一种复合微晶玻璃及其制备方法与应用与流程

本发明属于盖板玻璃，尤其是一种复合微晶玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、盖板玻璃因透光性好、有利于5g信号传输和无线充电、可化学强化提高强度性能等诸多优点，成为手机等显示终端首选的保护材料。但持续提高盖板玻璃强度是用户追求的目标，锂铝硅盖板玻璃性能优良，但其强度提升空间有限。

2、微晶玻璃又称陶瓷玻璃，具有玻璃和陶瓷的双重特性。微晶玻璃中的晶相保障了其本征强度，同时微晶玻璃剩余的玻璃相还可进行化学强化，因此赋予微晶玻璃高强度、高硬度、高抗划伤能力。部分微晶玻璃兼具玻璃的高透光性，可用于手机等显示面板的保护玻璃。同时，微晶玻璃具有自然柔和的质感，可以通过成分和工艺控制，获取丰富多彩的颜色，因此，微晶玻璃应用于手机背板市场的趋势初显。

3、目前，研究较多的las系透明微晶玻璃兼具良好透光性、强度高、可化学强化的特性，但原材料成本高。市场上多用浇注法生产微晶盖板玻璃，微晶玻璃加工难度大、特别是手机用盖板多数是3d形式，其加工成本更高。目前，微晶玻璃盖板仅限于高端产品应用，限制了在移动电子设备中使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种复合微晶玻璃及其制备方法与应用。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种复合微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

4、分别制备芯层玻璃液和覆盖层玻璃液；

5、将芯层玻璃液降温至成型温度，预成型为芯层玻璃；

6、芯层玻璃从若干覆盖层玻璃装置中间穿过，覆盖层玻璃液融合到芯层玻璃的表面；

7、高温状态下，将融合后的玻璃拉薄，形成复合微晶玻璃前体；

8、对复合微晶玻璃前体降温后进行核化、晶化和退火处理，形成复合微晶玻璃。

9、进一步的，所述芯层玻璃液的制备过程为：按氧化物基准的摩尔百分比表示，将60～75mol％的sio2、5～15mol％的al2o3、0～5mol％的b2o3、2～20mol％的碱金属氧化物r2o和0.1～0.2mol％的澄清剂混合均匀，在1200～1700℃下熔融，澄清后形成芯层玻璃液。

10、进一步的，所述覆盖层玻璃液的制备过程为：按氧化物基准的摩尔百分比表示，将60～75mol％的sio2、2～25mol％的碱金属氧化物r2o、3～10mol％的al2o3、0～2mol％的p2o5、0～2mol％的zro2、0～2mol％的tio2和0～0.1的sno混合均匀，在1200～1650℃下熔融，澄清后形成覆盖层玻璃液；

11、或者，按氧化物基准的摩尔百分比表示，将60～75mol％的sio2、15～22mol％的al2o3、2～5mol％的na2o、10～15mol％的li2o、2～5mol％的p2o5或b2o3、1～3mol％的zro2和0～0.5mol％的澄清剂混合均匀，在1200～1650℃下熔融，澄清后形成覆盖层玻璃液。

12、进一步的，所述芯层玻璃液和覆盖层玻璃液的制备过程中，还加入碱土金属氧化物ro，所述碱土金属氧化物中的r为碱土金属mg、ca、ba和sr中的至少一种；

13、按氧化物基准的摩尔百分比表示，所述碱土金属氧化物ro的摩尔百分比为0～5mol％。

14、进一步的，所述碱金属氧化物r2o中的r为i族金属中的至少一种；

15、所述澄清剂为sno2和sno中的一种或多种组合。

16、进一步的，所述覆盖层玻璃液的制备过程中，al2o3(mol％)与(r2o(mol％)+ro(mol％))的比值小于1，(sio2+al2o3+li2o+k2o+na2o)(mol％)与(tio2+p2o5+zro2)(mol％)的比值大于27。

17、进一步的，所述高温状态为950～1380℃，所述核化处理温度为700～750℃，核化时间为1～4h，所述晶化处理温度为750～900℃，晶化时间为2～24h。

18、一种所述制备方法制得的复合微晶玻璃，所述复合微晶玻璃为高温融合形成的三明治结构，所述三明治结构包括芯层玻璃和若干覆盖层玻璃，若干所述覆盖层玻璃在芯层玻璃相对的两表面对称覆盖，所述复合微晶玻璃最外层覆盖玻璃为微晶玻璃。

