一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法和应用与流程

本发明涉及微晶玻璃，特别是涉及一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

1、微晶玻璃(又称玻璃陶瓷)凭借其优良的机械性能和光透过性，成为了屏幕盖板的更好选择。现市场上主流的透明微晶玻璃主要是锂铝硅体系，其主要晶相为石英、透锂长石、硅酸锂、二硅酸锂的一种或者多种。

2、尖晶石晶体属于等轴晶系，为面心立方，莫氏硬度为8，锌铝尖晶石杨氏模量为290gpa，剪切模量为146gpa。尖晶石晶体在尖晶石微晶玻璃内部能够阻碍裂纹扩展，使裂纹扩展路径发生扭曲，增加裂纹扩展断裂功，从而使尖晶石透明微晶玻璃表现出较高的机械强度和硬度。

3、鉴于尖晶石微晶玻璃优良的机械性能，其在智能手机的玻璃盖板领域应用前景广阔。但是，现有技术中的透明尖晶石微晶玻璃普遍存在机械加工难度高的问题，其机械加工难度，如抛光难度，远高于普通锂铝硅体系微晶玻璃。如何降低尖晶石微晶玻璃的抛光加工难度，提高尖晶石微晶玻璃的抛光加工效率，提高其量产性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种尖晶石微晶玻璃及其制备方法，以提高尖晶石微晶玻璃的抛光加工效率。具体技术方案如下：

2、第一方面，提供了一种尖晶石微晶玻璃，所述尖晶石微晶玻璃中包括主晶相尖晶石；以氧化物的摩尔百分比表示，所述尖晶石微晶玻璃的组成包括：sio235.00mol％～48.00mol％、al2o3 22.00mol％～30.00mol％、zro2 3.00mol％～4.00mol％、mgo4.00mol％～7.00mol％、zno 8.00mol％～11.00mol％、na2o 2.00mol％～12.00mol％、k2o0.00mol％～0.50mol％、li2o 0.00mol％～4.00mol％、b2o3 3.00mol％～10.00mol％、y2o30.00mol％～1.00mol％、bao 0.00mol％～2.00mol％。

3、在本发明的一些实施方案中，以氧化物的摩尔百分比计，所述尖晶石微晶玻璃的组成满足：x＝(5.23b2o3+1.52na2o+1.33li2o)/(100％-zro2-2mgo-2zno)，0.460≤x≤1.000，优选地，0.460≤x≤0.900。

4、在本发明的一些实施方案中，以氧化物的摩尔百分比计，所述尖晶石微晶玻璃的组成满足：y＝al2o3/(mgo+zno)，1.000≤y≤2.000，优选地，1.600≤y≤1.800；和/或者，z＝(na2o+k2o+li2o+b2o3)/(sio2+al2o3)，0.100≤z≤0.500，优选地，0.150≤z≤0.300。

5、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石为(zn，mg)al2o4，(zn，mg)al2o4为锌镁尖晶石，或也称锌镁尖晶石固溶体，是由锌铝尖晶石和镁铝尖晶石形成的固溶体；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃中包括次晶相四方zro2。

6、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃中，平均晶粒尺寸为3.00nm～25.00nm，优选为3.00nm～8.00nm。

7、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃的结晶度为10.00wt％～50.00wt％，优选为30.00wt％～50.00wt％。

8、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃中不含tio2。

9、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃在可见光范围内是透明的。

10、在本发明的一些实施方案中，在0.7mm厚度下，对于550nm波长的光而言，所述尖晶石微晶玻璃的透过率大于等于85.00％，优选为85.00％～95.00％，更优选为88.00％～95.00％；和/或者，在0.7mm厚度下，所述尖晶石微晶玻璃的光学b值为0.20～1.50，优选为0.20～1.20，更优选为0.20～1.00。

11、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃的杨氏模量为100gpa～150gpa，优选为110gpa～150gpa。

12、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃的维氏硬度为700kgf/mm2～800kgf/mm2，优选为700kgf/mm2～750kgf/mm2。

13、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石微晶玻璃中，sio2的摩尔百分比为38.50mol％～44.00mol％；和/或者，al2o3的摩尔百分比为24.00mol％～27.50mol％；和/或者，zro2的摩尔百分比为3.00mol％～3.50mol％；和/或者，mgo的摩尔百分比为5.00mol％～6.00mol％；和/或者，zno的摩尔百分比为8.00mol％～10.00mol％；和/或者，na2o的摩尔百分比为3.00mol％～10.00mol％；和/或者，b2o3的摩尔百分比为3.50mol％～9.00mol％。

14、在本发明的一些实施方案中，当采用抛光机对主表面规格为50mm×50mm的所述尖晶石微晶玻璃的抛光去除量为0.08mm、抛光机中加入的抛光液为ph为9.0～10.0的抛光液时，所用抛光处理时间小于640min，优选抛光处理时间小于480min，更优选抛光处理时间小于400min。

