一种锂铝硅玻璃制备及其强化后玻璃表面微缺陷处理方法与流程

1.本发明涉及锂铝硅玻璃加工制造技术领域，尤其涉及一种锂铝硅玻璃制备及其强化后玻璃表面微缺陷处理方法。


背景技术：

2.随着电子技术、it技术的发展以及电子设备的轻薄化、小型化，超薄玻璃在手机、平板以及智能穿戴产品等方面有重要的应用价值，且需求不断提高。玻璃的超薄化以及表面微裂纹必然带来产品机械性能的降低，从而对产业的发展形成制约，行业从业人员一直致力于攻克这一难关。目前，提高超薄玻璃机械性能的主要采用化学强化这一技术，化学强化是通过同族不同半径的碱金属离子进行交换，在玻璃表面预制压应力来提高玻璃的抗跌落、落球、划伤、抗弯强度等机械性能。
3.值得注意的是，当玻璃经历后化学强化时，将发生几何形状变化，目前，由薄玻璃工艺制成的低厚度玻璃在化学钢化后具有大的膨胀比。膨胀率的确定是通过将化学钢化之前和之后的样品长度的差除以化学钢化之前的原始长度，因此，膨胀率根据下式计算：膨胀率＝(长度钢化后-长度钢化前)/长度钢化前，当玻璃更薄时，由化学钢化过程引起的膨胀将变得更大，较大的玻璃膨胀率限制了锂铝硅玻璃在高精度设备的应用。
4.同时，由于目前的锂铝硅玻璃加工工序相对复杂，对加工工艺要求严苛，在整个加工过程不可避免的会对部分玻璃表面造成一定的破坏，从而导致产品机械性能的降低。目前，对于上述表面有微缺陷的产品，通常的做法是直接将表面有微缺陷的产品进行报废，但直接丢弃不合格产品会造成环境的污染、企业成本的增加，并且不利于生态保护和增加企业经济效益。公开号为cn102875035a的中国发明专利公开了一种玻璃不良品返修的方法，该方法包括步骤：a、将不良品与熔融退强化剂接触，进行退强化，得到玻璃还原品；b、对步骤a的玻璃还原品进行抛光，得到玻璃预制品；c、将步骤b的玻璃预制品与熔融强化剂接触，进行强化，得到玻璃良品。该不良品返修的方法通过先对不良品进行退强化，将不良品还原成为未强化的玻璃，从而有效保证返修的成品率。公开号为cn 109265016 a的中国发明专利公开了一种gg5材质3d玻璃返工方法，该gg5材质3d玻璃返工方法首先通过通过化学逆强化，由逆强化溶液里直径较小的na