19、进一步的，所述芯层玻璃的热膨胀系数大于覆盖层玻璃，所述热膨胀系数差值大于20x10-7/℃，所述覆盖层玻璃的热膨胀系数由内向外各层依次递减；

20、所述芯层玻璃中大半径碱金属离子浓度大于覆盖层玻璃，所述覆盖层玻璃中小半径碱金属离子浓度大于芯层玻璃，高温状态下，芯层玻璃与覆盖层玻璃间产生离子交换。

21、所述的复合微晶玻璃在层叠玻璃制品中的应用。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明提供一种复合微晶玻璃的制备方法，将制备的芯层玻璃液预成型为芯层玻璃；将制备的覆盖层玻璃液在高于传统的溢流成型温度条件下，流过砖尖附着、熔融贴合到芯层玻璃表面，避免覆盖层玻璃析晶。精密控制形成的玻璃温度，进而通过下拉、横拉方式拉薄，形成复合微晶玻璃前体，经降温、核化、晶化、退火后形成复合微晶玻璃。本发明避免了溢流法制备微晶玻璃产生析晶问题，制备方法简单，制备过程易操作，加工难度小，加工成本低。本发明制备的复合微晶玻璃原材料成本低廉，可通过化学强化、模压成型制备适用于显示器件的保护盖板；也可制作复合微晶玻璃板材，再通过激光切割、加工制备保护部件，具有广阔的应用前景。

24、本发明还提供一种复合微晶玻璃，芯层玻璃为高膨胀系数玻璃，在高温状态下，玻璃芯层的表面覆盖低膨胀系数的覆盖层玻璃，融合形成三明治结构。芯层玻璃中大半径碱金属离子浓度大于覆盖层玻璃，覆盖层玻璃中小半径碱金属离子浓度大于芯层玻璃，高温状态下，芯层玻璃与覆盖层玻璃的接触面可以离子交换，在覆盖层玻璃中产生压应力。

25、进一步的，复合微晶玻璃前体的模压成型、核化、晶化处理可在成型后的降温、退火过程中完成，使得复合微晶玻璃的制备效率提高，制备过程中能源消耗减少，且制成的复合微晶玻璃翘曲大幅减小，提高了产品质量。

技术特征：

1.一种复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述芯层玻璃液的制备过程为：按氧化物基准的摩尔百分比表示，将60～75mol％的sio2、5～15mol％的al2o3、0～5mol％的b2o3、2～20mol％的碱金属氧化物r2o和0.1～0.2mol％的澄清剂混合均匀，在1200～1700℃下熔融，澄清后形成芯层玻璃液。

3.根据权利要求1所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述覆盖层玻璃液的制备过程为：按氧化物基准的摩尔百分比表示，将60～75mol％的sio2、2～25mol％的碱金属氧化物r2o、3～10mol％的al2o3、0～2mol％的p2o5、0～2mol％的zro2、0～2mol％的tio2和0～0.1的sno2混合均匀，在1200～1650℃下熔融，澄清后形成覆盖层玻璃液；

4.根据权利要求1所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述芯层玻璃液和覆盖层玻璃液的制备过程中，还加入碱土金属氧化物ro，所述碱土金属氧化物中的r为碱土金属mg、ca、ba和sr中的至少一种；

5.根据权利要求2或3所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述碱金属氧化物r2o中的r为i族金属中的至少一种；

6.根据权利要求3所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述覆盖层玻璃液的制备过程中，al2o3(mol％)与(r2o(mol％)+ro(mol％))的比值小于1，(sio2+al2o3+li2o+k2o+na2o)(mol％)与(tio2+p2o5+zro2)(mol％)的比值大于26。

7.根据权利要求1所述的复合微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述高温状态为950～1380℃，所述核化处理温度为700～750℃，核化时间为1～4h，所述晶化处理温度为750～900℃，晶化时间为2～24h。

8.一种权利要求1～7任一项所述制备方法制得的复合微晶玻璃，其特征在于，所述复合微晶玻璃为高温融合形成的三明治结构，所述三明治结构包括芯层玻璃和若干覆盖层玻璃，若干所述覆盖层玻璃在芯层玻璃相对的两表面对称覆盖，所述复合微晶玻璃最外层覆盖玻璃为微晶玻璃。

9.根据权利要求8所述的复合微晶玻璃，其特征在于，所述芯层玻璃的热膨胀系数大于覆盖层玻璃，所述热膨胀系数差值大于20x10-7/℃，所述覆盖层玻璃的热膨胀系数由内向外各层依次递减；

10.权利要求8或9所述的复合微晶玻璃在层叠玻璃制品中的应用。

技术总结
本发明公开了一种复合微晶玻璃及其制备方法与应用，包括以下步骤：分别制备芯层玻璃液和覆盖层玻璃液；将芯层玻璃液及其成型装置设置在覆盖层玻璃液溢流装置上方，芯层玻璃从覆盖层玻璃溢流装置中间穿过并在两表面覆盖覆盖层玻璃；高温状态下，覆盖层玻璃融合在芯层玻璃表面，设置n个覆盖层玻璃液溢流装置，可制备2n+1层玻璃，拉薄，形成复合微晶玻璃前体；将复合微晶玻璃前体降温、核化、晶化和退火处理，形成复合微晶玻璃。复合微晶玻璃可通过化学强化增强、增韧。本发明的复合微晶玻璃原材料成本低廉，复合微晶玻璃部件加工成本低廉，可通过模压成型良好地适用于显示器件保护盖板，也可激光切割、加工，市场前景广阔。

技术研发人员：刘映宙,仵小曦,李春风,马育飞,贾炜娟
受保护的技术使用者：彩虹集团(邵阳)特种玻璃有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15