[发明专利]一种同时含有MgO和ZnO的高强碱铝硅酸盐玻璃

说明书

本发明公开了一种同时含有MgO和ZnO的高强碱铝硅酸盐玻璃，按质量百分比计，包括：SiO₂+Al₂O₃为77.0‑77.9％，Li₂O+Na₂O+K₂O为14.0‑17.8％，(Li₂O+Na₂O+K₂O):Al₂O₃的质量比为1.05‑1.12，MgO+ZnO为5‑9％，且MgO:ZnO的质量比为0.25‑3.5，(MgO+ZnO):(Li₂O+Na₂O+K₂O)的质量比为0.28‑0.64。本发明的高强碱铝硅酸盐玻璃，既能满足现有玻璃熔化和澄清工业能力的前提，又能兼顾浮法成形的可行性，为大批量规模化生产创造技术条件；该玻璃可采用物理钢化和化学钢化实现力学性能增强，提升效果显著。

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，尤其涉及一种既能适应于浮法工艺，又能适应溢流法生产且满足高效物理钢化和化学钢化的同时含有MgO和ZnO的高强碱铝硅酸盐玻璃。

背景技术

碱铝硅酸盐玻璃发明至今已有100余年，其典型玻璃成份属于Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系统，且Al₂O₃质量比分含量≥5％，Na₂O质量百分含含量≥11％，由于玻璃组成中大量使用Al₂O₃造成熔化和成形温度显著提高，相对传统钠钙玻璃提高100-200℃，甚至更高，导致很多机构和企业对此种玻璃敬而远之，最初仅在燃烧管、光源、水位计、航空领域得到小规模应用，主要采用实验室或中试车间的间歇设备加工制备，该类玻璃一直被视为规模化生产禁区。

2007年美国康宁公司开发了一种超薄玻璃，成功应用于美国苹果公司的iPhone智能手机，所开发的玻璃是一种碱铝硅酸盐玻璃，其可满足化学强化增强需要，解决了手机屏幕的耐划伤、抗摔伤的保护功能，在市场上亦称盖板玻保护璃或盖板玻璃，由于其Al₂O₃含量≥13wt％，亦称高铝玻璃，甚至还有将其商标直译为“大猩猩”作为此类玻璃代名词，因此，再次引起研发机构和生产厂商对该类玻璃的关注。

康宁公司研发生产的碱铝硅酸盐玻璃中碱金属氧化物主要以Na₂O为主，碱土金属氧化物或二价金属氧化物几乎很少，在前四代产品中仅含有少量MgO，MgO≤2wt％，但氧化铝含量一直持续增长，主要目的在于不断提升其力学强度和离子交换性能，甚至将氧化铝含量提升到23wt％以上，熔化温度(Tm，亦称T2，即玻璃黏度为100dPa.s所对应的温度，其为考量玻璃熔化难易程度的关键指标)高达1650℃以上，成形初始供料温度(Tw，亦称T4，即玻璃黏度为10000dPa.s对应的温度，其适合玻璃成形供料温度)达1300℃以上，这个温度对于浮法成形而言基本成为无法跨越的技术障碍，所面临的技术难题包括锡槽加热体(硅碳棒)寿命、锡挥发污染、玻璃表面渗锡等。对于该类玻璃所提升的力学性能而言，从熔化和成形方面将付出巨大代价，几乎成为不可能规模化生产的工艺条件，由于康宁公司所独有的熔化技术、铂金通道澄清均化技术、溢流成形技术才能生产出难度如此之大的碱铝硅酸盐玻璃产品。

综上所述，碱铝硅酸盐玻璃中的氧化铝含量大于13wt％时，其存在黏度明显增大、熔化温度太高、澄清异常困难、料性相对变短、超薄均匀成形难等特点，对生产而言出现极大困难，如何不以追求氧化铝持续增加方式来改善玻璃力学性能，而以关注冲击强度提升为诉求，成为行业所关注的发展方向。