本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良光學(xué)性能的新型化學(xué)強(qiáng)化玻璃用組合物，通過(guò)該組合物形成的玻璃具有較高的應(yīng)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)、硬度、透過(guò)率，經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化處理后產(chǎn)品具有較強(qiáng)的抗破損性能，同時(shí)具有較低的熔化溫度，可采用溢流法生產(chǎn)，并且該玻璃可用于各類含觸摸屏的保護(hù)玻璃，屬于玻璃生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
手機(jī)、ipad等智能化設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)多元化發(fā)展，銀行終端設(shè)備、車載系統(tǒng)、點(diǎn)歌機(jī)等公共場(chǎng)所也越來(lái)越多的呈現(xiàn)出各種各樣的觸摸產(chǎn)品，這些觸摸產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在我們生活中的方方面面，人們的生活已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)這些設(shè)備。采用觸摸產(chǎn)品的產(chǎn)品種類繁多，并且不同的設(shè)備對(duì)其觸摸產(chǎn)品的性能要求也不一樣。但不論用于哪種設(shè)備上的觸摸產(chǎn)品，其使用的玻璃基板的性能一直在不斷的提升。
目前手機(jī)和平板電腦使用的頻率相當(dāng)高，全世界幾乎每人一部手機(jī)，日常的工作、生活已離不開(kāi)這些設(shè)備。在這種高使用頻率情況下，除了隨身攜帶輕便的要求之外，對(duì)其抗損傷性能要求也隨之增加。另一方面，人們的生活節(jié)奏如此之快，隨之而來(lái)的壓力也會(huì)很大，通常會(huì)利用手機(jī)或者ipad觀看影視作品，更有大部分人群選擇益智休閑游戲來(lái)放松自己，在這種情況下，眼睛將長(zhǎng)時(shí)間關(guān)注在屏幕上，這就要求觸摸屏要有較高的光學(xué)性能，透過(guò)率要足夠高，才能有更好的視覺(jué)效果和保護(hù)視力的作用，同時(shí)還要具有較高的抗磨損性能。
專利文獻(xiàn)1(cn105645761a)公開(kāi)了一種制備超薄玻璃的組合物，該組合物以組合物的總重量為基準(zhǔn)含有60～70重量％的sio2，10～14.5重量％的al2o3，10～13重量％的na2o，3～7重量％的k2o，5～10重量的mgo，1～1.8重量％的zno，0.7～1.5重量％的zro2和0.3～1.2重量％的wo3。該玻璃組合物可以用于浮法成型工藝，制備出厚度為0.1-1mm的超薄玻璃，應(yīng)用于顯示觸摸屏設(shè)備中用作蓋板玻璃。
專利文獻(xiàn)2(cn105948488a)公開(kāi)了一種化學(xué)強(qiáng)化用玻璃，所述玻璃主要包括58～68重量％的sio2，4.5～15重量％的al2o3，8～16重量％的na2o，4～12重量％的k2o，5～12重量％的mgo，0.01～2重量％的zro2，0.1～4重量％的zno，以及0.005～1重量％的fe2o3等成分。這樣的化學(xué)強(qiáng)化用玻璃無(wú)黃綠色，化學(xué)強(qiáng)化效果較好，經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化處理后無(wú)翹曲現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
鑒于上述背景技術(shù)中對(duì)于玻璃的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃用組合物及玻璃，利用該玻璃用組合物制備的化學(xué)強(qiáng)化玻璃具有較高的應(yīng)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)、硬度、透過(guò)率，經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化處理后產(chǎn)品具有較強(qiáng)的抗破損性能，同時(shí)具有較低的熔化溫度，可采用溢流法生產(chǎn)，并且該玻璃可用于各類含觸摸屏的保護(hù)玻璃。
通過(guò)將本發(fā)明制造的化學(xué)鋼化玻璃基板作為觸摸設(shè)備的保護(hù)裝置，與以往提及的蓋板玻璃基板相比，在性能上有了很大的改進(jìn)，不僅攜帶輕便，而且具有較高的透過(guò)率，玻璃經(jīng)化學(xué)鋼化處理后其表面應(yīng)力與其他產(chǎn)品相比也有很大提高，并且表面硬度也具有優(yōu)越性，抗破損性能好，完全可以抵抗跌落、磨損等外力作用。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及以下內(nèi)容。
1.一種堿鋁硅酸鹽玻璃用組合物，其包含：三氧化二銪(eu2o3)。
