鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃作為保護(hù)玻璃廣泛應(yīng)用于觸摸屏、提款機(jī)、自助打印終端設(shè)備 以及3D電視，亦可應(yīng)用于交通工具如航空器材、高鐵機(jī)車等風(fēng)擋用安全玻璃，其具有機(jī)械 強(qiáng)度高、耐磨損、耐沖擊、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，可以有效地防止產(chǎn)品表面的沖擊和劃傷損 害，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命和增強(qiáng)使用效果。
[0003] 目前的鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃的制備大多涉及到利用As203、Sb20 3、Cl2或者F 2作為玻 璃的澄清劑，以盡可能除去玻璃中在氣泡。但這種澄清劑會(huì)使最終得到的鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻 璃含有有毒有害的成分，如As、Sb等。這些物質(zhì)是《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有 害成分的指令》（簡(jiǎn)稱R0HS)和《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、許可和限制》（簡(jiǎn)稱Reach)所限制的， 這使其在電子產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用受到一定限制。并且，目前的鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃制備時(shí)往往通過 提高澄清溫度進(jìn)一步使氣泡缺陷較少，不僅能耗高，還會(huì)降低窯爐耐材的壽命。
[0004] 為了盡可能不含氣泡或少含氣泡并降低熔融溫度和澄清溫度，在合理使用玻璃澄 清劑的同時(shí)，必須對(duì)玻璃的組分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要提供一種無毒無害、制備時(shí)熔融溫度和澄清溫度較低且氣泡缺陷 較少的鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法。
[0006] 一種鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：
[0007]
[0008]
[0009] 其中，所述K2O和Na2O的總質(zhì)量百分比為12. 0~20. 0%，且所述K2O和Na2O的質(zhì) 量比滿足 0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ;
[0010] 所述CaO和MgO的總質(zhì)量百分比彡12. 0%。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述TiOdPCeO2的總質(zhì)量百分比彡1.0%。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述21〇2和41 203的質(zhì)量比滿足0.015彡21〇2/^120 3〈0.20。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述CaO和MgO的總質(zhì)量百分比為6. 0~12. 0%。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述TiO2的質(zhì)量百分比為0. 05~0. 6%。
[0015] 一種鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃的制備方法，包括如下步驟：
[0016] 將石英砂、Na2C03、CaC03、KN03、K 2C03、NaN03、MgO、A1203、Ce0 2、SnO2、鋯英砂、1102和 玻璃澄清劑進(jìn)行混合得到混合物，將所述混合物于1400°C~1520°C下保溫，使所述混合物 熔融，其中，所述玻璃澄清劑包括NH4NO3、Na2S04、CeOjP SnO 2;
[0017] 將熔融后的所述混合物升溫至1520°C~1620°C進(jìn)行澄清，得到玻璃液；
[0018] 使所述玻璃液成型，得到所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃，所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃按質(zhì)量 百分比計(jì)，包括如下組分：Si025 5 . 0 ~68. 0% ;Α12035· 0 ~20. 0% ;Ca00 ~5. 0% ;Mg00 ~ 10. 0 % ;K201. 0 ~8. 0 % ;Na2010. 0 ~17. 0 % ;Ce020 . 01 ~2. 0 % JiO20.00 1 ~2. 0 % ; ZrO2O. 3 ~3.0% ;Sn020 . 01 ~L 5%及 Fe2O30.0 10 ~0.012%，其中，所述 K2O 和 Na2O 的質(zhì) 量之和的百分比為12. 0~20. 0%，且所述K2O和Na2O的質(zhì)量比滿足0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ; CaO和MgO的質(zhì)量之和的百分比彡12. 0%。
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述使玻璃成型的方法為浮法成型。