和li

离子把玻璃表面应力层中直径较大的k

离子置换出来，达到消除玻璃表面应力层的作用，然后将逆强化后的的玻璃可以与a料一起重新进行化学强化，从而解决表面带有缺陷的玻璃的再利用。但本技术人在实际工作中发现，通过化学方法退强化的方式从而对玻璃制品进行返修，在玻璃制品经过化学退强化过程后，该玻璃制品的部分或全部性能不可避免地较原玻璃制品有所下降，即使在后续返修过程中再次对玻璃再次进行强化，其性能也不可避免地较未经过返修的玻璃有所下降，难以满足实际使用中的需求，因此，实际加工过程中还需要一种更加科学且处理效果更好的针对玻璃表面缺陷的处理方法。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种锂铝硅玻璃制备及其强化后玻璃表面微缺陷处理方法，以有效地解决现有技术中存在的缺陷。
6.为达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供的一种锂铝硅玻璃，该锂铝硅玻璃由以下质量份数的原料制成：
8.sio2：63.2～68.3份、al2o3：10.05～15.24份、na2o：1.5～12.2份、k2o：0.1-0.9份、li2o：9～11.5份、mgo：2.1～4份以及zro2：0.2-1.5份。
9.进一步地，该锂铝硅玻璃的厚度为0.55mm-1mm。
10.第二方面，本发明提供一种锂铝硅玻璃的制备，该锂铝硅玻璃采用上述原料组分进行制备，并具体包括以下步骤：
11.a1：采用熔制-成型方法制备锂铝硅玻璃；
12.a2：对a1制备得到的锂铝硅玻璃进行化学强化，得到原始强化锂铝硅玻璃。
13.a3：对制备得到的原始强化锂铝硅玻璃的表面微缺陷进行检测以区分出不良品和合格品，并对不良品进行表面微缺陷修复。
14.进一步地，该原始强化锂铝硅玻璃通过二次强化处理工艺获得。
15.进一步地，在对该原始强化锂铝硅玻璃进行强化时所采用的二次强化处理工艺处理条件如下：
16.初步强化：使用kno3和nano3的混合溶液对退强化玻璃进行强化，所述kno3和nano3的混合溶液中的kno3含量为40wt％～50wt％kno3，处理温度为420～440℃，处理时间为1.5～2.5h。
17.再次强化：100wt％kno3溶液，处理温度为415～420℃，处理时间为1.5～2.0h。
18.进一步地，所述a1具体包括：
19.a1a：熔制：在1480～1580℃下，将上述质量份数的原料混合均匀并熔制成化学组成均匀的无气泡熔融玻璃液，以保证该原料组成中的各离子充分扩散；
20.a1b：成型：将a1a获得的化学组成均匀的无气泡熔融玻璃液采用浮法成型方法制备为锂铝硅玻璃，其厚度在0.5-1mm之间，优选为0.55-0.7mm之间。
21.第三方面，本发明还提供一种锂铝硅玻璃强化后玻璃表面微缺陷处理方法，具体包括以下步骤：
22.b1：对不良品的两侧进行磨抛减薄以将其加工成为退强化玻璃，以达到退强化的目的；
23.b2：对b1获得的退强化玻璃再次进行化学强化，以制备为二次修复锂铝硅玻璃；
24.b3：清洗：将完成返修获得的二次修复锂铝硅玻璃依次经过柠檬酸洗、碱液洗和纯水清洗，然后烘干备用；
25.b4：检测：检查返修后的二次修复锂铝硅玻璃的外观状况，具体为，检测该返修后的锂铝硅玻璃是否存在表面缺陷，并测试该返修后获得的二次修复锂铝硅玻璃的各项性能，具体为：经过返修后获得的二次修复锂铝硅玻璃应当表面完好，没有划伤等微缺陷，并且返修后的锂铝硅玻璃的各项性能包括：表面压应力(cs)为830～963mpa、应力层厚度(dol)为101～117μm、距表面30μm处的压应力(cs_30)为101～136mpa、钾应力层厚度5.5～
7.6μm、抗弯强度(4pb)为800～926mpa、落球高度(h)为55～68cm、膨胀率小于0.05％。
26.进一步地，所述b1中的不良品在返修前两侧的应力层厚度≥100um，且所述b1中的磨抛减薄的厚度控制在5～30μm之间，以保留一定的应力层。
27.进一步地，所述b1包括依次进行的粗磨和精磨，其中，所述粗磨包括以下步骤：
28.b1a1：边抛：抛光粉浓度：1.1～1.3g/ml、抛光时间：5～8min、转速：≤50r/min；
29.b1a2：2.5d扫光：抛光粉浓度：1.1～1.2g/ml、抛光时间：5～8min、转速：≤50r/min；
30.b1a3：上扫下抛、平抛：抛光粉浓度：1.0～1.1g/ml、抛光时间：10～20min、转速：≤40r/min；
31.所述精磨为：上扫下抛、lp：抛光粉浓度：1.0～1.1g/ml、抛光时间≤5min、转速：≤40r/min。进一步地，所述b2中的化学强化过程具体包括以下步骤：
32.b2a：预热：将磨抛后的退强化玻璃在350～390℃温度下保温10～30min；
33.b2b：强化：将预热后的退强化玻璃移送到装有强化处理液的钢化炉中进行强化处理，所述强化处理可选择一次强化处理工艺或二次强化处理工艺；
34.b2c：退火：将强化处理后的退强化玻璃滴盐10～15min并移送到350～380℃的退火炉中保温30～60min，然后以3～6℃/min的降温速率降至常温，制备得到二次修复锂铝硅玻璃；或是：将强化处理后的退强化玻璃滴盐10～15min并移送到350～380℃的退火炉中保温20～40min、然后以8～15min/℃的速率降温至230～250℃保温10～30min、再以8～15min/℃的速率降温至100～120℃，随后随炉冷却至室温。
35.进一步地，所述b2b的强化处理为一次强化处理工艺，具体为：使用kno3和nano3的混合溶液对退强化玻璃进行强化，所述kno3和nano3的混合溶液中的kno3含量为94wt％～95wt％kno3。
36.进一步地，当采用二次强化处理工艺时，该二次强化工艺具体包括：
37.s1：使用kno3和nano3的混合溶液对退强化玻璃进行初步强化，所述kno3和nano3的混合溶液中的kno3含量为3wt％～95wt％kno3；
