[发明专利]一种适于化学钢化的高强度触摸屏玻璃组份

说明书

技术领域

本发明属于特种玻璃生产制造技术领域，主要涉及一种适于化学钢化的高强度触摸屏玻璃组份，该玻璃组份可以用浮法玻璃生产工艺生产，适于通过化学钢化增强。该玻璃化学钢化后适用于ATM取款机、工控设备、手机、数码相机及平板电视等触摸屏的盖板玻璃。

背景技术

ATM取款机、工控设备、手机、数码相机及平板电视等触摸屏类电子设备得到广泛的使用，而作为触摸屏显示器保护构件的盖板玻璃重要性不断提高。作为保护构件的触摸屏盖板玻璃，要求其具有抗划伤、抗冲击、高韧性、低密度、高透过率等特性，因此由高强度玻璃材料制造而成的触摸屏盖板成为首选。但一般情况下原板玻璃的强度还是不够，要通过钢化处理，用于触摸屏的玻璃厚度很薄，物理钢化会变形，只能用化学钢化的方法来增强。

化学钢化是目前企业普遍采用的工艺，通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法。在某一温度（玻璃软化点以下的温度，如400℃）的碱盐熔液中，使玻璃表层中半径较小的离子与熔液中半径较大的离子交换，比如玻璃中的锂离子与熔液中的钾或钠离子交换，玻璃中的钠离子与熔液中的钾离子交换，利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力。大离子挤嵌进玻璃表层的数量与表层压应力成正比，所以离子交换的数量与交换的表层深度是增强效果的关键指标。

玻璃主要由玻璃网络形成体、网络外体氧化物和中间体氧化物等结构组成。各种玻璃组份不仅直接影响到玻璃体的高温粘度、玻璃的应变点、作业温度、反应产物的扩散以及随后的澄清、均化过程等，同时不同的成份组成，形成玻璃的网络结构不同，对化学钢化的影响也不同。比如氧化钙、氧化锶、氧化钡等一些离子半径较大的二价离子虽然对提高玻璃的应变点很有帮助，但在化学钢化离子交换后，会造成玻璃表面应力松弛，不利于玻璃的化学钢化。本发明基于以上原理，根据玻璃组份对玻璃性能的影响和对化学钢化的影响，进行玻璃组份设计，调配各种原料比例以获得性能合适、适于化学钢化的高强度触摸屏玻璃，并且适合浮法工艺生产。

发明内容

本发明提供一种适于化学钢化的高强度触摸屏玻璃组份，主要采用在离子交换中起加速作用的Al₂O₃，取代部分SiO₂，因为Al₂O₃取代SiO₂后，体积增大，有利于吸收大体积的K+离子，促进离子交换。同时Al₂O₃可以增加玻璃的化学稳定性和提高玻璃的机械强度。

以铝硅酸盐为基体的的高强度玻璃，通过调整玻璃中的其它组份比例，获得具有抗划伤、抗冲击、韧性高、密度低、透过率高等特性的适于化学钢化的高强度触摸屏玻璃。

本发明采用的技术方案如下：所述的玻璃组份的组分组成及重量百分比为：SiO₂ 60-67%，Na₂O 12-14%，K₂O 2.0-5%，CaO 0-0.5%，MgO 3-5%，Al₂O₃ 14-17%，CeO₂ 0-0.3%，SnO₂ 0.1-1%，ZrO₂ 0.5-2%，TiO₂ 0.2-0.8%，ZnO 0.2-2%。

一般浮法玻璃生产的钠钙硅玻璃组份组成为：SiO₂ 71.8-72.8%，Na₂O 13.5-14.5%，K₂O 0-0.5 %，CaO 8.3-10.0 %，MgO 3.5-4.0%，Al₂O₃ 0.2-1.8%，Fe₂O₃ 0.08-0.2%。 

与一般的浮法玻璃生产的玻璃组份相比，在保证网络形成体足够的条件下适当的减少了SiO₂的含量，SiO₂的含量过多时，玻璃的熔融、成型困难，热膨胀系数过小，周边材料和热膨胀系数匹配困难。另一方面，SiO₂的含量过少时，玻璃化困难，玻璃的热膨胀系数变大，玻璃的耐热冲击性降低，玻璃的化学稳定性差。因此本发明中SiO₂含量定为60%～67%。