锂铝硅酸盐玻璃组合物、锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃制造领域，具体涉及一种锂铝硅酸盐玻璃组合物、锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、传统的着色玻璃受限于配方组成及工艺制度，难以形成可满足电子玻璃性能提升的内部网络结构及外部强化所需的组合物分布，导致传统着色玻璃难以应用于电子产品上。通过多步化学强化的锂铝硅玻璃，其力学性能够得到极大提升，已经被大量用作了移动电子设备后盖保护材料，各终端厂商期望锂铝硅玻璃在着色性能上有同样优异的表现。

2、但是玻璃着色的实现机理是非常复杂的化学过程，其着色成分与玻璃其它组合物成分之间有着复杂交互的影响关系，锂铝硅酸盐玻璃着色若依赖于简单引入着色剂，容易出现不期望的色泽差异，与制备前设计的色彩大相径庭。如：cr2o3引入普通的玻璃可以呈现绿色，但在公知的锂铝硅玻璃组成物中，由于碱性氧化物的增大，其常常形成黄绿色，且常以cr6+的形态存在于玻璃组合物中。按rohs《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》的规定，cr6+为危害物，不能应用于电子类产品，这对以绿色玻璃为后盖的配色设计提出挑战。同样的，对于以蓝色、粉色、紫色等各色玻璃后盖的配色设计，由于受多因素的影响极易出现离子价态或配位数的变化，在制程过程中易出现与所需配色设计的不匹配。着色金属离子的电子层结构、络合物的形成等是影响玻璃颜色的主要因素，保证着色金属离子的价态维持稳定也即保证了电子层结构和形成的络合物稳定。

3、然而目前在着色的锂铝硅酸盐玻璃制备过程中，难以做到使着色金属离子的价态维持稳定，易出现与所需配色设计不匹配的现象。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种锂铝硅酸盐玻璃组合物、锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法，旨在解决目前在着色的锂铝硅酸盐玻璃制备过程中难以做到使着色金属离子的价态维持稳定，易出现与所需配色设计不匹配的现象的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种锂铝硅酸盐玻璃组合物，包括：65mol％～69mol％的sio2，9mol％～13mol％的al2o3，0.5mol％～1.1mol％的zro2，15mol％～24.05mol％的r2o，0.7mol％～2mol％的mgo，

3、0.02mol％～1mol％的着色金属氧化物，0mol％～0.58mol％的b2o3，0mol％～1mol％的p2o5，其中，所述r2o为碱金属氧化物，所述着色金属氧化物包括mno2、cr2o3、co2o3、cuo、v2o3、er2o3、nd2o3中的至少一种，所述锂铝硅酸盐玻璃组合物中，r2o、mgo、sio2、zro2、p2o5以及b2o3的摩尔比满足0.24≤(n1[r2o]+n2[mgo])/(n3[sio2]+n4[zro2]+2n5[p2o5]

4、+1.5n6[b2o3])≤0.34，其中n1、n2、n3、n4、n5、n6为其对应组分的摩尔百分数。

5、可选地，所述r2o包括6mol％～11mol％的na2o、9mol％～12.5mol％的li2o、0mol％～0.55mol％的k2o。

6、可选地，以摩尔百分比计，所述着色金属氧化物包括：不大于0.5mol％的mno2、不大于0.15mol％的cr2o3、不大于0.05mol％的co2o3、不大于1mol％的cuo、不大于0.5mol％的v2o3、不大于1mol％的er2o3、不大于0.5mol％的nd2o3中的至少一种。

7、可选地，r2o、mgo、b2o3、al2o3以及zro2的摩尔比满足1.21≤(n1[r2o]+n2[mgo]+n6[b2o3])/(n7[al2o3]+n4[zro2])≤2.35，其中n7为其对应组分的摩尔百分数。

8、为实现上述目的，本发明提出一种锂铝硅酸盐玻璃，所述锂铝硅酸盐玻璃包括上述的锂铝硅酸盐玻璃组合物。

9、可选地，所述锂铝硅酸盐玻璃中的着色金属离子的价态包括mn3+、cr3+、co2+、cu2+、v3+、er3+、nd3+的至少其中之一。

10、可选地，所述锂铝硅酸盐玻璃的厚度为0.4mm～3mm；和/或，所述锂铝硅酸盐玻璃的l*值≥45。

11、可选地，所述锂铝硅酸盐玻璃的表面cs≥750mpa；和/或，cs-30≥105mpa；和/或，doc为0.15*t～0.21*t mm；和/或，维氏硬度≥680kgf/mm2；和/或，4pb＞700n/mm2；和/或，在频率2.4ghz范围内，所述锂铝硅酸盐玻璃的介电常数为6～7；和/或，所述锂铝硅酸盐玻璃的砂纸跌落高度＞160cm。

12、可选地，所述锂铝硅酸盐玻璃呈现绿色、蓝色、粉色、紫红色、紫色中的至少一种颜色。

13、为实现上述目的，本发明提出一种锂铝硅酸盐玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将上述的锂铝硅酸盐玻璃组合物混合、熔融、澄清、均化，得到锂铝硅酸盐玻璃液；将所述锂铝硅酸盐玻璃液通过铂金流料管成型，得到锂铝硅酸盐玻璃块；将所述锂铝硅酸盐玻璃块退火、切片、磨抛后，得到锂铝硅酸盐玻璃。

