具有高彈性模量的鋰鋁硅酸鹽玻璃及其制備方法技術(shù)

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及具有高彈性模量的鋰鋁硅酸鹽玻璃、特別是鋰鋁硅酸鹽玻璃制品，以及涉及這種玻璃或制品的制備方法。
技術(shù)介紹
對于大量特定的玻璃應用需要平板玻璃,例如呈作為觀景窗、窗玻璃或顯示屏的玻璃片形式，或者呈例如用于硬盤或電子應用的玻璃基材形式。從玻璃熔體制備這種平板玻璃的方案根據(jù)已知的方法進行，例如通過輥壓、拉延、鑄型或浮法。浮法由于其高經(jīng)濟性而被廣泛推廣。對于這種應用，通常使用鈉鈣玻璃或鋁硅酸鹽玻璃。然而，已知的鈉鈣玻璃(例如常見的窗玻璃)和已知的招娃酸鹽玻璃(例如Firma Corning Incorporated (康寧責任有限公司)的“Gorilla ”或Firma Schott AG (肖特股份公司)的“eXtraDur ”市售玻璃)具有72至73GPa的相對低的彈性模量(E-模量)，同時具有相對高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。因此，鈉鈣玻璃典型地具有550° C的Tg-值，而eXtraDur典型地具有約600° C的Tg-值。因此，這些玻璃不足以滿足基材的需求，所述基材一方面難以彎曲(高E-模量)，另一方面在盡可能低的溫度下加工并且可化學鋼化。對于化學鋼化來說，低溫是特別有利的，因為低溫一方面節(jié)省能量，另一方面能夠與用于離子交換的鹽和鹽混合物的熔化溫度相適配。此外，對于這種基材的加工，當基材例如應被擠壓或彎曲時，低Tg值也是有利的。低Tg值一方面在能量上是合理的，另一方面也保護用于加工玻璃所需要的材料。由現(xiàn)有技術(shù)公知如下的玻璃，所述玻璃在個別特性方面符合所述前提條件，但在其他所述特性方面卻特別不利。也就是說，充分公知的是例如具有高E-模量的玻璃，但是該玻璃同時還具有高Tg-值和/或高加工溫度或者不能最佳地、特別是以化學的方式加以鋼化。因此，例如US 2008/0020919A1描述了鋼化的鋁硅酸鹽玻璃，其Tg-值為小于580° C且優(yōu)選小于490° C，但是其E-模量為最多77GPa。因此該玻璃具有低Tg-值，但是所達到的E-模量仍然不足。此外，鋁硅酸鹽玻璃應具有(Li2CHAl2O3)與(Na2CHK2O)之間小于2的摩爾比值。然而，對于用Na和/或K離子交換玻璃中的Li離子，小于2的比值不是最佳的，這是因為與堿金屬離子總含量相適應地，Li離子不足以起代表作用。為了通過對Li離子的交換(相對于其他堿金屬離子的交換具有經(jīng)濟上的明顯優(yōu)點)具有更好的化學鋼化性，需要更高的鋰氧化物含量。在JP 20060276510中描述了含TiO2的鋁硅酸鹽玻璃，其可被化學鋼化。然而，通過所述TiO2-含量會導致在玻璃中形成深褐色的Fe-Ti絡合物，特別是當出于其他目的有意加入氧化鐵時。此外，對于通過浮法制備玻璃來說，TiO2作為多價離子是不合意的，因為容易在玻璃表面上由于Ti4+還原成Ti3+而形成覆層。公開文獻US 2009/0142568A1描述了堅硬且抗劃傷的硅酸鹽玻璃，其中，通過使未形成橋接鍵的氧原子最小化而實現(xiàn)強度。公開了鋁硼硅酸鹽玻璃，其適用15摩爾％〈=(R20+R，O-Al2O3-ZrO2) _B203〈=4 摩爾 ％，其中，R 表示 Li,Na,K,Rb 和 Cs,以及 R’ 表示 Mg、Ca、Sr和Ba。然而，該文獻中詳細描述的玻璃最多達到76GPa的E-模量，這對于需要高強度玻璃的應用來說是不足的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的任務是提供具有高E-模量同時具有低加工溫度和/或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的玻璃或玻璃制品及其制備方法。本專利技術(shù)的另一任務涉及能以化學和/或熱學方式強烈鋼化的這種玻璃或這種玻璃制品。本專利技術(shù)的又一任務是這種玻璃或玻璃制品的成本低廉的制備方案。因此，根據(jù)本專利技術(shù)的鋰鋁硅酸鹽玻璃(下文也稱作LAS-玻璃)具有以摩爾％計如下范圍的組成權(quán)利要求1.