本發(fā)明涉及微晶玻璃制備，具體為一種偏硅酸鋰微晶玻璃及其制備方法。

背景技術：

1、偏硅酸鋰微晶玻璃是一系列析出以偏硅酸鋰(li2sio3)為主晶相的微晶玻璃的總稱。由于偏硅酸鋰微晶玻璃具有強度高、熱穩(wěn)定性好、耐磨性好等特點廣泛應用于醫(yī)學、電子信息、建筑和機械制造等領域，尤其是應用于對強度和透明度要求較高的顯示設備蓋板玻璃領域。

2、偏硅酸鋰微晶玻璃的主要成分為li2o和sio2，此外會添加p2o5、b2o3、zro2、k2o、a12o3、cao、ceo2、la2o3等組分，以起到助熔劑、形核劑等作用。但是，含有偏硅酸鋰的透明微晶玻璃制品由于偏硅酸鋰的自身影響，導致離子交換能力不足、表面壓應力過小，極大的制約了微晶蓋板玻璃的耐刮擦和抗跌落等性能的提升，進而影響偏硅酸鋰微晶玻璃制品的使用壽命、安全性和用戶體驗感，另外微晶玻璃中大部分種類的晶體易導致玻璃透光率下降，霧度增大，甚至失透，限制了其作為移動終端設備保護材料的應用。因此，急需開發(fā)出一種表面壓應力大、強度高、離子交換能力強、抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異的透明微晶玻璃，以滿足電子器械保護玻璃的發(fā)展要求。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的微晶玻璃強度和透明度不足，無法滿足電子器件保護玻璃蓋板需求的問題，本發(fā)明提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃及其制備方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現：

3、本發(fā)明提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃，按氧化物質量百分比計，包括：62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、0％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2，(sio2+)al2o3/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％；

4、所述微晶玻璃按重量計包括30％～60％的偏硅酸鋰晶相。

5、進一步地，所述微晶玻璃在1mm厚度條件下，對波長為400～1000nm的波長具有≥85％的透過率，霧度≤0.3％。

6、進一步地，還包括0～5％的zno、0～3％的sno2、0～5％的na2o、0～5％的mgo和0～3％的b2o3。

7、進一步地，所述微晶玻璃還包括二硅酸鋰晶相。

8、進一步地，其維氏硬度大于800kgf/mm2，彈性模量大于100gpa。

9、進一步地，其斷裂韌性≥1.0mpa·m1/2。

10、進一步地，對其進行化學強化后的表面壓縮應力＞400mpa，離子交換層深度≥80μm。

11、本發(fā)明還提供一種偏硅酸鋰微晶玻璃的制備方法，包括：

12、按氧化物質量百分比計，引入62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、0％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2進行稱量混料，并加熱熔化成玻璃液；其中，(sio2+)al2o3/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％；

13、將玻璃液進行澆鑄，得到基礎玻璃；

14、將基礎玻璃進行退火處理并切片，得到片狀基礎玻璃；

15、將片狀基礎玻璃進行核化和晶化熱化處理；

16、晶化熱化處理結束后，對片狀基礎玻璃進行化學強化，得到偏硅酸鋰微晶玻璃。

17、進一步地，加熱熔化的溫度為1500℃～1600℃。

18、進一步地，基礎玻璃進行退火處理的溫度為400℃～550℃，退火時間為1～4h。

19、進一步地，將片狀基礎玻璃進行核化和晶化熱化處理的方法為：

20、退火處理后，加熱到480℃～650℃，進行核化處理；

21、核化處理后，加熱到600℃～900℃，進行晶化處理，并隨爐冷卻，完成核化和晶化熱化處理。

22、進一步地，進行核化處理和晶化熱化處理的升溫速率為1℃/min～20℃/min；核化處理的時間和晶化熱化處理的時間為0.5～16h。

23、進一步地，對晶化熱化完成后的微晶玻璃進行化學強化，化學強化用熔鹽為硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或幾種，強化溫度為420℃～520℃，強化時間為0.5～16h。

