一種高輕度高鋁高堿鋁硅酸鹽超薄玻璃組成(I)

1、發(fā)明名稱: 一種高強(qiáng)度高鋁高堿鋁硅酸鹽超薄玻璃的組成感覺發(fā)明的玻璃預(yù)期在下列指標(biāo)上有特色：玻璃的1. 化學(xué)穩(wěn)定性、2. 熱穩(wěn)定性、3. 機(jī)械強(qiáng)度、4. 硬度-實(shí)施例用“維克斯硬度 (200g load)”表征。5. 折射率，6. 玻璃彈性模量。目前，除了硬度，其余指標(biāo)未檢測。請核對一下，可以提供哪些檢測指標(biāo)（列在下面即可）：我們的這個產(chǎn)品主要的特征就是高硬度，防止刮擦，其它性能對于我們這個產(chǎn)品沒有多大作用。摘要: 本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高鋁高堿鋁硅酸鹽超薄玻璃的組成及重量百分比：SiO2 59.062.0%、Al2O3 16.018.0%、Fe2O3 0.010.03%、CaO 0.150.6

2、%、MgO 3.04.0%、K2O 3.04.5%、Na2O 13.015.0%、Sb2O3 0.30.5%、ZrO 0.51.0%。它是一種適合于化學(xué)強(qiáng)化即后文的“鋼化”？化學(xué)強(qiáng)化就是化學(xué)鋼化。的高強(qiáng)度高鋁高堿玻璃，厚度：0.31.3mm，鋼化后的表面強(qiáng)度是普通鈉鈣硅玻璃的6倍，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，尤其在硬度、韌性和抗劃傷等方面表現(xiàn)突出本發(fā)明玻璃的優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)于這些性能，還是有其他的性能？目前主要體現(xiàn)這些性能，它就是一個保護(hù)罩，足夠大的表面強(qiáng)度使我們主要的指標(biāo)。此處的檢測指標(biāo)是“表面強(qiáng)度”？即實(shí)施例中的“維克斯硬度 (200g load)：強(qiáng)化后 例如705 kgf/mm”？這樣，“硬度、抗

3、劃傷”就有依據(jù)了。但是，“韌性”用什么參數(shù)表征？韌性變化不大，可以取消。一般市場上的產(chǎn)品“維克斯硬度 (200g load)”能達(dá)到多少？80左右。因此本發(fā)明將是具有觸摸屏幕和手寫功能的手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品的優(yōu)選保護(hù)蓋板材料，能有效提高其顯示效果用什么參數(shù)表示？透過率高，用透過率表示。和延長使用壽命。 觸摸屏構(gòu)造圖觸摸屏蓋板高鋁玻璃保護(hù)罩部分此圖是雙面觸摸的模式？一般都是單面模式？如果為單面模式，則只有一個保護(hù)罩部分的玻璃？是的，一般的只有一個保護(hù)罩。觸摸屏傳感器觸摸傳感器部分ITO玻璃TFT基板玻璃液晶顯示部分液晶TFT基板玻璃觸摸屏蓋板高鋁玻璃保護(hù)罩部分 權(quán)利要求書1、 一種高硬度的超薄玻

4、璃，其特征是：玻璃組成及重量百分比為：SiO2 59.062.0%、Al2O3 16.018.0%、Fe2O3 0.010.03%、CaO 0.150.6%、MgO 3.04.0%、K2O 3.04.5%、Na2O 13.015.0%、Sb2O3 0.30.5%、ZrO 0.51.0%。2、如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，為提高玻璃硬度和機(jī)械強(qiáng)度，鋁的含量至少在16%以上。3、如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，玻璃組成中含極少量的氧化鐵，為了提高玻璃的透過率，以及提高玻璃液在熔化、澄清以及成型、退火時的透熱性。4、如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，玻璃組分中降低 K2O的含量，大幅度增加Na2O的含量，

5、化學(xué)鋼化時有利于鉀離子置換玻璃中的鈉離子，使玻璃表面產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)玻璃力學(xué)性能的強(qiáng)化。5、如權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，玻璃組分中降低CaO含量，增加MgO含量，因?yàn)镸gO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，也同樣具有提高玻璃彈性模量的功能，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.04.0%。CaO在玻璃中使用的缺點(diǎn)在于，如果大量使用會造成失透。所以本發(fā)明中引入的氧化鈣的量較少。 說明書 一種鋁硅酸鹽超薄玻璃的組成 技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于一種高強(qiáng)度高鋁高堿的鋁硅酸鹽超薄玻璃，厚度：0.31.3mm，具有很高的硬度、韌性和抗劃傷性能，化學(xué)鋼化后的表面強(qiáng)度是普通鈉鈣硅玻璃

