一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，所述的玻璃中各化学组分的质量百分含量为：SiO250~70%，Al2O310~25%，Na2O10~20%，K2O0~3%，B2O30~5%，GeO21~5%，GaO20.1~3%，和至少一种选自SnO2、SO3、F和CeO2的澄清剂，上述四种成分其含量限定为：SnO20-0.2%，SO30-0.2%，F0-0.5%，CeO20-0.5%。利用本发明配方通过在高碱铝硅酸盐玻璃中加入一定量的氧化锗和氧化镓，再通过溢流下拉法生产的玻璃基板，经化学强化处理后的强化玻璃基板具有高的机械强度且玻璃基板难以挠曲、良好的耐化学性、低密度、适宜的膨胀系数、高的杨氏模量，可作为显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料。
【专利说明】-种含有氧化错和氧化嫁的锅枯酸盐玻璃
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃生产【技术领域】，涉及一种可作为显示产品的屏幕表面保护用玻璃 配方，具体地说是一种适合化学强化、含氧化错和氧化嫁的铅娃酸盐玻璃。
【背景技术】
[0002] 随着现代显示和触摸屏技术科技的发展，先进的平板显示智能产品层出不穷，如； 手机、液晶电视、液晶显示器、提款机、平面广告媒体机等，很多功能和交易都是通过手指或 笔触摸显示屏幕来完成，该就对触摸屏盖板玻璃提出更多的要求；（1)具有高的机械强度；
[2] 高杨氏模量；（3)低密度；（4)能够廉价且大量地供给；（5)气泡品质优异。
【发明内容】
[0003] 本发明为了顺应市场对触摸屏盖板玻璃的上述需求，提供了一种适合化学强化、 含氧化错和氧化嫁的铅娃酸盐玻璃，该玻璃可W用溢流下拉法生产成玻璃基板，然后经化 学强化处理后，得到机械强度好的玻璃基板，W满足作为显示产品的屏幕表面保护用玻璃 材料的需求。
[0004] 本发明采用的技术方案是；一种含有氧化错和氧化嫁的铅娃酸盐玻璃，关键在于： 所述的玻璃中各化学组分的质量百分含量为： Si〇2 50?70〇/〇， AI2O3 10 ?25〇/〇， 化 2〇 10 ?20〇/〇， 馬0 0 ?3〇/〇， B2O3 0 ?5%， Ge〇2 1 ?50/0， Ga〇2 0. 1 ?30/0， 和至少一种选自Sn〇2、S化、F和Ce化的澄清剂，上述四种成分其含量限定为： Sn〇2 〇-〇? 2%， SO3 0-0. 2%, F 0-0. 5%, Ce〇2 〇-〇? 5%。
[000引优选的，Ge化的质量百分含量为2"^4%。
[0006] 优选的，Ga化的质量百分含量为0? 5^2. 5%。
[0007] 优选的，B2O3的质量百分含量为广3%。
[000引优选的，馬0的质量百分含量为广2. 8%。
[0009] 优选的，Na^o的质量百分含量为13"16%。
[0010] 优选的，AI2O3的质量百分含量为12-15%。
[0011] 优选的，Sn化的质量百分含量为0? 05?0? 15%。
[001引优选的，S化的质量百分含量为0. 05?0. 150/0。
[0013] 优选的，F的质量百分含量为0. 05^0. 35%。
[0014] 优选的，Ce化的质量百分含量为0. 05?0. 35〇/〇。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明与W往专利相比，通过在高碱铅娃酸盐玻璃中，加入 一定量的氧化错和氧化嫁，不仅能提高玻璃的机械强度，降低玻璃的高温粘度，还能有利促 进化学强化处理中的离子交换，提高玻璃强化的效果。
[0016] 含氧化错和氧化嫁的高碱铅娃酸盐玻璃通过溢流下拉法生产的玻璃基板，经化学 强化处理后的强化玻璃基板具有高的机械强度且玻璃基板难W挽曲、良好的耐化学性、低 密度、适宜的膨胀系数、高的杨氏模量，可作为显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料。
[0017] 利用本发明配方制得的玻璃在420-46(TC的KN03烙融盐中进行5小时W上的化学 强化处理，在表面形成的压应力都在SOOMpa W上，压应力层的厚度在50 y m W上；而玻璃的 杨氏模量大于7〇Gpa，密度小于2. 50 g/cm3,能够通过溢流下拉法做成0. 5^2mm的玻璃基板， 经化学强化后，玻璃基板能适合用作触摸屏盖板玻璃。
【具体实施方式】
[0018] W下对本发明的玻璃配方中可含有的成分进行说明，各成分的含有率W重量百分 比表示。
[0019] Si化是形成玻璃骨架的主要成分，具有提高玻璃应变点、化学稳定性及玻璃的机 械强度，降低玻璃的热膨胀系数和密度。当含量在50% W下，玻璃化学稳定性不好，但当含 量超过70%，玻璃的高温粘度增加，使玻璃烙制温度过高，烙化困难。为了得到高的杨氏模 量、适于快速化学强化的玻璃，Si〇2比例限定为50-70%。
[0020] Ge化是玻璃形成体，可W提高玻璃的弹性模量，增加化+、K+离子交换速度和应变 深度，提高玻璃强度，但是，原料本身的成本高，另外，大量含有耐失透性恶化，W其含量限 定为1?5%，其优选范围为2?4%。
[0021] Ga〇2可W降低液相温度，提高玻璃烙解性，提高玻璃化学性能，但是，原料本身的 成本高，另外，大量含有耐失透性恶化，因此将其限定为0. 1-3%，优选范围为0. 5^2. 5%。
[0022] Al,化是中间体氧化物，提高玻璃硬度和机械强度、提高玻璃的化学稳定性并可W 加速玻璃表面的离子交换。当含量在10% W下，离子交换效果不好，玻璃的化学稳定性不 化当Al2〇3含量超过25%，玻璃粘度增加，抗失透性能变差。因此，Al2〇3的含量为10-25%， 更优选含量为12-15%。
