【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种透明的、可化学钢化或经化学钢化的玻璃陶瓷、一种制造所述玻璃陶瓷的方法、一种由这种玻璃陶瓷制成的盖板及其用途以及一种包括这种盖板的数字显示设备。
技术介绍
1、将玻璃或玻璃陶瓷用作电子组件和显示器(尤其用于智能手机)的盖板早已为人所知。优选地，这些玻璃基材料被化学钢化，以便提高其机械强度。
2、在陶瓷领域中众所周知的是，如纤维增强的陶瓷或玻璃的多相材料具有较高的固有强度，因为相界会减少或抑制裂纹扩展。这表明，玻璃陶瓷即使在未钢化情况下也具有比玻璃更高的强度。
3、在此，li2o-al2o3-sio2体系的玻璃和玻璃陶瓷、即所谓的las玻璃和las玻璃陶瓷，经证实尤为适用。这些玻璃和玻璃陶瓷具有sio2、li2o和al2o3作为主成分。在此情况下，所使用的玻璃陶瓷可以根据其主晶相、即占晶相的主要分量(多于存在晶相的50wt％)的晶相进行分类：
4、-二硅酸锂玻璃陶瓷或二硅酸锂透锂长石玻璃陶瓷；
5、-高石英混晶玻璃陶瓷；
6、-热液石英混晶玻璃陶瓷。
7、二硅酸锂玻璃陶瓷或二硅酸锂透锂长石玻璃陶瓷通常具有良好的光学特性，如高透光率和低浑浊度(“雾度”)。在这些材料中，化学钢化通常基于与残余玻璃相的离子交换；通常无法实现晶相中的非常有助于提高机械强度的离子交换。相反，离子交换通常会引起钢化表面层的非晶化。在此情况下，钢化和玻璃陶瓷微结构的积极效果无法兼得。此外，用于制造这些玻璃陶瓷的成分必须含有至少10wt％的li2o，以便确保形成足够量的晶相。
8、主晶相为高石英混晶的玻璃陶瓷也早已为人所知。这些玻璃陶瓷被广泛用于制造灶台、镜面载体等，因为这些玻璃陶瓷集较低的热膨胀率、较高的透明度以及良好的工业可制造性于一体。此外，由于li2o的含量为2至6wt％，这些玻璃陶瓷的制造成本也较低。然而，这些玻璃陶瓷仅在有限的范围内适于用作盖玻璃，因为化学钢化比较困难并且也仅通过非晶残余玻璃相进行化学钢化。
9、能够通过回火由高石英混晶玻璃陶瓷制成的主晶相为热液石英的玻璃陶瓷通常具有较高的散射率，这会降低玻璃陶瓷的光学透射率并导致非期望的浑浊度。
10、在现有技术中，为了制造透明玻璃陶瓷必须满足的理论条件是已知的(beall)：晶相与残余玻璃相之间的折射率差以及晶粒尺寸应尽可能小。就热液石英混晶玻璃陶瓷而言，小的晶粒尺寸(常规的晶粒尺寸在＞100nm的范围内)尤其难以实现，因此，通常会获得半透明或不透明的玻璃陶瓷。
11、例如本申请人的申请de 10 2021 132 738.5中描述过用作盖玻璃的透明的热液石英混晶玻璃陶瓷。就这些玻璃陶瓷而言，通过晶相钢化来进行钢化过程，此举消除了例如二硅酸锂玻璃陶瓷中存在的非晶相钢化的上述缺点并且实现了特别好的钢化效果。
12、由现有技术还已知的是，在透明的高石英或热液石英混晶玻璃陶瓷中的成核优选通过混合成核进行。在此主要使用成核剂组合tio2/zro2或sno2/zro2。也可以采用三种成核剂的组合，即tio2/zro2/sno2。
13、利用tio2/zro2的成核的缺点在于，用作成核剂的tio2会与fe2o3形成着色钛铁矿络合物，这导致玻璃陶瓷发生非期望的褐变。在成分中同时存在sno2的情况下，也会发黄。可以通过降低原料中的fe2o3含量来避免这些着色，但此举会提高原料成本，因此并不是工业制造的优选途径。
14、sno2/zro2成核则不具有上述缺点。然而，这些成核剂易于导致加工温度过高并增大失透倾向(entglasungsneigung)。这两种情况加在一起，就难以以有经济效益的方式来制造这些玻璃陶瓷。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种用作盖玻璃的透明且可化学钢化的主晶相为热液石英的玻璃陶瓷，其具有较高的透光率(即在厚度为0.7mm的情况下，透光率τvis≥85％)、较低的浑浊度(即雾度≤5)以及较高的热液石英分量，即相对于玻璃陶瓷中存在的所有晶相，热液石英混晶的晶相分量为至少80wt％，其中避免发生非期望的着色。其他方面涉及制造这种玻璃陶瓷的方法以及将这种玻璃陶瓷用作盖板的用途。
2、本专利技术目的通过独立权利要求的主题实现。特殊和优选的技术方案参见从属权利要求以及本公开的说明书。
3、相对于玻璃陶瓷中的所有晶相，根据本专利技术的玻璃陶瓷包含较高的热液石英晶相分量，热液石英混晶的晶相分量为至少80wt％，优选为至少90wt％，特别优选为至少95wt％。热液石英混晶在总晶体含量中的高分量确保玻璃陶瓷具有良好的可钢化性。此外，还可能存在成核剂晶体，即包含成核剂zro2和/或sno2和/或snzro4混晶的晶体。优选无其他晶相，如高石英混晶或尖晶石(如锌尖晶石)，因为这些晶相可能会降低玻璃陶瓷的透光率和/或致使玻璃陶瓷浑浊不清。玻璃陶瓷中的非晶残余玻璃相的量优选小于40wt％，特别优选在2wt％至30wt％之间或者在5wt％至30wt％之间。为了确保较高的透明度，热液石英混晶的晶粒尺寸小于100nm，优选为最大80nm。
