一种着色化学强化玻璃及其制法和应用的制作方法

本发明涉及强化玻璃，具体涉及一种着色化学强化玻璃及其制法和应用。

背景技术：

1、近些年来，化学强化玻璃广泛应用于电子产品、便携式信息终端(pda)、平板终端等移动设备的显示装置的保护；特别是用于手机的显示保护盖和手机后盖。众所周知，化学强化玻璃具有深层拉伸应力以及表层压缩应力，进而可以具有良好的抗跌落性能、单体性能、抗冲击性能等。然而对于电子产品而言，在发生跌落后，玻璃产生的碎片较小会造成四处飞溅，进而造成安全隐患，并且电子产品的显示屏幕若破碎形成过小的碎片，则很难继续使用。

2、取决于玻璃的最终应用，希望化学强化玻璃表现高强度的同时、还具有高安全性以及也表现出相应的一些美学上的性能，如有利的色彩。

3、因此，现有技术存在化学强化玻璃既具有高强度使其具有高抗跌落性能的同时兼顾高安全性并还具有合乎需要的色彩。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种既具有高强度使其具有高抗跌落性能的同时兼顾高安全性并还具有合乎需要的色彩的着色化学强化玻璃。

2、具体来说，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种着色化学强化玻璃，所述着色化学强化玻璃是由基材玻璃通过化学强化得到，以摩尔百分比计，所述基材玻璃包括如下组分：

4、sio258.00～72.00mol％；

5、al2o38.00～15.00mol％；

6、b2o30.00～5.00mol％；

7、y2o31.00～8.00mol％；

8、la2o30.10-5.00mol％；

9、mgo 3.00～8.00mol％；

10、na2o 3.00～8.00mol％；

11、li2o 7.00～15.00mol％；

12、er2o30.50～2.00mol％；

13、和0.005-2.0mol％的添加剂；所述添加剂选自coo、ho2o3、mno、nd2o3、cr2o3中的一种或多种。

14、在本发明的一些实施方式中，所述基材玻璃在cie光源d65条件下，在0.7mm厚度下的cielab颜色色度指标为：l*的值为85.00～92.50，a*的值为1.00～8.00，b*的值为-11.00～6.00。

15、在本发明的一些实施方式中，所述添加剂选自coo、ho2o3或nd2o3中的一种或多种，所述基材玻璃在cie光源d65条件下，在0.7mm厚度下的cielab颜色色度指标为：l*的值为85.00～92.50，a*的值为3.00～8.00，b*的值为-11.00～0.00。

16、在本发明的一些实施方式中，所述添加剂为mno和/或cr2o3，所述基材玻璃在cie光源d65条件下，在0.7mm厚度下的cielab颜色色度指标为：l*的值为85.00～90.00，a*的值为1.00～8.00，b*的值为0.00～6.00。

17、在本发明的一些实施方式中，以摩尔百分比计，所述基材玻璃中er2o3、y2o3、mgo和al2o3各组分满足如下关系式：

18、0＜er2o3/(2.450×y2o3+1.620×mgo+1.078×al2o3)≤0.076。

19、在本发明的一些实施方式中，以摩尔百分比计，所述al2o3为9.00～12.00mol％；

20、和/或者，以摩尔百分比计，所述b2o3为0.60～1.00mol％；

21、和/或者，以摩尔百分比计，所述y2o3为1.40～3.00mol％；

22、和/或者，以摩尔百分比计，所述la2o3为0.60～1.50mol％；

23、和/或者，以摩尔百分比计，所述mgo为3.20～6.00mol％；

24、和/或者，以摩尔百分比计，所述na2o为4.00～7.50mol％；

25、和/或者，以摩尔百分比计，所述li2o为8.00～13.00mol％；

26、和/或者，以摩尔百分比计，所述er2o3为0.50～1.80mol％；

27、和/或者，以摩尔百分比计，所述基材玻璃中sio2+al2o3的和为大于等于72％，优选为72～76％。

28、在本发明的一些实施方式中，所述基材玻璃的ct_ldmax为48000mpa/mm～80000mpa/mm，优选为48000mpa/mm～70000mpa/mm。

29、在本发明的一些实施方式中，所述基材玻璃的杨氏模量≥80gpa，优选为80gpa≤杨氏模量≤100gpa。

30、在本发明的一些实施方式中，所述基材玻璃的分叉阈值为39000mpa/mm～60000mpa/mm，优选为39000mpa/mm～50000mpa/mm。

31、在本发明的一些实施方式中，所述基材玻璃的化学强化包括单步化学强化或多步化学强化。

32、在本发明的一些实施方式中，所述单步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述nano3的含量为30-100wt％。

33、优选地，所述单步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，优选所述混合盐浴中kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