15、第二方面，提供了一种尖晶石微晶玻璃的制备方法，其包括以下步骤：对基材玻璃进行热处理以形成易加工的尖晶石微晶玻璃；其中，所述尖晶石微晶玻璃中包含主晶相尖晶石；以氧化物的摩尔百分比表示，所述尖晶石微晶玻璃的组成包括：sio235.00mol％～48.00mol％、al2o3 22.00mol％～30.00mol％、zro2 3.00mol％～4.00mol％、mgo4.00mol％～7.00mol％、zno 8.00mol％～11.00mol％、na2o 2.00mol％～12.00mol％、k2o0.00mol％～0.50mol％、li2o 0.00mol％～4.00mol％、b2o3 3.00mol％～10.00mol％、y2o30.00mol％～1.00mol％、bao 0.00mol％～2.00mol％。

16、在本发明的一些实施方案中，以氧化物的摩尔百分比计，所述尖晶石微晶玻璃的组成满足：x＝(5.23b2o3+1.52na2o+1.33li2o)/(100％-zro2-2mgo-2zno)，0.460≤x≤1.000，优选地，0.460≤x≤0.900；和/或者，y＝al2o3/(mgo+zno)，1.000≤y≤2.000，优选地，1.600≤y≤1.800；和/或者，z＝(na2o+k2o+li2o+b2o3)/(sio2+al2o3)，0.100≤z≤0.500，优选地，0.150≤z≤0.300。

17、在本发明的一些实施方案中，所述尖晶石为(zn，mg)al2o4，(zn，mg)al2o4为锌镁尖晶石，或也称锌镁尖晶石固溶体，是由锌铝尖晶石和镁铝尖晶石形成的固溶体；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃中包括次晶相四方zro2；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃中，平均晶粒尺寸为3.00nm～25.00nm，优选为3.00nm～8.00nm；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃的结晶度为10.00wt％～50.00wt％，优选为30.00wt％～50.00wt％；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃中不含tio2；和/或者，所述尖晶石微晶玻璃在可见光范围内是透明的。

18、在本发明的一些实施方案中，所述热处理包括核化处理和晶化处理；所述核化处理的温度为650℃～850℃，优选为650℃～750℃，所述核化处理时间为0h～72h，优选为0h～24h；所述晶化处理的温度为700℃～1000℃，优选为700℃～850℃，所述晶化处理时间为0.1h～72h，优选为0.1h～24h；和/或者，控制所述热处理过程中的升温速率为5k/min～30k/min，优选为5k/min～15k/min。

19、第三方面，提供了一种化学强化微晶玻璃，其由前述尖晶石微晶玻璃经化学强化处理得到，或者由前述制备方法制得的尖晶石微晶玻璃经化学强化处理得到。

20、在本发明的一些实施方案中，在温度为85℃和相对湿度为85％的条件下，对所述化学强化微晶玻璃进行高温高湿失效测试，其高温高湿失效时间≥360h，所述高温高湿失效时间为化学强化微晶玻璃开始进行高温高湿测试至化学强化微晶玻璃中出现无法擦拭掉的斑点或雾点的总时长。

21、第四方面，提供了一种玻璃器件，其由前述尖晶石微晶玻璃制得，或者由前述制备方法制得的尖晶石微晶玻璃制得，或者由前述化学强化微晶玻璃制得。

22、第五方面，提供了一种电子设备，其包括前述尖晶石微晶玻璃，或者包括前述制备方法制得的尖晶石微晶玻璃，或者包括前述化学强化微晶玻璃。

23、第六方面，提供了一种用于制备前述尖晶石微晶玻璃的基材玻璃，以氧化物的摩尔百分比表示，所述基材玻璃的组成包括：sio2 35.00mol％～48.00mol％、al2o322.00mol％～30.00mol％、zro2 3.00mol％～4.00mol％、mgo 4.00mol％～7.00mol％、zno8.00mol％～11.00mol％、na2o 2.00mol％～12.00mol％、k2o 0.00mol％～0.50mol％、li2o0.00mol％～4.00mol％、b2o3 3.00mol％～10.00mol％、y2o3 0.00mol％～1.00mol％、bao0.00mol％～2.00mol％。

24、在本发明的一些实施方案中，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成满足：x＝(5.23b2o3+1.52na2o+1.33li2o)/(100％-zro2-2mgo-2zno)，0.460≤x≤1.000，优选地，0.460≤x≤0.900；和/或者，y＝al2o3/(mgo+zno)，1.000≤y≤2.000，优选地，1.600≤y≤1.800；和/或者，

25、z＝(na2o+k2o+li2o+b2o3)/(sio2+al2o3)，0.100≤z≤0.500，优选地，0.150≤z≤0.300；和/或者，所述基材玻璃中不含tio2。

26、本发明有益效果：

27、本发明提供了一种以尖晶石为主晶相、且具有优异光学性能的透明尖晶石微晶玻璃，相较于现有技术中的尖晶石微晶玻璃，本发明所提供的尖晶石微晶玻璃更易实现抛光加工处理，抛光难度更低，抛光加工效率更高。本发明通过调整玻璃配方，利用特定含量的各氧化物组分的协同配合，在获得所需目标晶相的同时，使微晶玻璃具备了特定的显微结构，不仅保证了微晶玻璃的高本征强度和优异光学性能，而且在确保耐候性满足使用要求的前提下，更是大幅度降低了尖晶石微晶玻璃的抛光加工难度，使得尖晶石微晶玻璃抛光加工效率更高，更容易实现量产。