38.s2：使用100wt％kno3在400～440℃下再次对初步强化后的退强化玻璃进行再次强化。
39.进一步地，所述b2d的清洗步骤具体为：柠檬酸洗的柠檬酸浓度为3～5％、ph为2～3、清洗温度为70
±
2℃；碱液洗为浓度为2～3％naoh、ph为12～13、清洗温度为50
±
2℃；纯水清洗温度为50
±
2℃，清洗时间为15～30min；烘干温度为55～65℃。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
41.第一方面，本发明提供的一种锂铝硅玻璃原料组成和制备方法简单，易于实施，且制备获得的原始强化锂铝硅玻璃具有优异的机械性能，尤其是较低的膨胀率。
42.第二方面，本发明提供的一种强化后玻璃表面微缺陷处理方法通过对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行磨抛减薄以退强化，然后对该退强化玻璃进行再次强化，可获得性能优异的二次强化锂铝硅玻璃，在该返修过程中，通过控制在磨抛减薄处理中的减薄厚度以及减薄方式并使得该退强化玻璃依然保有一定的应力层，然后对该退强化玻璃进行再次强化，使得该二次强化锂铝硅玻璃的性能提升显著，具备超越原始强化锂铝硅玻璃性能的特点。并且，再此返修过程中，因其返修步骤简单，易于在生产加工过程中实施，返修
过程效率较高，适用于市场上锂铝硅玻璃样品的返修，应用范围较广，可有效降低生产成本以及能源消耗，提高资源利用率和企业经济效益，并减少废弃物对环境的破坏，提高企业竞争优势。
具体实施方式
43.以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。同时，以下实施例和对比例中,所有使用的化合物或原料,若无特别说明,均为市售产品。
44.本发明共提供实施例16组，分别记录为实施例1-实施例16，同时提供对比例3组，分别记录为对比例1-对比例3，其中，该对比例1-对比例3均为初次制备且无表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃，而该实施例1-实施例16均为对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行返修后得到的二次修复锂铝硅玻璃，其中，该实施例1-实施例16、对比例1-对比例3的原料组成(质量份数)如表1所示(质量份数)；该实施例1-实施例16、对比例1-对比例3的具体钢化参数如表2所示；该实施例1-实施例16的磨抛减薄工艺具体参数如表3所示；该实施例1-实施例16制备得到的二次修复锂铝硅玻璃和对比例1-对比例3获得的原始强化锂铝硅玻璃的性能测试如表4所示：
45.表1实施例1-实施例16、对比例1-对比例3的原料组成
[0046][0047]
[0048]
表2实施例1-实施例16、对比例1-对比例3的钢化参数
[0049][0050][0051]
表3实施例1-实施例16的磨抛减薄工艺参数
[0052][0053][0054]
需要特别说明的是，本实施例1-实施16中在磨抛减薄工艺中所使用的抛光粉是依据公开号为cn 110564304 b的中国发明专利的具体实施例1的组分进行制备而获得的。
[0055]
表4实施例1-实施例16、对比例1-对比例3的性能测试结果
[0056][0057]
需要特别说明的是，在上述性能测试中，本实施例以及对比例中所采用的部分测试方法如下：
[0058]
(1)4pb(mpa)测试方法
[0059]
通过四点弯曲值(即4pb)来表征玻璃的抗弯性,其测试方法为：
[0060]
使用万能试验机对玻璃样品进行四点折弯测试,测试条件为：上/下跨距20/40mm,下压速度10mm/min,杆径6mm.测试至少五个样品,求平均值。
[0061]
(2)落球(cm)测试方法
[0062]
通过落球高度表征玻璃的抗冲击性能,其测试方法为：
[0063]
使用落球冲击试验机对玻璃样品进行中心点落球测试,测试条件为：130g钢球，15cm基高,5cm递增,中心点,每高度1次,直至破碎。测试至少五个样品,求平均值。
[0064]
(3)膨胀率(％)测试
[0065]
采用二次元测量仪对原始强化锂铝硅玻璃和二次强化锂铝硅玻璃进行化学强化前后的外形尺寸膨胀率进行检测。
[0066]
该性能测试结果表明显，通过本发明方法制备得到的原始强化锂铝硅玻璃以及经过表面缺陷修复后得到的二次强化锂铝硅玻璃的各项性能均良好，且具有较低的膨胀率。
[0067]
此外，通过对比例1的方法制备原始强化锂铝硅玻璃，并从该原始强化锂铝硅玻璃种挑选出不良品，对该不良品进行返修。具体地，通过实施例4的方法对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行返修后得到二次强化锂铝硅玻璃，该实验共处理6组样品，且该原始强化锂铝硅玻璃的厚度为d＝0.55mm，处理组分别记录为no.1-no.6；采用实施例8的处理方法对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行返修后得到二次强化锂铝硅玻璃，且该原始强化锂铝硅玻璃的厚度为d＝0.6mm，该实验共处理8组样品，处理组分别记录为no.7-no.14；用实施例9的处理方法对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行返修后得到二次强化锂铝硅玻璃，且该原始强化锂铝硅玻璃的厚度为d＝0.7mm，该步骤共处理9组样品，处理组分别记录为no.15-no.23。
[0068]
对上述样品no.1-no.23处理前后的样品是否发生翘曲进行检测，检测结果如表5所示，实验结果表明，通过本发明方法对具有表面缺陷的原始强化锂铝硅玻璃进行修复，在修复前后样品的翘曲度均符合要求。
[0069]
表5样品no.1-no.23处理前后的翘曲检测数据
[0070][0071]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。