单一强化层玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术涉及单一强化层玻璃，包括玻璃本体以及形成在所述玻璃本体表面的单一强化层；其特征在于，所述单一强化层的压缩应力自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势，且所述单一强化层的压缩应力曲线具有一个拐点，拐点之前的第一段曲线的斜率大于拐点之后的第二段曲线；所述单一强化层的折射系数整体上自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势,且所述单一强化层的折射系数曲线具有至少有两个拐点。另外，提供该单一强化层玻璃的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玻璃制造
，尤其涉及一种单一强化层玻璃及其制备方法。
技术介绍
化学强化玻璃由于其高透明度、高强度和耐磨性，目前在移动电话、媒体播放器和其他终端上有着广泛的应用。化学强化玻璃的高强度是通过离子交换实现，原理为：玻璃中的较小离子能够在高温下与盐浴液中的较大离子进行置换，置换后较大离子在玻璃表面紧密堆积而产生较强的压缩应力，进而表现出较高的强度。然而在离子交换过程中，盐浴液随着被交换出的较小离子的增多而导致较大离子被稀释，继续使用相同的盐浴液将会降低玻璃的压缩应力。为解决此类技术问题，目前有种做法是通过两种不同盐浴液来实现离子交换：先将玻璃放在第一盐浴液中进行离子交换，在第一盐浴液中的较大离子被稀释到一定程度后，将玻璃取出进行冷却、干燥，然后再次预热后再投入第二盐浴液中进行盐浴，其中第二盐浴液中的较大离子的浓度要大于被稀释后的第一盐浴液中的较大离子的浓度。这种盐浴处理形成的压缩应力层应力分布为：压缩应力层在深度方向上并没有太大改变，且压缩应力层是连续的单层结构；被交换的较大离子的浓度随玻璃深度变化的结构是：较大离子的浓度仅在靠近玻璃表面的位置较高，而玻璃内部的较大离子的浓度会急剧下降。这样势必造成最终形成的强化玻璃的压缩应力层强度分布不均。总之，到目前为止，无论是物理钢化，还是化学强化，无论是一次强化，还是多次强化，在玻璃表面所形成的单层压缩应力层，其应力分布或被交换离子的浓度都是沿着玻璃表面向内的方向递减的，导致压缩应力层在深度方向上并没有太大改变，从而无法改善玻璃整体的强度。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种单一强化层玻璃及其制备方法，旨在提升玻璃内部的复合压缩应力值，从而实现玻璃整体强度的增强。一种单一强化层玻璃，包括玻璃本体以及形成在所述玻璃本体表面的单一强化层；所述单一强化层的压缩应力自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势，且所述单一强化层的压缩应力曲线具有一个拐点，拐点之前的第一段曲线的斜率大于拐点之后的第二段曲线；所述单一强化层的折射系数整体上自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势,且所述单一强化层的折射系数曲线具有至少有两个拐点。优选地，所述单一强化层中含有被交换的金属离子，所述被交换至单一强化层中的金属离子的摩尔浓度从玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上呈非线性逐渐变小的趋势。优选地，所述单一强化层的折射系数曲线的第一个拐点的位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上界于5um～30um之间,且该位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上离子交换总深度的4％～50％的位置；第二个拐点的位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上界于10um～50um之间,且该位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上离子交换总深度的8％～85％位置；折射系数的最大值位于玻璃本体的最外表面，该最大值与玻璃本体折射系数的差值不超过0.1。优选地，离子交换总深度不低于60μm，玻璃本体表面压缩应力值不低于600Mpa。优选地，所述强化玻璃的厚度为0.1mm～10mm。一种单一强化层玻璃的制备方法，包括下述步骤：步骤A，提供玻璃，将所述玻璃在低于盐浴的温度环境中预热，然后使预热过的玻璃在盐浴液中进行第一次离子交换处理，第一次离子交换处理时间为T1，在玻璃表面形成强化层L1；步骤B，将形成有强化层L1的玻璃在Th的温度环境中进行热处理，Th的范围为390℃～玻璃退火点下10℃，热处理时间为th，th大于20分钟～30分钟，使得粘附在玻璃表面的盐浴成分能够继续同玻璃进行离子交换，同时使所述强化层L1向玻璃内部延伸移动至少3μm，强化层L1中被交换的离子的分布被摊薄，结合此步骤新产生的离子交换综合为强化层L2；步骤C，将具有强化层L2的玻璃冷却到盐浴温度后再次放入步骤A中所述的同一盐浴中进行第二次离子交换处理，或将玻璃清洗后、再次放入与步骤A中所述的不同盐浴中进行第二次离子交换处理，第二次离子交换处理时间为t2，第二次离子交换处理的温度为T2，所述具有强化层L2的玻璃表面通过离子交换的方式形成强化层L3，同时，所述位于玻璃内部的强化层L2与玻璃内部和周边的离子进行离子交换并继续沿着浓度差值的方向朝向玻璃内部和周边延伸，所述强化层L3的延伸速度大于与强化层L2的延伸速度，充分进行离子交换反应后，所述强化层L3和强化层L2叠合在一起形成单一强化层；所述步骤C中第二次离子交换处理的时间、温度和步骤B中热处理的时间、温度满足以下关系式：T2×t2<Th×(th/2)。