一种微晶玻璃及其制备方法、微晶玻璃制品

技术领域

本发明涉及微晶玻璃领域，尤其涉及一种微晶玻璃及其制备方法、微晶玻璃制品。

背景技术

随着显示技术的发展，玻璃常用于显示器件的保护中。有研究表明，70％的电子产品破坏是不经意间的跌落造成的。市面电子产品保护用的盖板玻璃一般都属于高铝硅酸盐玻璃，高铝有利于离子交换后应力强度和应力层深度的提升，但是玻璃的抗摔性能较差。

微晶玻璃的性能取决于晶相与玻璃相的比例、晶粒的尺寸等。在玻璃配方中引入成核剂或调整配方中氧化物配比组成，在后续的热处理工艺中形成一种或多种结晶相。既有玻璃的高透过性又具有陶瓷的高强度性，可提高玻璃的平均硬度、断裂韧性等性能。微晶玻璃中的微晶相可以阻碍微裂纹扩展路径，有利于玻璃的抗划伤、抗冲击及抗跌落等性能的整体提升。但是微晶玻璃耐候性能不理想，容易老化，尤其在高温高湿的环境下，玻璃表面容易出现发雾现象，影响其使用性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微晶玻璃及制备方法、微晶玻璃制品，解决现有技术中，经过化学强化后得到的微晶玻璃表面容易出现发雾现象的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种微晶玻璃，所述微晶玻璃结晶度≥55％，其晶相包含LiAlSi

可选地，所述LiAlSi

可选地，所述微晶玻璃的晶相还包括Li

可选地，按质量百分比计算，所述微晶玻璃含有以下组分：

69％～75％的SiO

6％～12％的Al

1.7％～3.5％的P

8％～13％的Li

0.1％～3％的Na

2％～5％的ZrO

进一步可选地，按质量百分比计算，所述微晶玻璃含有以下组分：

71％～74％的SiO

7％～10％的Al

2％～3.5％的P

10％～12％的Li

0.5％～2％的Na

2.5％～4.5％的ZrO

进一步可选地，按质量百分比计算，所述微晶玻璃还含有如下组分：

K

B

CaO：0～1％；

MgO：0～1％；

ZnO：0～1％；

Y

澄清剂：0～1％。

可选地，所述微晶玻璃的晶体的平均粒径≤50nm；

和/或，所述微晶玻璃在380nm～780nm的平均透过率≥90.5％。

和/或，所述微晶玻璃进行双85实验后在380-780nm波长光的平均透过率≥90.5％。

可选地，所述微晶玻璃的b值≤0.45，其中，所述b值是微晶玻璃厚度为0.6mm时的黄蓝值的绝对值。

和/或，所述微晶玻璃的雾度≤0.25。

和/或，所述微晶玻璃的跌落高度≥1.6m。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种微晶玻璃的制备方法，所述制备方法包含以下步骤：

S10，称取玻璃原材料混合后熔化、澄清、均化、成型、退火得到素板玻璃。

S20，将所述素板玻璃进行核化处理，再进行晶化处理，接着冷却得到基础微晶玻璃；

S30，对所述基础微晶玻璃进行化学强化处理得到所述微晶玻璃。

可选地，所述核化处理的温度为530℃～580℃，所述核化处理时间为0.5h～1.5h。

可选地，所述晶化处理的温度为640℃～740℃，所述晶化处理时间为2～4h。

可选地，所述化学强化处理包括一种浴盐，所述浴盐包含10wt％～40wt％的NaNO

可选地，所述化学强化的温度为450℃～520℃，化学强化的时间为4～8h。

此外，本发明还提供一种微晶玻璃制品，所述微晶玻璃制品包括如上所述的微晶玻璃，所述微晶玻璃制品可应用于显示屏、电子智能终端和光伏发电器件领域，起到保护的作用。

本发明所能实现的有益效果：

与现有技术相比，本发明的微晶玻璃的结晶度≥55％，其晶相包括LiAlSi

通过调节微晶玻璃的晶相组成，控制玻璃相与晶相结构上的差异，减少空穴的形成，避免了在化学强化时，Na

本发明的制备方法加工难度小、加工成本低，可以节约时间成本和热处理的能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1微晶玻璃的制备方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

