高杨氏模量的锂铝硅基材玻璃及其化学强化玻璃的制作方法

本技术涉及锂铝硅酸盐玻璃，特别是涉及一种高杨氏模量的锂铝硅基材玻璃及其化学强化玻璃。

背景技术：

1、电子设备的盖板保护玻璃需具备高抗跌落性能，微晶玻璃自出世以来由于具有高的杨氏模量(100gpa左右)和高的应力性能，能够满足高抗跌落性能的要求，可广泛应用于电子设备如手机等的盖板保护玻璃。然而微晶玻璃的生产原料中含有高含量的氧化锂，因而制造成本很高，导致微晶玻璃的价格昂贵；另外微晶玻璃的生产工艺复杂，需要进行核化-晶化步骤，导致生产成品的良率波动大，可重复性较差。目前，锂铝硅玻璃产品生产的原料成本较低，不需要结晶化步骤，加工工艺相比微晶玻璃更简单，具有明显的生产优势；但锂铝硅玻璃的杨氏模量只有80gpa左右，抗跌落性能更无法与微晶玻璃的抗跌落性能相比，难以满足电子设备如手机等的盖板保护玻璃的发展需求。

2、现有技术中已有通过添加致密性氧化物如氧化钇、氧化镧、氧化铌等显著提高锂铝硅玻璃的杨氏模量；然而直接加入致密性氧化物如氧化钇、氧化镧、氧化铌等会带来离子交换量的下降，进而导致玻璃的表面应力水平降低，进而对抗跌落性能的提升有限；此外，添加上述致密性氧化物还会提高玻璃的析晶温度，使其在较低粘度下容易析晶，进而使得玻璃的生产、成型困难，导致可量产性不佳等问题。

技术实现思路

1、基于上述情况，本技术的目的是解决现有技术方案存在的缺点，提供一种兼具有良好耐酸性和高杨氏模量，且可量产的的锂铝硅基材玻璃，另外，该锂铝硅基材玻璃进行化学强化能够得到具有高应力的化学强化玻璃。

2、第一方面，本技术提供一种锂铝硅基材玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃包括如下组分：

3、sio2 60.0-70.0mol％；

4、al2o3 8.0-15.0mol％；

5、mgo 1.0-8.0mol％；

6、li2o 7.0-12.0mol％；

7、na2o 2.0-5.0mol％；

8、及y2o3和la2o3；

9、其中，y2o3+la2o3为4.0-8.0mol％。

10、在本技术的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述sio2为63.0-70.0mol％，优选为63.0-67.0mol％；和/或al2o3为8.0-13.0mol％，优选为9.0-12.0mol％。

11、在本技术的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃中，al2o3/sio2≤0.2。

12、在本技术的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃中，y2o3+la2o3为5.0-7.0mol％。

13、在本技术的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃中，la2o3/(y2o3+la2o3)为0.25-0.7；la2o3/(y2o3+la2o3)优选为0.4-0.7。

14、在本技术的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃还包括如下组分：

15、k2o 0-2.0mol％；

16、zro2 0-2.0mol％；

17、b2o3 0-5.0mol％；

18、p2o5 0-5.0mol％；

19、cao 0-8.0mol％；

20、sro 0-3.0mol％。

21、在本技术的一些实施方式中，所述基材玻璃的杨氏模量为95gpa-130gpa，优选为96gpa-120gpa。

22、在本技术的一些实施方式中，所述基材玻璃的分叉阈值为49000mpa/mm-60000mpa/mm，优选为50000mpa/mm-58000mpa/mm。

23、在本技术的一些实施方式中，所述基材玻璃的析晶上限温度为1100℃-1330℃。

24、在本技术的一些实施方式中，所述基材玻璃的析晶上限温度对应的粘度为102.2dpa·s以上，优选为102.5dpa·s以上。

25、在本技术的一些实施方式中，所述基材玻璃在95℃的5wt％hcl溶液中浸蚀24h，侵蚀量≤7mg/cm2。

26、第二方面，本技术提供一种化学强化玻璃，所述化学强化玻璃是由如上述的基材玻璃进行化学强化得到。

27、在本技术的一些实施方式中，基材玻璃的化学强化包括单步化学强化或多步化学强化。

28、在本技术的一些实施方式中，所述单步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述盐浴中nano3的含量为30-100wt％。