2.根據(jù)項(xiàng)1所述的玻璃用組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)該組合物包含0.1～1重量％的三氧化二銪(eu2o3)，優(yōu)選包含0.3～0.7重量％的三氧化二銪(eu2o3)。
3.根據(jù)項(xiàng)1或2所述的玻璃用組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)該組合物包含16～17％重量％的al2o3。
4.根據(jù)項(xiàng)1～3中任一項(xiàng)所述的玻璃用組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)該組合物包含63～65重量％的sio2。
5.一種玻璃用組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)該組合物包含：
sio2：62～66重量％
al2o3：15～18重量％
k2o：1～3重量％
na2o：12～15重量％
eu2o3：0.1～1重量％
b2o3：3～5重量％，以及
不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)項(xiàng)5所述的組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)，該組合物包含0.3～0.7重量％的eu2o3。
7.根據(jù)項(xiàng)1～6中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)，該組合物包含16～17％重量％的al2o3。
8.根據(jù)項(xiàng)1～7中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)，該組合物包含63～65重量％的sio2。
9.一種化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其是利用項(xiàng)1～8中任一項(xiàng)所述的組合物制成的。
10.根據(jù)項(xiàng)9所述的玻璃，其中，所述玻璃厚度為0.7mm，透過(guò)率為92.5％以上，優(yōu)選為93％以上。
11.根據(jù)項(xiàng)9所述的玻璃，其中，所述玻璃的應(yīng)變點(diǎn)在600℃以上，優(yōu)選在620℃以上，優(yōu)選在630℃以上，所述玻璃的軟化點(diǎn)在800℃以上，優(yōu)選在850℃以上，優(yōu)選在860℃以上。
12.根據(jù)項(xiàng)9所述的玻璃，其中，所述玻璃的表面應(yīng)力在800mpa以上，優(yōu)選在830mpa以上，優(yōu)選在840mpa以上，應(yīng)力層厚度在50μm以上，優(yōu)選在55μm以上。
13.一種化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制備方法，包括：
將項(xiàng)1～8中任一項(xiàng)所述的組合物依次進(jìn)行熔融、成型、退火、切割、研磨、拋光和化學(xué)鋼化處理而得到化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
如上所述，本發(fā)明涉及的玻璃用組合物主要通過(guò)b2o3和al2o3的共同使用來(lái)提高玻璃的化學(xué)鋼化性能。此外，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，通過(guò)引入0.1～1重量％的稀土氧化物eu2o3，可有效提高玻璃的透過(guò)率和硬度。
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良光學(xué)性能的新型化學(xué)強(qiáng)化玻璃用組合物，通過(guò)此玻璃用組合物制備的玻璃產(chǎn)品具有優(yōu)良的光學(xué)性能和化學(xué)鋼化性能，耐破損性能強(qiáng)，廣泛用于觸摸屏的保護(hù)玻璃。
本發(fā)明涉及的基質(zhì)玻璃的主要成分是sio2、al2o3、k2o、na2o、eu2o3，b2o3，經(jīng)一定溫度下在熔融的kno3溶液中保溫處理后，在玻璃表面將形成一層壓應(yīng)力層，最終使得玻璃表面具有較高的強(qiáng)度和硬度、表面防刮、耐劃，同時(shí)具有較高的透過(guò)率。
本發(fā)明涉及的玻璃組合物由于添加了稀土氧化物eu2o3，大大提高了玻璃的光學(xué)性能，在該玻璃組合物用于形成觸摸屏蓋板用的玻璃基板時(shí)，即在玻璃為0.7mm厚度時(shí)，其透過(guò)率大于92.5％，甚至于高達(dá)93％以上，例如93.5％以上；另外本發(fā)明提到的玻璃基板可經(jīng)化學(xué)鋼化處理，處理后的玻璃仍具有較高的透過(guò)率和硬度，并且al2o3和b2o3的結(jié)合能顯著降低玻璃融化溫度。本發(fā)明較高的al2o3含量能較大程度上提高玻璃的化學(xué)鋼化效果，強(qiáng)度可達(dá)800mpa以上，應(yīng)力層厚度可達(dá)50μm以上。本發(fā)明提到的玻璃基板主要應(yīng)用于手機(jī)、ipad、mp4、電腦、相關(guān)公共設(shè)備等含觸摸屏的保護(hù)玻璃。
具體實(shí)施方式
