一种高铝强化盖板玻璃组合物及其制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子平板玻璃制造加工技术领域，具体是指一种高铝强化盖板玻璃组 合物及其制造工艺。
【背景技术】
[0002] 进入触控智能时代以来，用于手机、平板、触控笔记本等移动终端人机交互设备的 显示器件保护玻璃需求日益增加。随着人们对触控技术的依赖，屏幕是否容易破碎也逐步 成为衡量电子产品优劣性的重要指标。采用普通钠钙玻璃作为显示屏幕保护玻璃，由于其 表面强度不高，长期使用容易产生划伤、裂纹，出现显示模糊，屏幕碎裂等问题。高铝强化盖 板玻璃由于其高透光性、强防刮性等特性，逐渐成为盖板保护玻璃的主流。
[0003] 高铝强化盖板玻璃作为保护平板显示电子产品显示器保护玻璃，还必须经过强化 处理。强化处理一般可分为物理强化和化学强化。
[0004] 物理强化一般为玻璃在加热炉内按一定的加热升温速度加热到低于软化温度，然 后将此玻璃迅速送入冷却系统，用低温高速气流进行急冷。玻璃上下表面首先收缩硬化，由 于玻璃的导热系数小，这时玻璃内部仍处于高温状态，待到其内部也开始硬化时，已被硬化 的外层将阻止内层的收缩，从而先硬化的外层产生压应力，而后硬化的内层产生了张应力， 由于玻璃表面层存在压应力，当外力作用于该表面时，首先必须先抵消这部分压应力，这就 大大提高了玻璃的机械强度。
[0005] 化学强化一般采用在不高于玻璃转变点的温度区域内，将玻璃浸在含有比玻璃中 碱离子半径大的钾离子熔盐中。例如；用Li+置换Na+，或用Na+置换K+，然后冷却。由于 钾离子的体积差造成表面压应力层，提高了玻璃的强度。虽然比高温型交换速度慢，但由于 钢化中玻璃不变形而具有实用价值。
[0006] 按照玻璃的结构组成，可以将玻璃按组分分为以下几类：钠钙硅玻璃、硼硅酸盐玻 璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼酸盐玻璃等。现有的用于建筑、电子的浮法玻璃一般选用的钠钙硅 玻璃。而新型的浮法玻璃，特别是应用于触摸电子类领域的保护玻璃，需要满足高透过性、 高抗弯强度，高抗压强度，高耐磨以及高抗损伤的性能的要求，已经逐步由铝硅酸盐玻璃代 替。
[0007] 目前最为先进的平板盖板玻璃配方以及工艺均记载在中国的专利申请文件中，申 请号为：201110243117. 9,名称为"一种玻璃组合物及其制成的玻璃、制法和用途"，该文件 中清楚的记载了该玻璃是用于电子产品的触屏玻璃，其玻璃产品的表面压应力在300MPa 以上，应力层厚度在40 μπι以上，可以作为显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料，用于收 集、移动信息终端、触摸屏、掌上游戏机、液晶电视、液晶显示器、笔记本电脑显示器、提款 机、多媒体信息查询机等产品的屏幕保护。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种高铝强化盖板玻璃组合物及其制造工艺，提高盖板玻 璃的压应力，进一步提升玻璃上的品质，从而延长其使用寿命，达到保护显示屏等电子元器 件的目的。
[0009] 本发明的目的通过下述技术方案实现： 一种高铝强化盖板玻璃组合物，该组合物由下列成分构成，以摩尔百分比表示，包括： SiO2 :49 ~75%、Al2O3:1 ~25%、Na 20 :5% ~18%、K2O :0% ~16%、MgO :2% ~16%、CaO :0% ~ 6%、Ba0 :0%~l%、SrO :0%~3%、Zr02:0%~5%。申请人在对盖板玻璃的多年反复研宄中发 现，通过调整玻璃的配比，可以提高玻璃产品的表面压应力，通过数十万次的实验和理论研 宄，申请人得到了比较稳定的组分范围，在这个范围内，采用现有的工艺进行加工，就可以 得到改性后的高铝强化盖板玻璃，其表面的压应力至少在700MPa，具有36 μ m以上的压应 力层厚度，并获得5000MPa以上的环对环（ROR)抗压力值，相对于现有技术中的强化盖板玻 璃而言，不仅仅大大提高了表面压应力，而且也将其环对环（ROR)抗压力值从2500MPa提高 到5000MPa，大大提升了玻璃的品质，从而可以延长其使用寿命。
[0010] 以摩尔百分比表示，SrO和ZrOd^总量为0%~5%。在铝硅酸盐玻璃中合适的SrO、 Zr02、Al203等氧化物的含量，有利于化学强化的进行，ALO 4的体积为41厘米3/摩尔，SiO4的 体积为27. 24厘米3/摩尔，Al2O3取代SiO 4后，体积增大，有利于碱离子扩散，ZrO^P入后， 增强效果好，而且可以防止失透，Al20 3、Sr0、Zr02的并用，亦能提高增强效果，玻璃中碱金属 氧化物的含量对离子交换有很大的影响。
[0011] 以摩尔百分比表示，A1203、Na20、K 20、MgO的总量为15%~45%。在申请人的研宄 中发现，氧化铝作为一种中间体氧化物存在于玻璃的网络结构中，起着网络生成体和网络 外体之间的作用，在硅酸盐玻璃中氧化铝存在两种配位体，一种是AL 3+位于四面体之中形 成铝氧四面体（ALO4), -种是AL3+位于八面体之中形成铝氧八面体（ALO6);在高铝硅酸玻 璃中，当Na 2O/ Al2O3摩尔比大于1时，AL3+作为网络形成体存在于四面体之中，而当Na 2O/ Al2O3摩尔比小于1时，AL3+作为网络形成体存在于八面体之中，场强较大的阳离子会对AL 3+ 离子的配位方式有一定的影响；随着Al2O3引入量的增加，玻璃的机械强度会增大，这也是 因为Al 2O3的引入，起到修补网络的作用，使得玻璃中结构趋于紧密，增强玻璃的抗折强度 和硬度；但是随着Al 2O3引入量的增加，会使得玻璃的粘度增大，会使玻璃液的融化速度减 慢，澄清时间加长，硬化速度加快，容易在玻璃表面产生波筋和条纹，增加了玻璃的缺陷，因 此，玻璃成分中的A1 203、Na20、K20、MgO的总含量要严格控制在15%~45%，优选为30%~ 36% 〇
[0012] 一种高铝强化盖板玻璃组合物的制造工艺，包括以下步骤： (a) 将原料混合后，送入到炉窑内加热熔融形成玻璃液体，然后通过浮法成型； (b) 退火：在退火窑中进行玻璃退火； (c) 切割成型，将玻璃切割形成规定尺寸。
[0013] 该玻璃组合物在进行化学强化时，在硝酸钾钢化液中强化的温度为380°C~ 450°C，离子交换时间为2~8h。
[0014] 本发明还提供了一种化学强化离子交换制造工艺，针对改性玻璃的组分，