[0020] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括將所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃進(jìn)行鋼化，得到鋼化鋯質(zhì) 鋁硅酸鹽玻璃的步驟，所述鋼化的步驟為：
[0021] 將所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃放入溫度為380 °C~450 °C的硝酸鉀熔融液中處理0. 5 小時(shí)~8小時(shí)，得到所述鋼化鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，將所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃放入溫度為380°C~450°C的硝 酸鉀熔融液中處理〇. 5小時(shí)~8小時(shí)的步驟之前，還包括預(yù)處理的步驟，所述預(yù)處理的步驟 為將所述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃于300°C下保溫30分鐘。
[0023] 上述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃不含有Li20、B203、As 203、Sb203、F等有毒有害物質(zhì)，能夠廣 泛應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)中。并且，上述鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃通過優(yōu)化組分和配比，使得在制備時(shí)熔 融溫度和澄清溫度較低，且在較低的澄清溫度下能夠獲得較佳的澄清效果，氣泡缺陷較少。
【附圖說明】
[0024] 圖1為一實(shí)施方式的鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0026] 一種鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：
[0027] Si0255 . 0 ~68. 0% ;Α12035· 0 ~20. 0% ;Ca00 ~5. 0% ;Mg00 ~10. 0% ;K201. 0 ~ 8. 0 % ;Na2010. 0 ~17. 0 % ;Ce020 . 01 ~2. 0 % JiO20.00 1 ~2. 0 % ;Zr020 . 3 ~3. 0 % ; SnO20.0 1~L 5%及Fe2O30.0 10~0.012%。其中，K2O和Na2O的總質(zhì)量百分比為12.0~ 20. 0 %，且K2O和Na2O的質(zhì)量比滿足0. 03〈K20/Na20〈0. 75 ;CaO和MgO的總質(zhì)量百分比 < 12. 0%〇
[0028] SiO2是重要的玻璃形成氧化物，其硅氧四面體的結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu) 成玻璃的骨架，而且能提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。但SiO2是較難熔化 的物質(zhì)，因此Si(V#量有其最佳值。在鋯質(zhì)鋁硅酸鹽玻璃中，若含量低于55. Owt. %，成形 和耐化學(xué)性會(huì)降低，有結(jié)晶化趨勢(shì)；含量超過68. Owt. %，玻璃熔化和澄清溫度會(huì)更高，并 且粘度上升，難以使玻璃均質(zhì)，不適宜于浮法工藝制造。因此，3102的質(zhì)量百分比為55. 0~ 68. 0%，優(yōu)選為56. 0~64. 0%，更優(yōu)選為58. 0~63. 0%。
[0029] Al2O3是中間體氧化物，參與網(wǎng)絡(luò)起網(wǎng)絡(luò)生成體作用，以及降低玻璃的結(jié)晶傾向，提 高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和硬度。同時(shí)，Al2O3也是提高拉伸玻璃彈性模量 的必要成分，但是能增加玻璃粘度。如果Al2O3過多，軟化點(diǎn)溫度上升，就難以得到料性長(zhǎng)的 玻璃，使浮法玻璃成型操作困難。玻璃中的Al3+傾向于形成[AlO4]網(wǎng)絡(luò)，這比[SiO 4]網(wǎng)絡(luò) 要大得多，留下較大的孔作為離子擴(kuò)散的通道，因此玻璃中高的Al2O3含量將促進(jìn)Na+oK+ 的離子交換，有助于離子交換過程在較低的溫度及較短的時(shí)間下進(jìn)行，如370°C~430°C， 0. 5h~8h。然而，如果Al2O3含量大于20. 0%，增大了玻璃的結(jié)晶化趨勢(shì)和粘度，因而必須 避免。因此，Al2O3的質(zhì)量百分比為5.0~20. 0%，優(yōu)選為5.0~18. 0%，更優(yōu)選10. 0~ 17. 0%〇
[0030] MgO是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，當(dāng)MgO的質(zhì)量百分比不大于10. 0%時(shí)，有助于降低玻璃熔 點(diǎn)，改善均勻性，并增加抗水解性。并且，MgO也能使玻璃趨于穩(wěn)定，提高玻璃的耐久性，防 止玻璃產(chǎn)生結(jié)晶，抑制玻璃中堿金屬離子的移動(dòng)，同時(shí)提高玻璃彈性模量。MgO的質(zhì)量百分 比優(yōu)選為3. 5~7. 0%，更優(yōu)選為3. 9~6. 5%。
[0031] CaO與MgO引入后也能使硅氧四面體[SiO4]所形成的網(wǎng)絡(luò)松弛、斷裂，有利于降低 熔融溫度，并且CaO與MgO在改善玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性方面的作用優(yōu)于 Na2O與K20。當(dāng)