本發(fā)明涉及微晶玻璃制備，具體為一種偏硅酸鋰微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、偏硅酸鋰微晶玻璃是一系列析出以偏硅酸鋰(li2sio3)為主晶相的微晶玻璃的總稱。由于偏硅酸鋰微晶玻璃具有強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐磨性好等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、電子信息、建筑和機(jī)械制造等領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于對(duì)強(qiáng)度和透明度要求較高的顯示設(shè)備蓋板玻璃領(lǐng)域。

2、偏硅酸鋰微晶玻璃的主要成分為li2o和sio2，此外會(huì)添加p2o5、b2o3、zro2、k2o、a12o3、cao、ceo2、la2o3等組分，以起到助熔劑、形核劑等作用。但是，含有偏硅酸鋰的透明微晶玻璃制品由于偏硅酸鋰的自身影響，導(dǎo)致離子交換能力不足、表面壓應(yīng)力過(guò)小，極大的制約了微晶蓋板玻璃的耐刮擦和抗跌落等性能的提升，進(jìn)而影響偏硅酸鋰微晶玻璃制品的使用壽命、安全性和用戶體驗(yàn)感，另外微晶玻璃中大部分種類的晶體易導(dǎo)致玻璃透光率下降，霧度增大，甚至失透，限制了其作為移動(dòng)終端設(shè)備保護(hù)材料的應(yīng)用。因此，急需開發(fā)出一種表面壓應(yīng)力大、強(qiáng)度高、離子交換能力強(qiáng)、抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異的透明微晶玻璃，以滿足電子器械保護(hù)玻璃的發(fā)展要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的微晶玻璃強(qiáng)度和透明度不足，無(wú)法滿足電子器件保護(hù)玻璃蓋板需求的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃及其制備方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃，按氧化物質(zhì)量百分比計(jì)，包括：62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、0％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2，(sio2+)al2o3/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％；

4、所述微晶玻璃按重量計(jì)包括30％～60％的偏硅酸鋰晶相。

5、進(jìn)一步地，所述微晶玻璃在1mm厚度條件下，對(duì)波長(zhǎng)為400～1000nm的波長(zhǎng)具有≥85％的透過(guò)率，霧度≤0.3％。

6、進(jìn)一步地，還包括0～5％的zno、0～3％的sno2、0～5％的na2o、0～5％的mgo和0～3％的b2o3。

7、進(jìn)一步地，所述微晶玻璃還包括二硅酸鋰晶相。

8、進(jìn)一步地，其維氏硬度大于800kgf/mm2，彈性模量大于100gpa。

9、進(jìn)一步地，其斷裂韌性≥1.0mpa·m1/2。

10、進(jìn)一步地，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化后的表面壓縮應(yīng)力＞400mpa，離子交換層深度≥80μm。

11、本發(fā)明還提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃的制備方法，包括：

12、按氧化物質(zhì)量百分比計(jì)，引入62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、0％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2進(jìn)行稱量混料，并加熱熔化成玻璃液；其中，(sio2+)al2o3/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％；

13、將玻璃液進(jìn)行澆鑄，得到基礎(chǔ)玻璃；

14、將基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行退火處理并切片，得到片狀基礎(chǔ)玻璃；

15、將片狀基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行核化和晶化熱化處理；

16、晶化熱化處理結(jié)束后，對(duì)片狀基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，得到偏硅酸鋰微晶玻璃。

17、進(jìn)一步地，加熱熔化的溫度為1500℃～1600℃。

18、進(jìn)一步地，基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行退火處理的溫度為400℃～550℃，退火時(shí)間為1～4h。

19、進(jìn)一步地，將片狀基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行核化和晶化熱化處理的方法為：

20、退火處理后，加熱到480℃～650℃，進(jìn)行核化處理；

21、核化處理后，加熱到600℃～900℃，進(jìn)行晶化處理，并隨爐冷卻，完成核化和晶化熱化處理。

22、進(jìn)一步地，進(jìn)行核化處理和晶化熱化處理的升溫速率為1℃/min～20℃/min；核化處理的時(shí)間和晶化熱化處理的時(shí)間為0.5～16h。