鋰鋁硅酸鹽玻璃，包含 -以摩爾％計如下組成60 - 70SiO210-13AI2O30.0 - 0.9B2O39.6- 11.6Li2O8.2-<丨0Na2O0.0 - 0.7K2O0.0 - 0.2MeO O0.2 - 2.3CaO0.0 - 0.4ZnO1.3- 2.6ZrO20.0 - 0.5P2O5 0.003 - 0.100 Fe2O3 0.0 - 0.3SnO2 0.004 - 0.200 CeO2, 其中，適用如下比例 (Li2CHAl2O3) / (Na2CHK2O) >2，O. 47<Li20/ (Li20+Na20+K20)〈O. 70，O. 8〈Ca0+Fe203+Zn0+P205+B203+Ce02〈3，其中， 包含六個氧化物中的至少四個，以及其中，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃 -具有至少82GPa的彈性模量，-具有小于540° C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和/或小于1150° C的加工溫度， -適合借助浮法成型，并且 -能以化學和/或熱學的方式進行鋼化，從而具有根據(jù)EN 1288-5的雙環(huán)法測得的至少550N/mm2的抗彎強度。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃具有在8.O * 10- -1與9. O * IO-6K-1之間的線性熱膨脹系數(shù) Q (20-300) °3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，包含選自澄清活性的成分的組Fe203、CeO2和SnO2的至少兩種成分，所述成分共計占總體組成的至少O. I摩爾％，也就是說，Sn02+Ce02+Fe203>0. 1，和/或SnO2含量最多為O. 5重量％。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，除了玻璃原料中在技術(shù)上或經(jīng)濟上不能避免的殘余物之外，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃不含TiO2和/或MgO和/或As2O3和/或Sb2O3和/或V2O5和/或Bi2O3和/或PbO05.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃被化學鋼化，其中，玻璃中的Li離子被由具有更大離子半徑的離子所交換。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃具有以摩爾％計如下范圍的組成7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的鋰鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃具有以摩爾％計如下范圍的組成8.用于制備鋰鋁硅酸鹽玻璃制品的方法，所述鋰鋁硅酸鹽玻璃制品具有至少82GPa的彈性模量以及小于540° C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和/或小于1150° C的加工溫度，所述方法包括至少如下步驟 -制備具有以摩爾％計如下范圍的組成的玻璃熔體9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，向所述熔體加入澄清活性的成分Fe203、CeO2和/或SnO2中的至少兩種，所述成分共計占全部組成的至少O. I摩爾％。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，加入作為澄清活性的成分的鹵化物鹽，特別是NaCl和/或KCl，其中，澄清劑含量處在通常的范圍內(nèi)，優(yōu)選在總體組成的O. 2與2. O重量％之間。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，加入硫酸鹽來作為澄清活性的成分。12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的方法，其特征在于，以化學和/或熱學的方式對所述鋰鋁硅酸鹽玻璃制品進行鋼化，其中，化學方式特別是以具有更大離子半徑的離子來交換鋰鋁硅酸鹽玻璃中的Li離子。13.根據(jù)權(quán)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彼得·布里克斯，沃爾弗拉姆·拜爾，約亨·阿爾克馬佩爾，
申請(專利權(quán))人：肖特公開股份有限公司，
類型：
國別省市：