6、的6倍，適合于用作具有觸摸屏或手寫功能的手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品的優(yōu)選保護(hù)蓋板材料。 背景技術(shù)玻璃的基本結(jié)構(gòu)主要由玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)外體氧化物和中間體氧化物組成。玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，如SiO2、B2O3、P2O5等能單獨(dú)形成玻璃;網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，如Na2O、K2O、CaO、MgO等不能形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使玻璃的性能發(fā)生改變；中間體氧化物，如Al2O3、TiO2等，其作用介于網(wǎng)絡(luò)形成體和網(wǎng)絡(luò)外體氧化物之間，根據(jù)整體組分特點(diǎn)參與組成網(wǎng)絡(luò)，或者在網(wǎng)絡(luò)之外，從而影響玻璃的性質(zhì)。玻璃組分直接影響到玻璃體的高溫粘度，而高溫粘度又直接影響到應(yīng)變點(diǎn)、作業(yè)溫度、反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散以及隨后的澄清、均化等過程，

7、因此，玻璃組成是關(guān)系到所要生產(chǎn)的玻璃類型、玻璃性能、玻璃質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。玻璃組分有硅酸鹽玻璃組分、硼酸鹽玻璃組分和磷酸鹽玻璃組分等。本發(fā)明的高鋁高堿玻璃屬于硅酸鹽系列，它主要以SiO2為網(wǎng)絡(luò)形成體，網(wǎng)絡(luò)外體氧化物有堿金屬氧化物Na2O和K2O，二價金屬氧化物CaO和MgO，還有網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物Al2O3等。隨著美國蘋果公司推出iPhone手機(jī)和iPad平板電腦，極大地促進(jìn)了觸摸屏的市場化進(jìn)程，由于觸摸屏技術(shù)廣泛應(yīng)用于輕薄化電子顯示產(chǎn)品，因此觸摸屏表面保護(hù)玻璃的厚度要求小于1mm，要求厚度差小于30m，平整度要求波紋度小于0.15m/20mm，該玻璃材料屬于一種高精度超薄產(chǎn)品。 超薄玻璃的厚

8、度一般為0.11.1mm為與本發(fā)明的內(nèi)容0.31.3mm一致，可否改為低于1.3mm？即超薄的定義是“低于1.3mm即為超薄”？可以，因?yàn)槟壳白畋〉闹荒茏龅?.3mm。，主要被用于電子信息行業(yè)的玻璃基板材料，該領(lǐng)域生產(chǎn)工藝流程對于玻璃原片質(zhì)量有著非常嚴(yán)格的要求。本發(fā)明是一種高強(qiáng)高鋁高堿鋁硅酸鹽超薄玻璃，厚度：0.31.3mm,主要用于手機(jī)、電腦等電子設(shè)備顯示屏的防護(hù)玻璃基板，有較高的機(jī)械強(qiáng)度用什么指標(biāo)反映？都可以用維克斯硬度表示。和硬度要求可以用“維克斯硬度 (200g load)：強(qiáng)化后例如 705 kgf/mm”定義？是的。，另外玻璃的點(diǎn)狀缺陷、厚薄差和微觀波紋度、翹曲會對其產(chǎn)品性能產(chǎn)生重

9、大影響，所以玻璃成分設(shè)計尤其關(guān)鍵。玻璃成分對玻璃材料或產(chǎn)品的功能、性質(zhì)和成本均產(chǎn)生重大的影響。玻璃成分與生產(chǎn)工藝密切關(guān)系，通常根據(jù)設(shè)計的成分來選擇生產(chǎn)工藝，玻璃成分設(shè)計不當(dāng)，造成熔化困難，熔制時發(fā)生結(jié)石、條紋、氣泡等缺陷，實(shí)際生產(chǎn)中時有發(fā)生。還有，玻璃成分設(shè)計必須考慮工藝性能需要。通常使設(shè)計玻璃成分達(dá)到易于熔化，符合成形、加工和退火等操作要求。最后，在設(shè)計成分時必須考慮到原料的質(zhì)量穩(wěn)定性和大量供應(yīng)問題。本發(fā)明的高鋁高堿鋁硅酸鹽超薄玻璃屬于極難融化澄清和成型的玻璃融化的關(guān)鍵在哪？融化溫度需要達(dá)到1650，一般窯爐無法生產(chǎn)，需要純氧燃燒和電助熔技術(shù)。澄清的關(guān)鍵在哪？由于粘度很大，需要真空排泡技術(shù)成