[0023] Bs化是用于提高玻璃的烙融性、降低玻璃的粘度W及有利于玻璃澄清的成分。当 含量超过5%，会使玻璃的分相倾向增加和测挥发量增加，难W实现玻璃的均质化，不利于提 高玻璃的稳定性，同时会降低玻璃的离子交换速度。其含量限定为0-5%，优选1-3%。
[0024] 化2〇是离子交换成分，同时还能降低玻璃烙融温度，改善玻璃的析晶倾向，提高玻 璃的烙融性及成形性，改善玻璃的耐失透性。Na2〇的含有率不足10%的时，离子交换性能 差，强化效果弱。当化2〇的含有率超过20%时，则玻璃的热膨胀系数过大，化学稳定性和耐 热冲击性降低。因此，将化2〇含量限定为10-20%，优选13-16%。
[0025] 馬0能降低玻璃高温粘度，使玻璃的烙融性及成形性提高，且在与化+离子交换时 通过互扩散提高化学强化中的离子交换速度来获得所需的压应力和加深压应力层的深度， 还能改善玻璃耐失透性。当馬0的含量超过3%时，会阻碍离子交换速度，影响强化效果。因 此，将馬0含量下限为0% W上，不仅能够提高蚀刻速率，还能够缩短离子交换处理的时间， 限定为0-3%，优选1-2. 8〇/〇。
[0026] 为提高玻璃的烙制质量，消除玻璃的气体夹杂物，除上述成分外，本发明的组合物 中还含有至少一种选自Sn02、S03、F和Ce02的澄清剂，其含量限定为；Sn化〇-〇. 2, SO3 〇-〇? 2, F 〇-〇? 5, Ce〇2 〇-〇? 5。
[0027] 具体实施时；按表1、表2中所列的各个实施例称量各氧化物、碳酸盐和硝酸盐等 常用原料，充分混合后加入笛金巧巧内，在1580-162(TC温度下烙化、澄清10小时，将烙融 玻璃液德注入预热后的不镑钢铸铁磨具内，成形为规定的板状玻璃制品，然后将玻璃在退 火炉中600-65(TC退火1小时，随后W 1-5C /min的降温速度降温到450-55(TC，然后关闭 电源随炉冷却到室温。
[002引将本发明所得到的玻璃进行研磨和抛光，加工成50X50X Imm的规格的玻璃试 样，在温度43CTC的KN03烙盐中，化学强化时间5小时，进行离子交换处理，使玻璃表面的化 离子与上述处理液中的K离子进行离子交换，得到化学钢化玻璃。将玻璃块加工成各种所 需的试样用于性能测试，表1、表2中详细列出了各实施例和对比例氧化物组成（wt%)及对 应的玻璃性能。
[0029] 其中玻璃密度P采用阿基米德法测定；20-40(TC的热膨胀系数采用膨胀计测量， W平均膨胀系数表示；玻璃的退火点和应变点采用化ton ANS-800测试；玻璃的软化点采 用化ton SP-IlOOA测定；玻璃的高温粘度采用化ton RSV-1600测定，由化Icher (也称为 VFT公式）计算得到工作点T，、Tm ;折射率n。采用阿贝折射仪测量；可见光透光率采用分光 光度计测量；表面应力仪FSM-6000LE测定化学强化后玻璃的表面压应力和压应力层厚度。
[0030] 表 1
【权利要求】
1. 一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：所述的玻璃中各化学组分 的质量百分含量为： Si02 50?70%， A1203 10?25%， Na20 10?20%， K20 0?3%， B203 0?5%， Ge02 1 ?5%， Ga02 0? 1 ?3%， 和至少一种选自Sn02、S03、F和Ce02的澄清剂，上述四种成分其含量限定为： Sn02 0-0 . 2%, S03 0-0. 2%, F 0-0. 5%, Ce02 0_0. 5%〇
2. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：Ge02的质量百分含量为2?4%。
3. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：Ga02的质量百分含量为0. 5~2. 5%。
4. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：B203的质量百分含量为1~3%。
5. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：K20 的质量百分含量为1~2. 8%。
6. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：Na20的质量百分含量为13?16%。
7. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：A1203的质量百分含量为12-15%。
8. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：Sn02的质量百分含量为0. 05?0. 15%。
9. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：S03的质量百分含量为〇. 05~0. 15%。
10. 根据权利要求1所述的一种含有氧化锗和氧化镓的铝硅酸盐玻璃，其特征在于：F 的质量百分含量为〇. 05?0. 35%，Ce02的质量百分含量为0. 05?0. 35%。
【文档编号】C03C3/112GK104326664SQ201310747648
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】田鹏, 李俊锋, 张广涛, 高强, 张言帅, 韩文梅 申请人:东旭集团有限公司