下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然下文中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
本發(fā)明涉及一種堿鋁硅酸鹽玻璃用組合物，其包含：三氧化二銪(eu2o3)。
本發(fā)明的玻璃用組合物，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)包含0.1～1重量％的三氧化二銪(eu2o3)。優(yōu)選包含0.3～0.7重量％的三氧化二銪(eu2o3)。
具體來(lái)說(shuō)本發(fā)明涉及的玻璃用組合物，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)，該組合物包含：sio2：62～66重量％，al2o3：15～18重量％，k2o：1～3重量％，na2o：12～15重量％，eu2o3：0.1～1重量％，以及b2o3：3～5重量％，以及還含有不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)通常是由于在工業(yè)生產(chǎn)中使用的原料所帶來(lái)的。
在另一個(gè)具體的實(shí)施方式中，其中，以該組合物的總重量為基準(zhǔn)，該組合物包含：sio2：62～66重量％，al2o3：15～18重量％，k2o：1～3重量％，na2o：12～15重量％，eu2o3：0.1～1重量％，以及b2o3：3～5重量％，并且上述這些物質(zhì)的總量為100重量％。
在上述本發(fā)明玻璃用組合物中sio2是構(gòu)成玻璃骨架的必需成分，隨著其含量不斷增加，玻璃網(wǎng)絡(luò)連接程度、玻璃的耐化學(xué)性和機(jī)械強(qiáng)度也隨之越來(lái)越高；如果含量太高時(shí)，將提高玻璃的高溫粘度，使玻璃熔化困難。本發(fā)明選擇sio2含量是62～66重量％，優(yōu)選是63～65重量％。
在上述本發(fā)明玻璃用組合物中al2o3是玻璃的中間體，在可化學(xué)鋼化玻璃中，與b2o3共同使用可以提高玻璃化學(xué)鋼化效果，主要原因是，在玻璃中如果堿金屬含量達(dá)到一定程度時(shí)，提供較多的游離氧，鋁元素就以[alo4]4-四面體形式存在，而[alo4]分子體積比[sio4]大，所以具有較寬的通道供鉀鈉離子進(jìn)行交換，并且會(huì)有更多的較大離子進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)中，不僅有利于加快離子交換的速度，還能讓玻璃的網(wǎng)絡(luò)更加緊密。另外al2o3還可以降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃的彈性模量等性能，但如果含量過(guò)高，玻璃較難熔化，所以本發(fā)明的玻璃用組合物中包含15～18重量％的al2o3，優(yōu)選是16～17重量％。
na2o是離子交換的主要物質(zhì)，通過(guò)玻璃中的鈉離子與熔鹽中的鉀離子進(jìn)行交換，讓半徑較大的鉀離子與玻璃中的鈉離子相互交換位置，這樣在玻璃表面就產(chǎn)生了擠壓作用，從而達(dá)到提高玻璃強(qiáng)度的效果。另外na2o還可以有效降低玻璃的熔化溫度，如果引入過(guò)量，玻璃的耐化性能會(huì)降低，所以本發(fā)明的玻璃用組合物中包含12～15重量％的na2o。
k2o的引入主要是為了降低玻璃的熔化溫度，并且與na2o共同使用時(shí)可以利用混合堿效應(yīng)提高玻璃的各項(xiàng)性能，另本申請(qǐng)中的al2o3含量較高的原因，所以本發(fā)明的玻璃用組合物中包含1～3重量％的k2o。
稀土金屬在元素周期表中屬于較特殊的一類，因其特殊的電子結(jié)構(gòu)，使其具有與眾不同的光學(xué)性能，比如色純度高、色彩鮮艷、光吸收能力強(qiáng)、物理和化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫等諸多優(yōu)異性能，因此近年來(lái)也廣泛應(yīng)用于光學(xué)玻璃產(chǎn)品。稀土氧化物添加到玻璃中用來(lái)改善玻璃基板的性能已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是很多稀土元素在玻璃中有顯色效果，這樣用于觸摸屏玻璃基板影響較大，另外大部分稀土氧化物在玻璃中的溶解度都很小?；谝陨弦蛩乇景l(fā)明選用eu2o3摻雜到玻璃基板中，既能大大提高玻璃光學(xué)性能，還避免了顯色，硬度也有明顯的增加。由于稀土氧化物普遍密度較大，在添加到玻璃中后將會(huì)增加玻璃基板的密度，基于以上原因本發(fā)明的玻璃用組合物中包含0.1～1重量％的eu2o3，優(yōu)選包含0.3～0.7重量％。
b2o3的添加主要是降低玻璃的熔化溫度，由于本發(fā)明中al2o3含量較高，導(dǎo)致玻璃熔化溫度提升，所以添加3～5重量％的b2o3可以有效降低熔化溫度。
本發(fā)明涉及一種利用本發(fā)明的玻璃用組合物制成的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