10、型的關(guān)鍵在哪？成型的關(guān)鍵在于錫槽，錫槽需要針對此類玻璃專門設(shè)計，并且我們即將準(zhǔn)備批量化生產(chǎn)。以上可能涉及發(fā)明的創(chuàng)造性，或許十分關(guān)鍵。如果采用后述的方法即可，則不必再詳述。我們會基于這些內(nèi)容適當(dāng)處理。，采用的生產(chǎn)工藝主要有浮法和溢流法，浮法工藝要采用真空排“泡”？對，是泡泡技術(shù)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種鋁硅酸鹽超薄玻璃，主要是以SiO2為網(wǎng)絡(luò)形成體，突出特點(diǎn)是氧化鋁所占百分比高，從而使玻璃具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性這些性能用什么技術(shù)指標(biāo)反映？檢測的方法（例如標(biāo)準(zhǔn)方法）是什么？對水、酸、堿、大氣等的抗侵蝕能力，Al2O3本身在玻璃里面的作用就是提高化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，一般玻璃這兩個方

11、面都可以滿足蓋板玻璃的指標(biāo)，因此高鋁高堿玻璃更能滿足這些指標(biāo)，因此沒有檢測。對于實(shí)施例的產(chǎn)品，這兩個性能的值是多少？不是一個單獨(dú)的值，里面包括耐酸性、耐堿性、耐水性耐大氣侵蝕性等指標(biāo)，這些指標(biāo)不是本發(fā)明的主要指標(biāo)。、機(jī)械強(qiáng)度和硬度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明用于超薄玻璃生產(chǎn)的鋁硅酸鹽玻璃的組成及重量百分比為：SiO2 59.062.0%、Al2O3 16.018.0%、Fe2O3 0.010.03%、CaO 0.150.6%、MgO 3.04.0%、K2O 3.04.5%、Na2O 13.015.0%、Sb2O3 0.30.5%、ZrO 0.51.0%。 上述組分中，Si

12、O2是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面體的結(jié)構(gòu)組元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，成為玻璃的骨架。它不但可以形成玻璃，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，但它又是較難熔化的物質(zhì)，因此SiO2含量有其最適宜的值。若含有率低于40%則無法充分的得到該效果。另一方面，若含有率超過70%，則玻璃容易發(fā)生失透，成形困難，并且粘性上升，難以使玻璃均質(zhì)化。所以本發(fā)明的SiO2含量優(yōu)選5962%是合適的。Al2O3是中間體氧化物，能參與網(wǎng)絡(luò)起網(wǎng)絡(luò)生成體作用，能降低玻璃的結(jié)晶傾向，能提高玻璃的粘度，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、硬度和折射率這個指標(biāo)如果考慮，也請一并給出檢測條件（或采用的標(biāo)準(zhǔn)方法

13、），以及實(shí)施例的產(chǎn)品具有的該指標(biāo)的檢測結(jié)果。一般的玻璃折射率1.510，高鋁高堿玻璃的折射率1.521，變化不是很大，可以不考慮。此參數(shù)對應(yīng)于玻璃的什么使用性能？折射率變化不明顯，可以不予考慮。它也是提高玻璃彈性模量實(shí)施例中未檢測此值？能否提供實(shí)施例產(chǎn)品的這個指標(biāo)？檢測方法為何？檢測72.5Gpa，一般玻璃為71.5Gpa，有專門的檢測方法。的必要成分，根據(jù)表面硬度的要求，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于16%。另一方面，由于氧化鋁比較難熔，本發(fā)明的玻璃有較高的熔化溫度。同時，引入氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂等助熔劑從上下午看，這些似乎可以有助于實(shí)現(xiàn)“融化”？是的，有助于融化。，并調(diào)節(jié)它們的合適比例，以達(dá)到

