锆质铝硅酸盐玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种锆质铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 锆质铝硅酸盐玻璃作为保护玻璃广泛应用于触摸屏、提款机、自助打印终端设备 以及3D电视，亦可应用于交通工具如航空器材、高铁机车等风挡用安全玻璃，其具有机械 强度高、耐磨损、耐冲击、化学稳定性好等特性，可以有效地防止产品表面的冲击和划伤损 害，延长产品使用寿命和增强使用效果。
[0003] 目前的锆质铝硅酸盐玻璃的制备大多涉及到利用As203、Sb20 3、Cl2或者F 2作为玻 璃的澄清剂，以尽可能除去玻璃中在气泡。但这种澄清剂会使最终得到的锆质铝硅酸盐玻 璃含有有毒有害的成分，如As、Sb等。这些物质是《关于限制在电子电器设备中使用某些有 害成分的指令》（简称R0HS)和《化学品注册、评估、许可和限制》（简称Reach)所限制的， 这使其在电子产业中应用受到一定限制。并且，目前的锆质铝硅酸盐玻璃制备时往往通过 提高澄清温度进一步使气泡缺陷较少，不仅能耗高，还会降低窑炉耐材的寿命。
[0004] 为了尽可能不含气泡或少含气泡并降低熔融温度和澄清温度，在合理使用玻璃澄 清剂的同时，必须对玻璃的组分进行合理设计。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种无毒无害、制备时熔融温度和澄清温度较低且气泡缺陷 较少的锆质铝硅酸盐玻璃及其制备方法。
[0006] 一种锆质铝硅酸盐玻璃，按质量百分比计，包括如下组分：
[0007]
[0008]
[0009] 其中，所述K2O和Na2O的总质量百分比为12. 0~20. 0%，且所述K2O和Na2O的质 量比满足 0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ;
[0010] 所述CaO和MgO的总质量百分比彡12. 0%。
[0011] 在其中一个实施例中，所述TiOdPCeO2的总质量百分比彡1.0%。
[0012] 在其中一个实施例中，所述21〇2和41 203的质量比满足0.015彡21〇2/^120 3〈0.20。
[0013] 在其中一个实施例中，所述CaO和MgO的总质量百分比为6. 0~12. 0%。
[0014] 在其中一个实施例中，所述TiO2的质量百分比为0. 05~0. 6%。
[0015] 一种锆质铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：
[0016] 将石英砂、Na2C03、CaC03、KN03、K 2C03、NaN03、MgO、A1203、Ce0 2、SnO2、锆英砂、1102和 玻璃澄清剂进行混合得到混合物，将所述混合物于1400°C~1520°C下保温，使所述混合物 熔融，其中，所述玻璃澄清剂包括NH4NO3、Na2S04、CeOjP SnO 2;
[0017] 将熔融后的所述混合物升温至1520°C~1620°C进行澄清，得到玻璃液；
[0018] 使所述玻璃液成型，得到所述锆质铝硅酸盐玻璃，所述锆质铝硅酸盐玻璃按质量 百分比计，包括如下组分：Si025 5 . 0 ~68. 0% ;Α12035· 0 ~20. 0% ;Ca00 ~5. 0% ;Mg00 ~ 10. 0 % ;K201. 0 ~8. 0 % ;Na2010. 0 ~17. 0 % ;Ce020 . 01 ~2. 0 % JiO20.00 1 ~2. 0 % ; ZrO2O. 3 ~3.0% ;Sn020 . 01 ~L 5%及 Fe2O30.0 10 ~0.012%，其中，所述 K2O 和 Na2O 的质 量之和的百分比为12. 0~20. 0%，且所述K2O和Na2O的质量比满足0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ; CaO和MgO的质量之和的百分比彡12. 0%。
[0019] 在其中一个实施例中，所述使玻璃成型的方法为浮法成型。
[0020] 在其中一个实施例中，还包括将所述锆质铝硅酸盐玻璃进行钢化，得到钢化锆质 铝硅酸盐玻璃的步骤，所述钢化的步骤为：
