微晶玻璃及其钢化方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种微晶玻璃及其钢化方法玻璃和应用。该钢化方法包括以下步骤：分别熔融玻璃原料和金属盐，制备微晶玻璃前驱体和钢化熔盐；将所述微晶玻璃前驱体浸入所述钢化熔盐中进行离子交换处理，制备玻璃中间体I；对所述玻璃中间体I进行晶化热处理，制备玻璃中间体II；对所述玻璃中间体II进行冷却处理。利用离子交换使微晶玻璃前驱体表层组分发生改变，使玻璃的表层组分和内层组分存在热膨胀系数差，再通过晶化热处理，使玻璃中间体在晶化热处理后得到了表层和内层晶相不一致、热膨胀系数也不一致的微晶玻璃，在冷却收缩的过程中，两层之间形成应力层，提升了微晶玻璃的抗力冲击强度。

【技术实现步骤摘要】
微晶玻璃及其钢化方法和应用
本专利技术涉及玻璃
，特别是涉及一种微晶玻璃及其钢化方法和应用。
技术介绍
微晶玻璃是偶然发现的一种玻璃混合材料，其结构及性能较普通玻璃材料具有一些特殊改变，主要表现为普通玻璃的结构是无序的排列，而微晶玻璃的结构为部分有序排列。即，微晶玻璃是由晶体与非晶体组成的复合材料。相比于普通玻璃，微晶玻璃具有以下优点：机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围内调节，耐化学腐蚀性良好，耐磨性好，热稳定性好以及使用温度高。微晶玻璃可广泛应用于航天材料、电子绝缘材料以及建筑物装饰材料。但是，现有的微晶玻璃仍然表现出普通玻璃的脆性，在受到力的冲击作用时容易破碎。对玻璃进行钢化处理可提高玻璃的抗冲击性能。现有的玻璃钢化技术包括物理钢化和化学钢化，其中，物理钢化指：把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却，使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢，来不及收缩，故形成张应力，使玻璃获得较高的强度。而化学钢化指：通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，通常采用离子交换法进行化学钢化，将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的金属盐中，使玻璃表层中半径较小的离子与钢化熔盐中半径较大的离子进行交换，比如玻璃中的锂离子与溶液中的钾或钠离子交换，玻璃中的钠离子与溶液中的钾离子交换，利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力，当冷却到常温后，玻璃便处于内层受拉、外层受压的状态，使玻璃获得较高的强度。但是，现有的玻璃钢化技术仅适用于普通玻璃，并不适用于微晶玻璃。这主要是由于：(1)微晶玻璃的结构中含有部分的晶体，晶体的存在会阻碍离子交换处理的进行，离子交换程度较小，最终难以提升玻璃的抗冲击强度。(2)物理钢化中的淬冷，温度骤降，不利于晶体的有序生长。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用于微晶玻璃的钢化方法，提升微晶玻璃的抗冲击性能。技术方案如下：一种微晶玻璃的钢化方法，包括以下步骤：分别熔融玻璃原料和金属盐，制备微晶玻璃前驱体和钢化熔盐；将所述微晶玻璃前驱体浸入所述钢化熔盐中进行离子交换处理，制备玻璃中间体I；对所述玻璃中间体I进行晶化热处理，制备玻璃中间体II；对所述玻璃中间体II进行冷却处理。在其中一个实施例中，所述玻璃中间体II的表层的热膨胀系数小于所述玻璃中间体II的内层的热膨胀系数；所述玻璃中间体II的表层的厚度为10μm～50μm。在其中一个实施例中，所述微晶玻璃前驱体的组成包括氧化钠和/或氧化钾。在其中一个较为优选的实施例中，所述氧化钠占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％；或，所述氧化钾占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％；或，所述氧化钠和氧化钾的混合物占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％。在其中一个实施例中，所述微晶玻璃前驱体的组成还包括二氧化硅40％～70％、氧化铝10％～30％、氧化锂1％～6％、氧化钙1％～17％、氧化镁1％～12％、氧化锌1％～12％、氧化锆2％～6％、二氧化钛0％～4％、五氧化二磷1％～4％、氧化硼0％～4％、氧化镧0％～2％、三氧化二锑1％～3％、二氧化锡0％～4％。在其中一个实施例中，所述金属盐中包括锂盐，所述锂盐选自硝酸锂、碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂中的至少一种。在其中一个较为优选的实施例中，所述金属盐中还包括钾盐，所述钾盐选自硝酸钾、碳酸钾、氯化钾和氢氧化钾中的至少一种。在其中一个实施例中，熔融所述金属盐的温度为200℃～750℃。在其中一个实施例中，所述离子交换处理的温度为200℃～750℃，时间为15min～12h。在其中一个较为优选的实施例中，所述离子交换处理的温度为250℃～700℃，时间为15min～2h。在其中一个实施例中，所述晶化热处理的温度为450℃～1000℃，时间为15min～22h。在其中一个较为优选的实施例中，所述晶化热处理的温度为500℃～950℃，时间为0.5h～2h。