4、在一个优选的实施方式中，玻璃陶瓷包括作为主成分的sio2、al2o3和li2o以及作为成核剂的sno2和zro2。在本专利技术的范围内，主成分是指这些组分的总和达到或超过玻璃陶瓷的85％(质量百分比)。在本专利技术的范围内，质量百分比和重量百分比(缩写为wt％)这两个术语可以同义使用。
5、在优选的实施方式中，这些组分的含量为(单位为质量百分比)：
6、sio2 58-72wt％，优选65-70wt％，
7、和/或
8、al2o3 18-23wt％，
9、和/或
10、li2o 2-5.5wt％，优选3-5wt％，
11、和/或
12、sno2 1-2wt％，优选1-1.5wt％，
13、和/或
14、zro2 2.1-3wt％，优选2.2-2.9wt％。
15、对于产生的玻璃陶瓷特别有利的是，al2o3与sio2的比率(分别就质量百分比而言)小于0.33。然而，这个比率优选也应不小于0.2，因为否则玻璃的粘度会变得很高，从而难以借助熔融技术来进行制造和成型。
16、作为晶体的重要成分li2o应以至少2wt％包含在玻璃陶瓷内。然而，出于经济方面的考虑，总量是受限的，因为其含量会直接影响原料的成本。因此，在一个优选的实施方式中，玻璃陶瓷包含至多5wt％的li2o。
17、成核剂的含量应选择成使得在经济上合理的成核时间(通常为几分钟到几天)内达到良好的成核效果。在此情况下，良好的成核效果是指形成足够多的成核晶体，使得生长在其上的热液石英混晶的最大尺寸不超过100nm，其中这些晶体的尺寸受晶体成分的可用性和/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透明的、可化学钢化或经化学钢化的玻璃陶瓷，其具有热液石英作为主晶相，所述玻璃陶瓷在0.7mm的厚度下的透光率τvis≥85％，所述玻璃陶瓷具有较低的浑浊度，即雾度≤5、优选<2，相对于所述玻璃陶瓷中的所有晶相而言，所述玻璃陶瓷的热液石英混晶的晶相分量为至少80wt％，优选为至少90wt％，优选为至少95wt％。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷具有作为主成分的SiO2、Al2O3和Li2O以及作为成核剂的SnO2和ZrO2。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，SiO2含量为58至72wt％、优选为65至70wt％。
4.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，Al2O3含量为18至23wt％。
5.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，Li2O含量为2至5.5wt％、优选为3至5wt％。
6.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含1至2wt％的SnO2、优选1至1.5wt％的SnO2和/或2.1至3wt
7.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于0.1wt％的TiO2，优选基本上不含TiO2。
8.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，Al2O3与SiO2的比率Al2O3/SiO2＜0.33，二者均以重量百分比为单位。
9.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷基本上不含着色组分，尤其不含V2O5、Nd2O3、CoO。
10.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含0至2wt％的B2O3。
11.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于2wt％、优选少于1wt％的P2O5，特别优选基本上不含P2O5。
12.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于2wt％的Na2O+K2O、优选少于1wt％的Na2O+K2O。
13.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，满足MgO+Li2O–SrO–CaO-BaO<5wt％的条件。