[0021] 将所述锆质铝硅酸盐玻璃放入温度为380 °C~450 °C的硝酸钾熔融液中处理0. 5 小时~8小时，得到所述钢化锆质铝硅酸盐玻璃。
[0022] 在其中一个实施例中，将所述锆质铝硅酸盐玻璃放入温度为380°C~450°C的硝 酸钾熔融液中处理〇. 5小时~8小时的步骤之前，还包括预处理的步骤，所述预处理的步骤 为将所述锆质铝硅酸盐玻璃于300°C下保温30分钟。
[0023] 上述锆质铝硅酸盐玻璃不含有Li20、B203、As 203、Sb203、F等有毒有害物质，能够广 泛应用于电子产业中。并且，上述锆质铝硅酸盐玻璃通过优化组分和配比，使得在制备时熔 融温度和澄清温度较低，且在较低的澄清温度下能够获得较佳的澄清效果，气泡缺陷较少。
【附图说明】
[0024] 图1为一实施方式的锆质铝硅酸盐玻璃的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0026] 一种锆质铝硅酸盐玻璃，按质量百分比计，包括如下组分：
[0027] Si0255 . 0 ~68. 0% ;Α12035· 0 ~20. 0% ;Ca00 ~5. 0% ;Mg00 ~10. 0% ;K201. 0 ~ 8. 0 % ;Na2010. 0 ~17. 0 % ;Ce020 . 01 ~2. 0 % JiO20.00 1 ~2. 0 % ;Zr020 . 3 ~3. 0 % ; SnO20.0 1~L 5%及Fe2O30.0 10~0.012%。其中，K2O和Na2O的总质量百分比为12.0~ 20. 0 %，且K2O和Na2O的质量比满足0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ;CaO和MgO的总质量百分比 < 12. 0%〇
[0028] SiO2是重要的玻璃形成氧化物，其硅氧四面体的结构形成不规则的连续网络，构 成玻璃的骨架，而且能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等。但SiO2是较难熔化 的物质，因此Si(V#量有其最佳值。在锆质铝硅酸盐玻璃中，若含量低于55. Owt. %，成形 和耐化学性会降低，有结晶化趋势；含量超过68. Owt. %，玻璃熔化和澄清温度会更高，并 且粘度上升，难以使玻璃均质，不适宜于浮法工艺制造。因此，3102的质量百分比为55. 0~ 68. 0%，优选为56. 0~64. 0%，更优选为58. 0~63. 0%。
[0029] Al2O3是中间体氧化物，参与网络起网络生成体作用，以及降低玻璃的结晶倾向，提 高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度和硬度。同时，Al2O3也是提高拉伸玻璃弹性模量 的必要成分，但是能增加玻璃粘度。如果Al2O3过多，软化点温度上升，就难以得到料性长的 玻璃，使浮法玻璃成型操作困难。玻璃中的Al3+倾向于形成[AlO4]网络，这比[SiO 4]网络 要大得多，留下较大的孔作为离子扩散的通道，因此玻璃中高的Al2O3含量将促进Na+oK+ 的离子交换，有助于离子交换过程在较低的温度及较短的时间下进行，如370°C~430°C， 0. 5h~8h。然而，如果Al2O3含量大于20. 0%，增大了玻璃的结晶化趋势和粘度，因而必须 避免。因此，Al2O3的质量百分比为5.0~20. 0%，优选为5.0~18. 0%，更优选10. 0~ 17. 0%〇
[0030] MgO是网络外体氧化物，当MgO的质量百分比不大于10. 0%时，有助于降低玻璃熔 点，改善均匀性，并增加抗水解性。并且，MgO也能使玻璃趋于稳定，提高玻璃的耐久性，防 止玻璃产生结晶，抑制玻璃中碱金属离子的移动，同时提高玻璃弹性模量。MgO的质量百分 比优选为3. 5~7. 0%，更优选为3. 9~6. 5%。
[0031] CaO与MgO引入后也能使硅氧四面体[SiO4]所形成的网络松弛、断裂，有利于降低 熔融温度，并且CaO与MgO在改善玻璃的机械强度、化学稳定性和热稳定性方面的作用优于 Na2O与K20。当