69MPa·m^1/2左右，這也是一個(gè)常規(guī)玻璃的斷裂韌性數(shù)值，這種斷裂韌性不能有效阻止裂紋在玻璃內(nèi)的擴(kuò)展。因此，如果有一種材料及可以有效的化學(xué)強(qiáng)化同時(shí)具有足夠大的斷裂韌性值，那么就可以十分有效阻礙裂紋在玻璃內(nèi)部的開展，進(jìn)而大大降低了破碎的風(fēng)險(xiǎn)。

氧化鋯陶瓷可做手機(jī)背板，但其硬度高，加工極其困難，大大降低了其作為手機(jī)背板時(shí)的生產(chǎn)效率和良品率。