14.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含0.1至2wt％的MgO、优选0.4至1.8wt％的MgO。
15.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于5.5wt％的MgO+Li2O。
16.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含0至2wt％的BaO和/或0至2wt％的CaO和/或0至2wt％SrO。
17.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含0至2wt％的ZnO。
18.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述总和ZrO2+SnO2＞3.6wt％，优选＞3.8wt％。
19.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含不超过2wt％的一种或多种澄清剂，所述澄清剂选自As2O3、Sb2O3、卤化物、SO3。
20.一种制造根据权利要求1至19中任一项所述的钢化玻璃陶瓷的方法，其包括以下步骤：
21.根据权利要求20所述的方法，其中通过浮法、轧制、拉伸或铸锭来进行热成型。
22.一种由根据权利要求1至19中任一项所述的钢化玻璃陶瓷制成的或者依据根据权利要求20或21所述的方法制成的盖板，其厚度为0.4mm至1mm。
23.将根据权利要求22所述的盖板和/或由根据权利要求1至19中任一项所述的玻璃陶瓷制成的盖板用于电子设备、尤其电子显示设备中的用途，所述盖板尤其用于移动电子显示设备中，例如用于移动触摸面板和/或例如智能手机或智能手表等移动数字显示设备中。
24.一种显示设备、尤其数字显示设备，其包括至少一个根据权利要求22所述的盖板。
...【技术特征摘要】
1.一种透明的、可化学钢化或经化学钢化的玻璃陶瓷，其具有热液石英作为主晶相，所述玻璃陶瓷在0.7mm的厚度下的透光率τvis≥85％，所述玻璃陶瓷具有较低的浑浊度，即雾度≤5、优选<2，相对于所述玻璃陶瓷中的所有晶相而言，所述玻璃陶瓷的热液石英混晶的晶相分量为至少80wt％，优选为至少90wt％，优选为至少95wt％。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷具有作为主成分的sio2、al2o3和li2o以及作为成核剂的sno2和zro2。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，sio2含量为58至72wt％、优选为65至70wt％。
4.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，al2o3含量为18至23wt％。
5.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，li2o含量为2至5.5wt％、优选为3至5wt％。
6.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含1至2wt％的sno2、优选1至1.5wt％的sno2和/或2.1至3wt％的zro2、优选2.2至2.9wt％的zro2。
7.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于0.1wt％的tio2，优选基本上不含tio2。
8.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，al2o3与sio2的比率al2o3/sio2＜0.33，二者均以重量百分比为单位。
9.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷基本上不含着色组分，尤其不含v2o5、nd2o3、coo。
10.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含0至2wt％的b2o3。
11.根据上述权利要求中任一项所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷包含少于2wt％、优选少于1wt％的p2o5，特别优选基本上不含p2o5。
12.根据上述权利要求中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·施耐德，B·吕丁格，U·马腾斯，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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