23、進(jìn)一步地，對(duì)晶化熱化完成后的微晶玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，化學(xué)強(qiáng)化用熔鹽為硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或幾種，強(qiáng)化溫度為420℃～520℃，強(qiáng)化時(shí)間為0.5～16h。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明一種偏硅酸鋰微晶玻璃，按質(zhì)量百分比計(jì)包括：62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、1％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2，(sio2+al2o3)/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％。其中，sio2是形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成分也是提高化學(xué)耐久性的成分，此外也是偏硅酸鋰微晶玻璃析出晶體偏硅酸鋰的構(gòu)成成分，為保證玻璃的熔融性，sio2的含量在78％以下。al2o3是增大通過(guò)化學(xué)強(qiáng)化而產(chǎn)生的表面壓應(yīng)力的成分，是提升玻璃強(qiáng)度必不可少的成分，為保證偏硅酸鋰微晶玻璃的表面應(yīng)力，al2o3的含量在3％以上，但al2o3的存在又會(huì)影響玻璃失透溫度，為不使玻璃的失透溫度變得過(guò)高，al2o3的含量應(yīng)在10％以下。li2o是通過(guò)離子交換而形成表面壓應(yīng)力的成分，并且是偏硅酸鋰晶體的構(gòu)成成分，li2o的含量應(yīng)在4％以上，以保證其與sio2配合產(chǎn)生的偏硅酸鋰晶相的含量在30％以上以及合適的晶粒尺寸，保證微晶玻璃的高強(qiáng)度和高透明度，從而滿足其作為蓋板玻璃的要求。另一方面，為了保證玻璃的穩(wěn)定頂，li2o的含量?jī)?yōu)選為18％以下。k2o是降低玻璃的熔融溫度的成分，當(dāng)k2o過(guò)多時(shí)，化學(xué)強(qiáng)化特性降低或者化學(xué)耐久性降低，因此k2o的含量?jī)?yōu)選為5％以下。zro2是在晶化處理時(shí)能夠構(gòu)成晶核的成分，zro2的含量為2％以上，為了抑制熔融時(shí)的失透，zro2的含量應(yīng)為15％以下。p2o5具有促進(jìn)玻璃的分相、促進(jìn)晶化的效果，p2o5的含量?jī)?yōu)選為0.6％以上，但當(dāng)p2o5的含量過(guò)多時(shí)，在熔融時(shí)容易分相，另外，耐酸性顯著降低。p2o5的含量應(yīng)為7.5％以下。通過(guò)將(sio2+al2o3)/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，可控制原料組分最后形成的偏硅酸鋰微晶玻璃包括玻璃相和偏硅酸鋰相，是以偏硅酸鋰晶相為主晶相，還包含有少量的二硅酸鋰晶相，使制備的偏硅酸鋰微晶玻璃具有更好的透明度的同時(shí)，具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異，可滿足電子器械保護(hù)玻璃的發(fā)展要求。

26、另外，微晶玻璃中還可包括0～5％的zno、0～5％的na2o、0～5％的mgo和0～3％的b2o3。zno可作為助熔劑的作用，并且促進(jìn)微晶玻璃的形成和生長(zhǎng)的同時(shí)控制晶料的尺寸，但含量過(guò)高會(huì)使玻璃相含量偏高，影響微晶玻璃的透光性和機(jī)械性能，還會(huì)影響透明度，要控制在5％以下；mgo的加入可以進(jìn)一步提升微晶玻璃體系的均勻性、熱穩(wěn)定性和透光率，但含量過(guò)能會(huì)影響玻璃的化學(xué)強(qiáng)化效果，導(dǎo)致在化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)不易增大壓應(yīng)力層，還會(huì)影響微晶玻璃的晶體析出，因此控制在5％以下。na2o雖然不是必不可少的，但是提高玻璃的熔融性的成分，當(dāng)na2o過(guò)多時(shí)，偏硅酸鋰晶體不易析出或者化學(xué)強(qiáng)化特性降低，因此na2o的含量設(shè)置為0～5％。b2o3起助熔劑的作用，它可以降低玻璃的高溫黏度，改善玻璃的可熔性和表面抗刮擦性質(zhì)，同時(shí)還可但含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致微晶玻璃的抗水解性和化學(xué)耐久性降低，因此控制在5％以內(nèi)。

27、li2o、na2o和k2o由碳酸鹽或硝酸鹽的形式引入，p2o5由偏磷酸鋁和著磷酸二氫氨的形式引入，其余原料組分由氧化物的形式引入?？珊?jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，提升生產(chǎn)效率。

28、本發(fā)明還提供一種如上述的偏硅酸鋰微晶玻璃的制備方法，該方法通過(guò)將原料組分按比例進(jìn)行混料，并加熱熔化成玻璃液；將玻璃液進(jìn)行澆鑄，得到基礎(chǔ)玻璃；將基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行退火處理并切片，得到片狀基礎(chǔ)玻璃；將片狀基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行核化和晶化熱化處理；晶化熱化處理結(jié)束后，對(duì)片狀基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行強(qiáng)化，得到偏硅酸鋰微晶玻璃。制備的微晶玻璃以偏硅酸鋰為主晶相配合少量的二硅酸鋰相，可顯著提升微晶玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和透明度，可更好的滿足蓋板玻璃的需求，方法簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，適宜產(chǎn)業(yè)化。利用上述制備方法制備的偏硅酸鋰微晶玻璃，其結(jié)晶度可達(dá)60％以上，含有重量百分比為30％～60％的偏硅酸鋰晶相；并且偏硅酸鋰晶相比其余晶相占有更高的生量百分比。在厚度為1mm時(shí)，波長(zhǎng)為400nm-1000的光透過(guò)率大于85％，霧度≤0.3％；對(duì)波長(zhǎng)為400nm～450nm的藍(lán)光阻隔率≥27％；斷裂韌性≥1.0mpa·m1/2，晶粒尺寸≤60nm，維氏硬度達(dá)800kgf/mm2以上，彈性模量可達(dá)100gpa以上；表面壓縮應(yīng)力達(dá)400mpa以上；離子交換層深度≥80μm；其模擬整機(jī)跌落高度達(dá)1m以上，該微晶玻璃在保留了透明的同時(shí)，具有表面壓應(yīng)力大、強(qiáng)度高、離子交換能力強(qiáng)、抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異等特點(diǎn)。