14、助熔的最佳效果。氧化鉀和氧化鈉是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，引入后能使硅氧四面體SiO4所形成的網(wǎng)絡(luò)松弛、斷裂，從而解決了SiO2難熔化的問題，可以作為助熔劑，使得玻璃熔融溫度下降，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%以上，并且Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)要大于K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這樣才有利于鉀離子置換玻璃中的鈉離子，使玻璃表面產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)玻璃力學(xué)性能的強(qiáng)化。而且Li2O、K2O和Na2O之中，在玻璃中移動速度最慢的是K2O，但是在玻璃組成物中由于使Li2O或Na2O與K2O共存，從而能夠抑制Li離子或Na的移動速度，即通過使多個堿金屬氧化物共存，能夠得到提高玻璃組成物的化學(xué)的耐久性的效果，而且與含有一種堿金屬氧化物的情況相比，

15、能夠得到更優(yōu)異的澄清效果澄清效果由此實(shí)現(xiàn)？這僅僅是提高澄清的一個方面。同時，氧化鉀能降低玻璃的析晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤。當(dāng)氧化鉀和氧化鈉總量太低時，造成玻璃融化困難；總量太高時，熱膨脹系數(shù)將大幅度提高，應(yīng)變點(diǎn)顯著降低。因此氧化鉀和氧化鈉應(yīng)有合適的含量，本發(fā)明中優(yōu)選K2O3.04.5% Na2O13.015.0%。以前的文獻(xiàn)未公開過？系貴方首次發(fā)現(xiàn)？有類似的，但是本料方成分綜合起來沒有一樣的。組分中設(shè)計較低的含鐵量，為了提高玻璃本身的透過率，同時提高玻璃液在熔化、澄清以及成型、退火時的透熱性。為保證玻璃液流的穩(wěn)定，嚴(yán)格控制玻璃的總氧化鐵含量。為保證玻璃液透熱性的一致，采取控制玻璃液中亞鐵

16、的方式。通過對組分中的鐵含量及全鐵/亞鐵的嚴(yán)格控制，提高了玻璃的內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量。本發(fā)明的氧化鐵質(zhì)量含量為0.010.03%貴方首次發(fā)現(xiàn)？不是，現(xiàn)在的超白玻璃鐵含量比這還低，但是對于我們這個發(fā)明鐵含量達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)就足夠了，氧化鐵含量過低會會大幅度增加原材料成本，過高影響透過率。氧化鈣CaO、氧化鎂MgO是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，引入后也能使硅氧四面體SiO4所形成的網(wǎng)絡(luò)松弛、斷裂，但作用沒有Na2O、K2O明顯，故它們的引入從助熔效果看沒有氧化鈉、氧化鉀好，但在改善玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性方面又比氧化鉀、氧化鈉優(yōu)越。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

17、堿金屬離子的移動，也同樣具有提高玻璃彈性模量的功能，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)34%。鈣在玻璃中使用的缺點(diǎn)在于，如果大量使用會造成失透。所以本發(fā)明中引入的氧化鈣的量較少。氧化鋯ZrO系增進(jìn)玻璃的熔度的成分，能顯著提高玻璃的彈性、化學(xué)穩(wěn)定性及耐熱性，另外，它也是很好的除氣劑。如果少量加入該組分對降低失透溫度，因此防止結(jié)晶并提高化學(xué)耐久性有效。當(dāng)玻璃組合物中氧化鋯的含量小于2%時，失透溫度增高得以防止，并且可容易的制備不會失透的玻璃，此外，玻璃的熔融溫度變低，且變得容易均勻的熔融該玻璃。所以本發(fā)明中氧化鋯含量優(yōu)選0.51.0%。銻Sb是在玻璃組成物中起著澄清劑的作用的成分，但若玻璃組成中氧化銻Sb2O3的含量少

18、于0.01%，則得不到充分的效果；另一方面，若超過1.5%，由于存在二次加工的加熱處理的再沸騰問題，所以有需要將其含量作成1.5%以下。另外，考慮到再沸騰的穩(wěn)定性，優(yōu)選質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.7%以下，所以本發(fā)明選擇在0.30.5%之間。 固體物質(zhì)的強(qiáng)度主要由各質(zhì)點(diǎn)的鍵強(qiáng)及單位體積內(nèi)鍵的數(shù)目決定。對不同化學(xué)組成的玻璃來說，其結(jié)構(gòu)間的鍵力及單位體積的鍵數(shù)是不同的，因此強(qiáng)度的大小也不同。對硅酸鹽玻璃來說，橋氧與非橋氧所形成的鍵，其強(qiáng)度不同。石英玻璃中的氧離子全部為橋氧，SiO鍵力很強(qiáng)，因此石英玻璃的強(qiáng)度最高。就非橋氧來說，堿土金屬的鍵強(qiáng)比堿金屬的鍵強(qiáng)要大，所以含大量堿金屬離子的玻璃強(qiáng)度最低。單位體積內(nèi)的鍵數(shù)