优选地，将步骤A得到的具有强化层L1的玻璃取出，冷却后清洗干净，完全去除玻璃表面在所述步骤A中所粘附的盐浴成分，然后将清洗后的具有强化层L1的玻璃用于步骤B的过程。优选地，重复步骤B～C，直至在玻璃上形成满足要求的单一强化层。优选地，所述第一次和第二次离子交换过程盐浴的温度为350℃～550℃。优选地，所述玻璃为碱性硅酸盐玻璃，包含：15wt％～72wt％的SiO2；10wt％～43wt％的Al2O3或和P2O5之和；8wt％-33wt％的碱金属氧化物之和；以及小于15wt％的其他氧化物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的制备方法中，步骤B的热处理时间和温度，与步骤C的离子交换处理过程的时间和温度建立起条件：T2×t2<Th×(th/2)，满足这个条件的制备过程，获得单一强化层玻璃具有与现有技术强化玻璃不同的特性。首先，玻璃的折射系数分别具有其特别的特点，即，所述单一强化层的折射系数整体上自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势,且所述单一强化层的折射系数曲线具有至少有两个拐点。其次，玻璃的压缩应力分布具有其自身特点，即，所述单一强化层的压缩应力自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势，且所述单一强化层的压缩应力曲线具有一个拐点，拐点之前的第一段曲线的斜率大于拐点之后的第二段曲线。附图说明图1是本专利技术实施例中不同步骤阶段得到的强化层的K离子摩尔百分比分布曲线。图2是本专利技术实施例中得到的单一强化层玻璃在X和Y方向上偏振光测试折射系数分布曲线。图3是本专利技术实施例中得到的单一强化层玻璃的压缩应力分布曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种单一强化层玻璃的制备方法，包括下述步骤：步骤A，提供玻璃，将所述玻璃在低于盐浴的温度环境中预热，然后使预热过的玻璃在盐浴液中进行第一次离子交换处理，第一次离子交换处理时间为T1，在玻璃表面形成强化层L1。步骤B，将形成有强化层L1的玻璃在Th的温度环境中进行热处理，Th的范围为390℃～玻璃退火点下10℃，热处理时间为th，th大于20分钟～30分钟，使得粘附在玻璃表面的盐浴成分能够继续同玻璃进行离子交换，同时使所述强化层L1向玻璃内部延伸移动至少3μm，强化层L1中被交换的离子的分布被摊薄，结合此步骤新产生的离子交换综合为强化层L2。步骤C，将具有强化层L2的玻璃冷却到盐浴温度后再次放入步骤A中所述的同一盐浴中进行第二次离子交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单一强化层玻璃，包括玻璃本体以及形成在所述玻璃本体表面的单一强化层；其特征在于，所述单一强化层的压缩应力自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势，且所述单一强化层的压缩应力曲线具有一个拐点，拐点之前的第一段曲线的斜率大于拐点之后的第二段曲线；所述单一强化层的折射系数整体上自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势,且所述单一强化层的折射系数曲线具有至少有两个拐点。

【技术特征摘要】
1.一种单一强化层玻璃，包括玻璃本体以及形成在所述玻璃本体表面的单一强化层；其特征在于，所述单一强化层的压缩应力自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势，且所述单一强化层的压缩应力曲线具有一个拐点，拐点之前的第一段曲线的斜率大于拐点之后的第二段曲线；所述单一强化层的折射系数整体上自玻璃本体表面向玻璃本体内部呈非线性减小趋势,且所述单一强化层的折射系数曲线具有至少有两个拐点。2.如权利要求1所述单一强化层玻璃，其特征在于，所述单一强化层中含有被交换的金属离子，所述被交换至单一强化层中的金属离子的摩尔浓度从玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上呈非线性逐渐变小的趋势。3.如权利要求1所述的单一强化层玻璃，其特征在于，所述单一强化层的折射系数曲线的第一个拐点的位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上界于5um～30um之间,且该位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上离子交换总深度的4％～50％的位置；第二个拐点的位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上界于10um～50um之间,且该位置位于自玻璃本体表面向玻璃本体内部延伸的方向上离子交换总深度的8％～85％位置；折射系数的最大值位于玻璃本体的最外表面，该最大值与玻璃本体折射系数的差值不超过0.1。4.如权利要求1或2或3所述的单一强化层玻璃，其特征在于，离子交换总深度不低于60μm，玻璃本体表面压缩应力值不低于600Mpa。5.如权利要求1所述的单一强化层玻璃，其特征在于，所述强化玻璃的厚度为0.1mm～10mm。6.一种单一强化层玻璃的制备方法，包括下述步骤：步骤A，提供玻璃，将所述玻璃在低于盐浴的温度环境中预热，然后使预热过的玻璃在盐浴液中进行第一次离子交换处理，第一次离子交换处理时间为T1，在玻璃表面形成强化层L1；步骤B，将形成有强化层L1的玻璃在Th的温度环境中进行热处理，Th的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，陈振宇，陈芳华，
申请(专利权)人：深圳市东丽华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44