14、可选地，在“将所述锂铝硅酸盐玻璃液通过铂金流料管成型，得到锂铝硅酸盐玻璃块”的步骤中，所述铂金料管的出料口温度高于所述锂铝硅酸盐玻璃组合物的液相线温度50℃～100℃，得到不发生析晶的锂铝硅酸盐玻璃块。

15、可选地，在“将所述锂铝硅酸盐玻璃块退火、切片、磨抛后，得到锂铝硅酸盐玻璃”的步骤后，还包括对所述锂铝硅酸盐玻璃进行化学强化；所述化学强化包括第一步强化和第二步强化，所述第一步强化包括在含有nano3和kno3的第一熔盐中进行离子交换，所述第一熔盐中na+和k+的摩尔比为2～5，所述第二步强化包括在含有kno3的第二熔盐中进行离子交换。

16、为实现上述目的，本发明提出一种有色玻璃制品，适用于移动电子设备的保护件，包括上述的锂铝硅酸盐玻璃或上述的锂铝硅酸盐玻璃的制备方法得到的锂铝硅酸盐玻璃。

17、本发明的有益效果：本发明提供的锂铝硅酸盐玻璃组合物，通过对玻璃组合物的各成分及配比进行设计，并控制各组分的摩尔比满足0.24≤(n1[r2o]+n2[mgo])/(n3[sio2]+n4[zro2]+2n5[p2o5]+1.5n6[b2o3])≤0.34，有利于离子稳定，能够有效避免着色金属离子在受玻璃组合物中碱性氧化物与酸性氧化物的相互影响，进而避免在亚稳状态下发生价态变化导致最终制备的锂铝硅酸盐玻璃色泽差异，利用本发明提供的锂铝硅酸盐玻璃组合物能够制备得到颜色准度高的着色锂铝硅酸盐玻璃，使玻璃准确呈现绿色、蓝色、粉色、紫红色及紫色。

技术特征：

1.一种锂铝硅酸盐玻璃组合物，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的锂铝硅酸盐玻璃组合物，其特征在于，所述r2o包括6mol％～11mol％的na2o、9mol％～12.5mol％的li2o、0mol％～0.55mol％的k2o。

3.如权利要求1所述的锂铝硅酸盐玻璃组合物，其特征在于，以摩尔百分比计，所述着色金属氧化物包括：

4.如权利要求1所述的锂铝硅酸盐玻璃组合物，其特征在于，r2o、mgo、b2o3、al2o3以及zro2的摩尔比满足1.21≤(n1[r2o]+n2[mgo]+n6[b2o3])/(n7[al2o3]+n4[zro2])≤2.35，其中n7为其对应组分的摩尔百分数。

5.一种锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述锂铝硅酸盐玻璃包括如权利要求1至4中任意一项所述的锂铝硅酸盐玻璃组合物。

6.如权利要求5所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述锂铝硅酸盐玻璃中的着色金属离子的价态包括mn3+、cr3+、co2+、cu2+、v3+、er3+、nd3+的至少其中之一。

7.如权利要求5所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述锂铝硅酸盐玻璃的厚度为0.4mm～3mm；和/或，

8.如权利要求5所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述锂铝硅酸盐玻璃的表面cs≥750mpa；和/或，

9.如权利要求5所述的锂铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述锂铝硅酸盐玻璃呈现绿色、蓝色、粉色、紫红色、紫色中的至少一种颜色。

10.一种锂铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的锂铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，在“将所述锂铝硅酸盐玻璃液通过铂金流料管成型，得到锂铝硅酸盐玻璃块”的步骤中，所述铂金料管的出料口温度高于所述锂铝硅酸盐玻璃组合物的液相线温度50℃～100℃，得到不发生析晶的锂铝硅酸盐玻璃块。

12.如权利要求10所述的锂铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，在“将所述锂铝硅酸盐玻璃块退火、切片、磨抛后，得到锂铝硅酸盐玻璃”的步骤后，还包括对所述锂铝硅酸盐玻璃进行化学强化；

13.一种有色玻璃制品，适用于移动电子设备的保护件，其特征在于，包括如权利要求5～9任意一项所述的锂铝硅酸盐玻璃或如权利要求10～12任意一项所述的锂铝硅酸盐玻璃的制备方法得到的锂铝硅酸盐玻璃。

技术总结
本发明公开了一种锂铝硅酸盐玻璃组合物、锂铝硅酸盐玻璃及其制备方法，属于玻璃制造领域。锂铝硅酸盐玻璃组合物包括：65mol％～69mol％的SiO2，9mol％～13mol％的Al2O3，0.5mol％～1.1mol％的ZrO2，15mol％～24.05mol％的R2O，0.7mol％～2mol％的MgO，0.02mol％～1mol％的着色金属氧化物，0mol％～0.58mol％的B2O3，0mol％～1mol％的P2O5；所述R2O为碱金属氧化物，所述着色金属氧化物包括MnO2、Cr2O3、Co2O3、CuO、V2O3、Er2O3、Nd2O3中的至少一种。本发明提供的锂铝硅酸盐玻璃在制备过程中着色金属离子的价态维持稳定，能够得到颜色准度高的着色锂铝硅酸盐玻璃。

技术研发人员：王键,李要辉,王勇,徐兴军,陈发伟,候英兰
受保护的技术使用者：湖南旗滨新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15