由于微晶玻璃中晶体含量高＞60％，玻璃相与晶相存在结构上的差异而形成结构空穴，在化学强化时，一方面，Na

鉴于此，本发明提供一种微晶玻璃，所述微晶玻璃具有高硬度、良好的抗跌落性能和优异的耐候性能，不易老化，玻璃表面不易发雾，光透过性好，能适应高温高湿的环境。

本发明微晶玻璃的结晶度≥55％，其晶相包含LiAlSi

所述LiAlSi

本发明的微晶玻璃，包含但不限于上述晶相种类，还可以包含Li

通过调节微晶玻璃的晶相组成，控制玻璃相与晶相结构上的差异，减少空穴的形成，避免了在化学强化时，Na

按质量百分比计算，本发明微晶玻璃含有以下组分：

69％～75％的SiO

6％～12％的Al

1.7％～3.5％的P

8％～13％的Li

0.1％～3％的Na

2％～5％的ZrO

进一步优选地，本发明微晶玻璃含有以下组分：

71％～74％的SiO

7％～10％的Al

2％～3.5％的P

10％～12％的Li

0.5％～2％的Na

2.5％～4.5％的ZrO

本发明微晶玻璃中的SiO

本发明微晶玻璃中的Al

本发明微晶玻璃中的P

本发明微晶玻璃中的Li

本发明微晶玻璃中的Na

本发明微晶玻璃中的ZrO

本发明微晶玻璃包含但是不限于上述组分，还可以包含K

K

B

CaO：0～1％；

MgO：0～1％；

ZnO：0～1％；

Y

澄清剂：0～1％。

其中，澄清剂可选择公众所熟知的种类，优选地，澄清剂包括SnO

在一些实施例中，按质量百分比计算，微晶玻璃包含74％SiO

在一些实施例中，按质量百分比计算，微晶玻璃包含72.5％SiO

在一些实施例中，按质量百分比计算，微晶玻璃包含73.6％SiO

通过调节以上组分的配比，得到的微晶玻璃具有以下性能：

晶体的平均粒径≤50nm；

在380nm～780nm的平均透过率≥90.5％；

微晶玻璃进行双85实验后在380-780nm波长光的平均透过率≥90.5％；

b值≤0.45，其中，b值是微晶玻璃厚度为0.6mm时的黄蓝值的绝对值；

雾度≤0.25；

跌落高度≥1.6m。

本发明还提供如上所述微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S10，称取玻璃原材料混合后熔化、澄清、均化、成型、退火得到素板玻璃。

S20，将素板玻璃进行核化处理，再进行晶化处理，接着冷却得到基础微晶玻璃；

S30，对所述基础微晶玻璃进行化学强化处理得到所述微晶玻璃。

在S10步骤中，还可以根据尺寸需要对素板玻璃进行切割处理。此外，所述玻璃原材料可根据本发明微晶玻璃的组分比例进行配制。

本步骤不限制素板玻璃成型的方式，可以选择本领域技术人员所熟知的方式进行，例如浮法成型、溢流成型、压延、狭缝下拉或熔块浇筑成型等。

在一些实施例中，通过以上工艺获得的素板玻璃，厚度为0.3～2mm。

在S20步骤中，核化处理的温度优选为530℃～580℃，核化处理时间优选为0.5h～1.5h。具体地，在一些实施例中，核化处理温度可以是530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、555℃、565℃或575℃；核化处理时间可以是0.5h、0.8h、1.0h、1.2h、1.3h或1.5h。

晶化处理的温度优选为640℃～740℃。晶化处理时间优选为2～4h。具体地，在一些实施例中，晶化处理温度可以是640℃、650℃、670℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、705℃、715℃、725℃或695℃；晶化处理时间可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、2.8h或3.8h。

上述条件的核化处理和晶化处理，可以调节使微晶玻璃晶相中LiAlSi

在一些实施例中，LiAlSi

在一些实施例中，LiAlSi

在步骤S20中，还可以对基础微晶玻璃进行修边，CNC机床加工，粗磨或抛光处理。

在步骤S30中，进行化学强化前，可先对基础微晶玻璃进行预处理，具体操作如下：将基础微晶玻璃置于350～400℃下保温20～40min。具体地，在一些实施例中，保温的温度可以为350℃、370℃、380℃、390℃或400℃；保温的时间可以为20min、25min、28min、30min、35min、38min或40min。

本步骤的化学强化处理包括一种浴盐，具体地，将基础微晶玻璃置于所述浴盐中进行化学强化处理。

在一些实施例中，化学强化的温度和时间为450℃～520℃和4～8h。具体地，所述化学强化的温度可以是450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃或520℃，所述化学强化的时间可以是4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h。

在一些实施例中，浴盐包括10wt％～40wt％的NaNO

完成上述化学强化处理得到的微晶玻璃，具有高硬度和良好的抗跌落性能、压应力和耐候性能，玻璃表面不易发雾，可以适应高温高湿的环境，保持良好的光透过率。

在一些实施例中，完成化学强化处理后，还可以对微晶玻璃进行清洗、烘干，可避免残留污染物对强化效果造成影响。

本发明技术方案获得的微晶玻璃具有优良的理化性能和机械性能，包含如上所述微晶玻璃的微晶玻璃制品，具有相同的有益效果，可广泛应用于显示屏、电子智能终端和光伏发电器件领域，起到保护作用。