19、也即結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的疏密程度，結(jié)構(gòu)網(wǎng)稀，強(qiáng)度就低。在玻璃組成中加入少量Al2O3 或引入適量B2O3（小于15%），會使結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)緊密，玻璃強(qiáng)度提高。此外CaO、BaO、PbO、ZnO 等氧化物對強(qiáng)度提高的作用也較大，MgO、Fe2O3等對抗張強(qiáng)度影響不大。玻璃的抗張強(qiáng)度范圍為：(34.383.3)×106Pa，各組成氧化物對玻璃抗張強(qiáng)度提高作用順序?yàn)椋?CaO> B2O3> Al2O3> PbO >K2O > Na2O>（MgO、Fe2O3）各組成氧化物對玻璃抗壓強(qiáng)度提高作用順序?yàn)椋?Al2O3>（SiO2、MgO、ZnO）B2O3> Fe2

20、O3>（BaO、CaO、PbO）> Na2O > K2O（括弧中的成分作用大致相同），可見氧化鋁對提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度作用明顯。 玻璃中的殘余應(yīng)力，特別是分布不均勻的殘余應(yīng)力，使強(qiáng)度大為降低。實(shí)驗(yàn)證明，殘余應(yīng)力增加到1.52倍時，抗彎強(qiáng)度降低912%。玻璃進(jìn)行鋼化后，使其表面產(chǎn)生均勻的壓應(yīng)力、內(nèi)部形成均勻的張應(yīng)力，則能大大提高制品的機(jī)械強(qiáng)度。經(jīng)過鋼化處理的玻璃，其耐機(jī)械沖擊和熱沖擊的能力實(shí)施例中最好有所反映，請給出檢測條件。維克斯硬度可以反映出來。比經(jīng)良好退火的玻璃要高510 倍。本發(fā)明玻璃組分中降低 K2O的含量，大幅度增加Na2O的含量，以利于化學(xué)鋼化。玻璃本身的應(yīng)力量可以

21、用下式表示：W=K(/E)(L/t2)K系數(shù)，為玻璃密度，E為楊氏模量，L為玻璃長度,t為玻璃厚度。由此可知，玻璃的應(yīng)力與厚度的平方成反比，與長度成正比。當(dāng)玻璃厚度減薄，尺寸加大時，其應(yīng)力將會增加。密度與楊氏模量的比值，也是決定玻璃殘余應(yīng)力的關(guān)鍵。密度低、楊氏模量高都可以減小玻璃應(yīng)力。而超薄玻璃厚度極其薄，為了減少玻璃的應(yīng)力，可通過提高其彈性模量的值。彈性模量在物理上表示原子間的結(jié)合力。模量E隨原子間距的縮小近似的按下式增大。E=K/m式中K和m為常數(shù)。 也可以這樣理解，玻璃的彈性模量主要取決于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間化學(xué)鍵的強(qiáng)度，同時也與結(jié)構(gòu)有關(guān)。質(zhì)點(diǎn)間化學(xué)鍵力越強(qiáng)，變形越小，則彈性模量就越大。玻璃結(jié)構(gòu)越

22、堅(jiān)實(shí)，彈性模量也越大，殘余應(yīng)力也就越低。質(zhì)點(diǎn)間的鍵力大小與原子半徑和價電子數(shù)有關(guān)，因此在常溫下彈性模量是原子序數(shù)的周期函數(shù)。在同一族中的元素例如Be、Mg、Ca、Sr 及Ba，隨原子序數(shù)的遞增和原子半徑的增大，彈性模量E 則降低。E 的大小幾乎和這些離子與氧離子間吸引力成直線關(guān)系，同一氧化物當(dāng)處于高配位時其彈性模量要比處于低配位時高。所以在玻璃中引入離子半徑較大、電荷較低的Na+、K+、Sr2+、Ba2+等離子是不利于提高彈性模量的。相反，引入半徑小、極化能力強(qiáng)的離子（如Li+、Be+、Mg2+、Al3+、Ti4+、Zr4+）則能提高玻璃的彈性模量。各種氧化物對玻璃彈性模量的提高作用是：CaO > MgO >B2O3> Fe2O3> Al2O3>BaO> ZnO > PbO