34、进一步优选地，所述单步化学强化的温度为380-480℃，更优选所述单步化学强化的离子交换时间为5-10h。

35、在本发明的一些实施方式中，所述多步化学强化包括2步化学强化，其中，第一步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述nano3的含量为30-100wt％；第二步化学强化采用含有kno3的盐浴，优选所述kno3的含量为60-100wt％。

36、优选地，所述第一步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，nano3的含量为30-100wt％，kno3的含量为0-70wt％；所述第二步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

37、进一步优选地，所述第一步化学强化的温度为380-480℃，优选离子交换时间为3-10h。

38、更进一步优选地，所述第二步化学强化的温度为380-480℃，优选离子交换时间为1-5h。

39、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的cs_50为40mpa～120mpa，优选地，cs_50为60mpa～110mpa。

40、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的dol_0为0.14t≤dol_0≤0.25t，t为着色化学强化玻璃的厚度。

41、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的ct_ld为40000mpa/mm～60000mpa/mm，优选地，ct_ld值为40000mpa/mm～55000mpa/mm。

42、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的ct_ld值≤1.2倍所述基材玻璃的分叉阈值。

43、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃在0.7mm厚度下，采用120目砂纸进行抗砂纸跌落测试得到的平均抗砂纸跌落高度大于1.60m，优选为1.65～2.00m。

44、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的跌落破碎的碎片比例的平均值大于80％；

45、其中，所述跌落破碎的碎片比例的平均值是指将至少5片玻璃样品的跌落破碎的碎片比例之和除以玻璃样品的数量得到的值；

46、所述玻璃样品的跌落破碎的碎片比例是指每片玻璃样品在0.7mm厚度下，采用120目砂纸进行抗砂纸跌落测试后，筛余物的重量占玻璃样品的重量的比例；所述玻璃样品的重量为整机跌落前对玻璃样品进行称重的重量；所述筛余物的重量为玻璃样品跌落破碎后使用孔径为5.16mm的4目筛网进行过筛，取出筛余物进行称重的重量。

47、在本发明的一些实施方式中，所述着色化学强化玻璃的平均碎片垂直投影最大尺寸为4mm～35mm；

48、其中，所述平均碎片垂直投影最大尺寸是指将至少5片玻璃样品的碎片垂直投影最大尺寸平均值之和除以玻璃样品的数量得到的值；

49、所述玻璃样品的碎片垂直投影最大尺寸平均值是指每片玻璃样品在0.7mm厚度下，采用120目砂纸进行抗砂纸跌落测试后，所有垂直投影最大尺寸大于1mm的玻璃碎片的垂直投影最大尺寸的平均值。

50、第二方面，本发明提供一种如上述着色化学强化玻璃的制备方法，包括如下步骤：

51、(1)按照基材玻璃的组成选择原料各组分进行混合，熔化成型后，经过冷却、退火处理，得到基材玻璃；

52、(2)将基材玻璃进行化学强化得到含添加剂的着色化学强化玻璃。

53、在本发明的一些实施方式中，所述化学强化包括单步化学强化或多步化学强化。

54、在本发明的一些实施方式中，所述单步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述nano3的含量为30-100wt％。

55、优选地，所述单步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，优选所述混合盐浴中kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

56、进一步优选地，所述单步化学强化的温度为380-480℃，优选所述单步化学强化的离子交换时间为5-10h。

57、在本发明的一些实施方式中，所述多步化学强化包括2步化学强化，其中，第一步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述nano3的含量为30-100wt％；第二步化学强化采用含有kno3的盐浴，优选所述kno3的含量为60-100wt％。

58、优选地，所述第一步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，nano3的含量为30-100wt％，kno3的含量为0-70wt％；所述第二步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

59、进一步优选地，所述第一步化学强化的温度为380-480℃，优选离子交换时间为3-10h。

60、更进一步优选地，所述第二步化学强化的温度为380-480℃，优选离子交换时间为1-5h。

61、第三方面，本发明提供一种如上述着色化学强化玻璃或由上述制备方法制得的着色化学强化玻璃在用于手机显示屏、平板电脑显示屏、掌上游戏机、电子终端，便携式数码装置、车载中控屏幕、电子白板玻璃、智能家居触摸屏、车辆风挡玻璃、飞行器风挡玻璃或航行器风挡玻璃中的应用。

62、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

63、1.本发明采用氧化铒作为基材玻璃的着色剂，进行化学强化后，提高了化学强化玻璃的cs_50与d0l_0，进而提高化学强化玻璃的抗冲击、抗裂纹扩展的能力即抗跌落性能。

64、2.本发明通过对氧化铒含量的合理控制，使得着色化学强化玻璃在具有高强度的同时兼具有高安全性。

65、3.本发明通过添加添加剂与氧化铒进行色彩组合使得制备的着色化学强化玻璃具有合乎需要的令人愉悦的色彩。