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参照图1，本发明微晶玻璃的制备方法包括以下步骤：

S10，将称量玻璃原材料，混合后在1380℃条件下进行化熔化，然后澄清、均化、成型、退火，最后切割得到厚度0.6mm的素板玻璃。

S20，在530℃条件下对步骤S10的素板玻璃进行核化处理0.5h，然后在640℃条件下晶化处理2h，接着冷却至室温，得到基础微晶玻璃。

S30，将步骤S20的基础微晶玻璃置于370℃条件下保温30min完成预处理，然后浸泡于450℃的盐浴中进行化学强化4小时，盐浴所用的浴盐包括0.2wt％LiNO

实施例2

按表1实施例1中组分1的微晶玻璃组分比例称取玻璃原材料，按照实施例1中步骤S10的制备方法得到素板玻璃，然后按照表2步骤S20中实施例2的条件制备得到8组基础微晶玻璃，得到的基础微晶玻璃的性能见表2。

实施例3

按表1实施例1中组分1的微晶玻璃组分比例称取玻璃原材料，按照实施例1中步骤S10的制备方法得到素板玻璃，按照表2步骤S20中实施例2条件1制备得到基础微晶玻璃，基础微晶玻璃按照表3步骤S30中的条件制备得到5组微晶玻璃，5组微晶玻璃的性能见表3。

对比例1

按表1对比组分1的微晶玻璃组分比例称取玻璃原材料，按照实施例1中步骤S10至步骤S30的制备方法制备得到微晶玻璃，其性能见表1。

对比例2

按表1实施例1中组分1的微晶玻璃组分比例称取玻璃原材料，按照实施例1中步骤S10的制备方法得到素板玻璃，按照表2步骤S20中对比例2的条件制备得到基础微晶玻璃，其基础微晶玻璃的性能见表2。

对比例3

将对比例2得到的基础微晶玻璃按照表3步骤S30的制备条件制得5组微晶玻璃。

性能测试

对实施例和对比例的产品进行性能测试，结果见表1至表。如无特别说明，各检测项目的检测方法均为本领域的常规方法。具体如下：

(1)晶相及结晶度：将XRD衍射峰与数据库图谱进行对比确定晶相，通过Rietveld方法计算结晶相衍射强度在整体图谱强度中所占比例得出结晶度。

(2)平均晶粒尺寸：利用SEM扫描电镜进行测定，微晶玻璃通过在HF酸中进行表面处理，再对微晶玻璃表面进行喷铬镀膜，在SEM扫描电镜下进行表面扫描，观察到颗粒的直径，并通过加总所有晶粒剖面的平均直径尺寸，除以SEM影像中的晶粒数。

(3)用Datacolor650超高精度台式分光光度测色仪进行颜色b值的测试。

(4)利用分光光度计参照标准ISO13468-1：1996进行可见光透过率测试。

(5)双85实验：双85实验测试温度设定为85℃，湿度设置为85％，对试验样品进行可靠性测试试验，测试时间为1000小时。

(6)整机砂纸跌落性能：通过手机受控跌落试验机测得，具体测试条件为：80目砂纸，195g总重，60cm基高，10cm递增，每高度1次，直至破碎为止。

在本文中，在未作相反说明的情况下，使用日本折原FSM-6000LE+SLP1000表面应力仪分别对经过离子交换的各实施例和对比例的产品进行测试，其中，CS是指强化玻璃表面的压应力值；CS-30是指强化玻璃样品经过混合盐强化后，30微米深度位置的压应力值；DOC是指强化玻璃压应力层离子交换深度。

表1实施例1和对比例1微晶玻璃的组分配比及其性能

表2实施例2和对比例2步骤S20制备条件及其基础微晶玻璃的性能

表3实施例3步骤S30制备条件及其微晶玻璃性能

表4对比例3步骤S30制备条件及其微晶玻璃性能

由以上表格可知，本发明实施例采用本发明技术方案得到的微晶玻璃的结晶度≥55％，晶体的平均粒径为≤50nm，晶相LiAlSi

对比例1微晶玻璃中P

对比例2核化时间过长，不符合本发明微晶玻璃的制备要求，进行化学强化前，得到基础微晶玻璃的晶相中，LiAlSi

对比例3是将对比例2得到的基础微晶玻璃进行化学强化处理得到微晶玻璃，所得微晶玻璃在进行双85实验后，玻璃表面出现发雾现象，而且0.6mm微晶玻璃560nm透过率小于70％，微晶玻璃的耐候性较差，易老化，不适宜高温高湿的环境。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。