在其中一个实施例中，熔融所述玻璃原料的温度为1400℃～1600℃，时间为2h～10h。在其中一个实施例中，其特征在于，所述冷却处理的步骤为：自然冷却；或，以100℃～300℃梯度递减的方式依次冷却，且在每个温度段保温10min～30min后再转移到下一温度段进行冷却。本专利技术还提供上述任一实施例所述的微晶玻璃的钢化方法制备得到的微晶玻璃。本专利技术还提供上述微晶玻璃的应用。技术方案如下：一种电子产品的外壳，其制备原料上述任一实施例所述的微晶玻璃的钢化方法制备得到的微晶玻璃，或上述的微晶玻璃；所述电子产品选自手机、平板、手表或车载产品。以及，一种显示面板的玻璃盖板，其制备原料上述任一实施例所述的微晶玻璃的钢化方法制备得到的微晶玻璃，或上述的微晶玻璃；所述显示面板选自手机的显示面板、平板的显示面板、手表的显示面板或车载的显示面板。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的微晶玻璃的钢化方法，包括分别熔融玻璃原料和熔融金属盐，制备微晶玻璃前驱体和钢化熔盐；以及将该微晶玻璃前驱体浸入该钢化熔盐中进行离子交换处理和晶化热处理的步骤，以及后续冷却处理的步骤。将微晶玻璃前驱体浸入到钢化熔盐进行离子交换处理，即对微晶玻璃前驱体的表面进行改性，使微晶玻璃前驱体的表层组分发生改变，制备得到内层组分和外层组分不一致的玻璃中间体I。再对该玻璃中间体I进行晶化热处理，玻璃中间体I中的内层组分和外层组分分别形成部分排列有序的晶体结构，制备得到表层晶相与内层晶相不一致，或表层晶相比例与内层晶相比例不一致的微晶玻璃。由于离子交换处理发生在晶化热处理之前，进行离子交换处理时，微晶玻璃前驱体中并未形成部分有序的晶体结构，消除了晶体对离子交换处理的影响，有利于离子交换的顺利进行，离子交换处理的程度加大，晶化热处理后，有利于形成表层和内层差异化的微晶玻璃组分，即有利于增大玻璃表层和玻璃内层的热膨胀系数差，在晶化热处理完成后的冷却过程中，玻璃表层和玻璃内层之间形成钢化应力，使微晶玻璃形成表面钢化应力，提升了微晶玻璃的抗冲击强度，可抵抗外力的冲击作用。以落球破碎性测试表征本专利技术制备得到的微晶玻璃的抗冲击强度，破碎高度可达75cm，说明具有优异的抗冲击性能；同时其维氏硬度可达720kgf/mm2。进一步地，若玻璃中间体II的表层的热膨胀系数小于所述玻璃中间体II的内层的热膨胀系数，在冷却收缩过程中，玻璃表层相对于玻璃内层的收缩率更小，玻璃的内层给玻璃的表层施加压应力，可进一步提升微晶玻璃的抗冲击强度。此外，本专利技术提供的微晶玻璃的钢化方法操作简单，易于实现大批量生产。附图说明图1为实施例1中的微晶玻璃前驱体的XRD图谱；图2为实施例1中制备得到的微晶玻璃的XRD图谱。具体实施方式以下结合具体实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n分别熔融玻璃原料和金属盐，制备微晶玻璃前驱体和钢化熔盐；/n将所述微晶玻璃前驱体浸入所述钢化熔盐中进行离子交换处理，制备玻璃中间体I；/n对所述玻璃中间体I进行晶化热处理，制备玻璃中间体II；/n对所述玻璃中间体II进行冷却处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别熔融玻璃原料和金属盐，制备微晶玻璃前驱体和钢化熔盐；
将所述微晶玻璃前驱体浸入所述钢化熔盐中进行离子交换处理，制备玻璃中间体I；
对所述玻璃中间体I进行晶化热处理，制备玻璃中间体II；
对所述玻璃中间体II进行冷却处理。


2.根据权利要求1所述的微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，所述微晶玻璃前驱体的组成包括氧化钠和/或氧化钾；所述氧化钠占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％；或，
所述氧化钾占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％；或，
所述氧化钠和氧化钾的混合物占所述微晶玻璃前驱体的质量百分比为2％～6％。


3.根据权利要求2所述的微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，所述微晶玻璃前驱体的组成还包括二氧化硅40％～70％、氧化铝10％～30％、氧化锂1％～6％、氧化钙1％～17％、氧化镁1％～12％、氧化锌1％～12％、氧化锆2％～6％、二氧化钛0％～4％、五氧化二磷1％～4％、氧化硼0％～4％、氧化镧0％～2％、三氧化二锑1％～3％、二氧化锡0％～4％。


4.根据权利要求1所述的微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，所述金属盐中包括锂盐，所述锂盐选自硝酸锂、碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂中的至少一种。


5.根据权利要求4所述的微晶玻璃的钢化方法，其特征在于，所述金属盐中还包括钾盐，所述钾盐选自硝酸钾、碳酸钾、氯化钾和氢氧化钾中的至少一种。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚兵，李倩倩，赵丹，许仁，王伟，
申请(专利权)人：维达力实业赤壁有限公司，万津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42