本發(fā)明也涉及一種化學(xué)強(qiáng)化玻璃的制備方法，該方法主要包括：以下步驟：將上述本發(fā)明的玻璃用組合物依次進(jìn)行熔融、成型、退火、切割、研磨、拋光和化學(xué)鋼化處理而得到化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
此外，在上述方法中，可以對(duì)拋光后的玻璃進(jìn)行切割，以獲得期望的大小。
根據(jù)上述方法得到的玻璃，其中，玻璃厚度為0.7mm，所述玻璃的透過(guò)率為92.5％以上，優(yōu)選為93％以上。
根據(jù)上述方法得到的玻璃，其中，所述玻璃的應(yīng)變點(diǎn)在600℃以上，優(yōu)選在620℃以上，優(yōu)選在630℃以上，所述玻璃的軟化點(diǎn)在800℃以上，優(yōu)選在850℃以上，優(yōu)選在860℃以上。
根據(jù)上述方法得到的玻璃，其中，所述玻璃的表面應(yīng)力在800mpa以上，優(yōu)選在830mpa以上，優(yōu)選在840mpa以上，應(yīng)力層厚度在50μm以上，優(yōu)選在55μm以上。
實(shí)施例
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在以下實(shí)施例中，如無(wú)特別說(shuō)明，所用的各材料均可以通過(guò)商購(gòu)獲得，如無(wú)特別說(shuō)明，所用的方法為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。如無(wú)特別說(shuō)明，百分比表示重量百分比。
首先按照稱量各組成成分，混合各組成成分獲得玻璃用組合物，對(duì)玻璃用組合物進(jìn)行熔融、成型、退火、研磨、拋光、切割、以及化學(xué)處理得到化學(xué)強(qiáng)化玻璃，并對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試。
具體步驟：將上述幾種原材料按照重量百分比稱量，并且最終得到的玻璃用組合物的總重量為200g。將該組合物充分混合均勻，再將混合料倒入鉑銠坩堝中，在1550-1650℃保溫5～10h；將熔制好的玻璃液降溫至成型所需要的溫度范圍，在不銹鋼板上成型，在630℃保溫0.5h進(jìn)行退火處理。此時(shí)測(cè)試玻璃的物理特性，如密度、膨脹系數(shù)、應(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、軟化點(diǎn)等。
將退火后的玻璃切割、研磨、拋光成60mm×45mm×0.7mm的薄片，放入350～400℃的熔融kno3溶液中進(jìn)行化學(xué)鋼化處理，鋼化2～5h后取出并冷卻至室溫，用去離子水超聲清洗玻璃薄片并烘干，應(yīng)用表面應(yīng)力儀測(cè)試玻璃表面的應(yīng)力和應(yīng)力層厚度。各實(shí)施例和比較例的操作按照上述進(jìn)行。
各實(shí)施例和比較例中使用的玻璃用組合物的組分組成顯示在表1中。
其中，上述密度測(cè)試采用阿基米德法測(cè)定，單位為g/cm3；應(yīng)變點(diǎn)和退火點(diǎn)、軟化點(diǎn)均采用拉絲法測(cè)定；采用fsm-6000le表面應(yīng)力儀測(cè)試鋼化玻璃表面應(yīng)力和應(yīng)力層厚度。玻璃硬度采用維氏硬度計(jì)測(cè)量。具體檢測(cè)結(jié)果參照表1。表1中顯示了實(shí)施例1-9及對(duì)比例1-3的配比與物化性能測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例1-9的結(jié)果明確顯示，通過(guò)添加0.1～1重量％的eu2o3，可以顯著地提高獲得的玻璃的透過(guò)率，并且不會(huì)影響玻璃的物理性能(例如膨脹系數(shù)、密度、應(yīng)變點(diǎn)和退火點(diǎn))，此外化學(xué)鋼化后的表面應(yīng)力、應(yīng)力層厚度以及維氏硬度等均達(dá)到高水平。
對(duì)比例1-3與實(shí)施例1-9相比較可以看出，添加過(guò)少量的eu2o3可能無(wú)法有效地提高玻璃的透過(guò)率，而添加過(guò)多量的eu2o3時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致與少量添加eu2o3時(shí)相比過(guò)高的玻璃密度，導(dǎo)致其不符合觸摸屏用蓋板玻璃基本輕質(zhì)化的要求。
本申請(qǐng)接受各種修改和可替換的形式，具體的實(shí)施方式已經(jīng)借助于實(shí)施例來(lái)顯示并且已經(jīng)在本申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述。但是，本申請(qǐng)不意在受限于公開(kāi)的特定形式。相反，本申請(qǐng)意在包括本申請(qǐng)范圍內(nèi)的所有修改形式、等價(jià)物、和可替換物，本申請(qǐng)的范圍由所附權(quán)利要求及其法律等效物限定。
在本發(fā)明中列舉的數(shù)值范圍均包括該數(shù)值范圍的兩個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)，也包括該數(shù)值范圍中具體的每一個(gè)數(shù)值，并且該數(shù)值可以與端點(diǎn)任意組合組成新的小范圍。
表1