29、在本技术的一些实施方式中，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％。

30、在本技术的一些实施方式中，所述单步化学强化的温度为380℃-500℃，更优选所述单步化学强化的离子交换时间为3h-10h。

31、在本技术的一些实施方式中，所述多步化学强化包括两步化学强化，其中，第一步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述盐浴中nano3的含量为70-100wt％；第二步化学强化采用含有kno3的盐浴，优选所述盐浴中kno3的含量为60-100wt％。

32、在本技术的一些实施方式中，所述多步化学强化包括两步化学强化，第一步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，所述混合盐浴中nano3的含量为70-100wt％，kno3的含量为0-30wt％；第二步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，所述混合盐浴中kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

33、在本技术的一些实施方式中，所述第一步化学强化的温度为380℃-500℃，优选离子交换时间为3h-10h。

34、在本技术的一些实施方式中，所述第二步化学强化的温度为380℃-500℃，优选离子交换时间为1h-10h。

35、在本技术的一些实施方式中，所述化学强化玻璃的cs_50为100mpa-150mpa；优选地，cs_50为105mpa-150mpa；更优选地，cs_50为110mpa-140mpa。

36、在本技术的一些实施方式中，所述化学强化玻璃的dol_0为0.14t≤dol_0≤0.25t，t为化学强化玻璃的厚度。

37、在本技术的一些实施方式中，所述化学强化玻璃的ct_ld为45000mpa/mm-60000mpa/mm，优选地，ct_ld值为45000mpa/mm-57000mpa/mm。

38、第三方面，本技术提供一种如上述化学强化玻璃的制备方法，包括如下步骤：

39、(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；

40、(2)将基材玻璃进行化学强化得到化学强化玻璃。

41、在本技术的一些实施方式中，所述化学强化包括单步化学强化或多步化学强化。

42、在本技术的一些实施方式中，所述单步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述盐浴中nano3的含量为30-100wt％。

43、在本技术的一些实施方式中，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％。

44、在本技术的一些实施方式中，所述单步化学强化的温度为380℃-500℃，更优选所述单步化学强化的离子交换时间为3h-10h。

45、在本发明本技术的一些实施方式中，所述多步化学强化包括两步化学强化，其中，第一步化学强化采用含有nano3的盐浴，优选所述盐浴中nano3的含量为70-100wt％；第二步化学强化采用含有kno3的盐浴，优选所述盐浴中kno3的含量为60-100wt％。

46、在本技术的一些实施方式中，所述多步化学强化包括两步化学强化，第一步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，所述混合盐浴中nano3的含量为70-100wt％，kno3的含量为0-30wt％；第二步化学强化采用含有nano3和kno3的混合盐浴，其中，所述混合盐浴中kno3的含量为80-100wt％，nano3的含量为0-20wt％。

47、在本技术的一些实施方式中，所述第一步化学强化的温度为380℃-500℃，优选离子交换时间为3h-10h。

48、在本技术的一些实施方式中，所述第二步化学强化的温度为380℃-500℃，优选离子交换时间为1h-10h。

49、第四方面，本技术提供一种玻璃器件，其中，包括上述的锂铝硅基材玻璃或上述的化学强化玻璃。

50、第五方面，本技术提供一种电子设备，其中，包括上述的锂铝硅基材玻璃或上述的化学强化玻璃。

51、在本技术的一些实施方式中，所述电子设备包括手机、平板电脑、智能穿戴、显示器或电视中的一种或多种。

52、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

53、1.本技术通过控制y2o3+la2o3为4-8mol％之间，来控制锂铝硅基材玻璃具有高杨氏模量并且具有良好的耐酸性能；该基材玻璃通过化学强化后具有高应力特性。

54、2.本技术通过控制sio2＞60mol％，并且al2o3＜17mol％，来控制锂铝硅基材玻璃具有良好的耐酸性能，添加zro2可以进一步提高锂铝硅基材玻璃的耐酸性能。

55、3.本技术通过控制la2o3/(y2o3+la2o3)≥0.25，优选的≥0.4；使得锂铝硅基材玻璃的析晶上限温度为1100℃-1330℃，且析晶上限温度对应的粘度为102.2dpa·s以上；进而具有可量产特性。