24、與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明一種偏硅酸鋰微晶玻璃，按質量百分比計包括：62％～78％的sio2、3％～10％的al2o3、4％～18％的li2o、1％～5％的k2o、0.6％～7.5％的p2o5和2％～15％的zro2，(sio2+al2o3)/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，p2o5+zro2＜8％。其中，sio2是形成玻璃的網絡結構成分也是提高化學耐久性的成分，此外也是偏硅酸鋰微晶玻璃析出晶體偏硅酸鋰的構成成分，為保證玻璃的熔融性，sio2的含量在78％以下。al2o3是增大通過化學強化而產生的表面壓應力的成分，是提升玻璃強度必不可少的成分，為保證偏硅酸鋰微晶玻璃的表面應力，al2o3的含量在3％以上，但al2o3的存在又會影響玻璃失透溫度，為不使玻璃的失透溫度變得過高，al2o3的含量應在10％以下。li2o是通過離子交換而形成表面壓應力的成分，并且是偏硅酸鋰晶體的構成成分，li2o的含量應在4％以上，以保證其與sio2配合產生的偏硅酸鋰晶相的含量在30％以上以及合適的晶粒尺寸，保證微晶玻璃的高強度和高透明度，從而滿足其作為蓋板玻璃的要求。另一方面，為了保證玻璃的穩(wěn)定頂，li2o的含量優(yōu)選為18％以下。k2o是降低玻璃的熔融溫度的成分，當k2o過多時，化學強化特性降低或者化學耐久性降低，因此k2o的含量優(yōu)選為5％以下。zro2是在晶化處理時能夠構成晶核的成分，zro2的含量為2％以上，為了抑制熔融時的失透，zro2的含量應為15％以下。p2o5具有促進玻璃的分相、促進晶化的效果，p2o5的含量優(yōu)選為0.6％以上，但當p2o5的含量過多時，在熔融時容易分相，另外，耐酸性顯著降低。p2o5的含量應為7.5％以下。通過將(sio2+al2o3)/li2o的值為6～15，al2o3/li2o的值為0.7～1.3，可控制原料組分最后形成的偏硅酸鋰微晶玻璃包括玻璃相和偏硅酸鋰相，是以偏硅酸鋰晶相為主晶相，還包含有少量的二硅酸鋰晶相，使制備的偏硅酸鋰微晶玻璃具有更好的透明度的同時，具有更好的機械強度，抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異，可滿足電子器械保護玻璃的發(fā)展要求。

26、另外，微晶玻璃中還可包括0～5％的zno、0～5％的na2o、0～5％的mgo和0～3％的b2o3。zno可作為助熔劑的作用，并且促進微晶玻璃的形成和生長的同時控制晶料的尺寸，但含量過高會使玻璃相含量偏高，影響微晶玻璃的透光性和機械性能，還會影響透明度，要控制在5％以下；mgo的加入可以進一步提升微晶玻璃體系的均勻性、熱穩(wěn)定性和透光率，但含量過能會影響玻璃的化學強化效果，導致在化學強化處理時不易增大壓應力層，還會影響微晶玻璃的晶體析出，因此控制在5％以下。na2o雖然不是必不可少的，但是提高玻璃的熔融性的成分，當na2o過多時，偏硅酸鋰晶體不易析出或者化學強化特性降低，因此na2o的含量設置為0～5％。b2o3起助熔劑的作用，它可以降低玻璃的高溫黏度，改善玻璃的可熔性和表面抗刮擦性質，同時還可但含量過高會導致微晶玻璃的抗水解性和化學耐久性降低，因此控制在5％以內。

27、li2o、na2o和k2o由碳酸鹽或硝酸鹽的形式引入，p2o5由偏磷酸鋁和著磷酸二氫氨的形式引入，其余原料組分由氧化物的形式引入?？珊喕a過程，提升生產效率。

28、本發(fā)明還提供一種如上述的偏硅酸鋰微晶玻璃的制備方法，該方法通過將原料組分按比例進行混料，并加熱熔化成玻璃液；將玻璃液進行澆鑄，得到基礎玻璃；將基礎玻璃進行退火處理并切片，得到片狀基礎玻璃；將片狀基礎玻璃進行核化和晶化熱化處理；晶化熱化處理結束后，對片狀基礎玻璃進行強化，得到偏硅酸鋰微晶玻璃。制備的微晶玻璃以偏硅酸鋰為主晶相配合少量的二硅酸鋰相，可顯著提升微晶玻璃的機械強度和透明度，可更好的滿足蓋板玻璃的需求，方法簡單，無需對現有設備進行改造，適宜產業(yè)化。利用上述制備方法制備的偏硅酸鋰微晶玻璃，其結晶度可達60％以上，含有重量百分比為30％～60％的偏硅酸鋰晶相；并且偏硅酸鋰晶相比其余晶相占有更高的生量百分比。在厚度為1mm時，波長為400nm-1000的光透過率大于85％，霧度≤0.3％；對波長為400nm～450nm的藍光阻隔率≥27％；斷裂韌性≥1.0mpa·m1/2，晶粒尺寸≤60nm，維氏硬度達800kgf/mm2以上，彈性模量可達100gpa以上；表面壓縮應力達400mpa以上；離子交換層深度≥80μm；其模擬整機跌落高度達1m以上，該微晶玻璃在保留了透明的同時，具有表面壓應力大、強度高、離子交換能力強、抗沖擊性能和抗跌落性能優(yōu)異等特點。