一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃
阅读说明：本技术 一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃 (High strain point alkali-free aluminoborosilicate glass easy to clarify ) 是由 彭寿 张冲 赵凤阳 王萍萍 王巍巍 高强 韩娜 石丽芬 杨勇 柯震坤 李金威 于 2021-02-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃,其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO-(2 )57%～65%、B-2O-(3 )7%～8.5%、Al-2O-(3 )4%～21%、CaO 1%～6.5%、MgO 1%～5.5%、SrO 1%～10.5%、CeO-(2 )0.1%～0.8%、SrCl-(2 )0.5%～1.5%。本发明的优点：本发明提供的无碱铝硅酸盐玻璃通过调整这组分的占比,使得玻璃在1620℃高温状态下易于澄清,直径大于0.1mm的气泡不可见,不含对环境有害的元素,适合工业大规模生产；应变点在682～692℃、热膨胀系数在(32～33.5)×10～(-7)/℃之间,可以完全满足后期在基板玻璃上构建电路的热处理要求。(The invention relates to an easily-clarified high-strain-point alkali-free aluminoborosilicate glass which is characterized by being prepared from the following raw materials in percentage by weight: SiO 2 2 57%～65%、B 2 O 3 7%～8.5%、Al 2 O 3 4%～21%、CaO 1%～6.5%、MgO 1%～5.5%、SrO 1%～10.5%、CeO 2 0.1%～0.8%、SrCl 2 0.5 to 1.5 percent. The invention has the advantages that: by adjusting the proportion of the components, the alkali-free aluminosilicate glass provided by the invention is easy to clarify at 1620 ℃, bubbles with the diameter larger than 0.1mm are invisible, and the alkali-free aluminosilicate glass does not contain elements harmful to the environment, and is suitable for industrial large-scale production; a strain point of 682 to 692 ℃, a coefficient of thermal expansion of (32 to 33.5) × 10 ‑7 between/DEG C, the heat point of constructing a circuit on the substrate glass at the later stage can be completely satisfiedAnd (6) processing requirements.)
技术领域
本发明涉及特种玻璃技术领域，具体是一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃。
背景技术
随着科技的发展，显示技术也逐渐向更加节能、环保和轻量化方向发展，平板显示技术已取代传统的CRT显示技术成为目前主流的显示技术。平板显示技术中的关键材料（玻璃基板）是无碱铝硼硅酸盐玻璃。
平板显示用玻璃基板后期需要在玻璃基板上构建驱动显示电路，需要经过反复的热处理，最高的加热温度需要达到650℃以上，这就要求基板玻璃在这一温度范围下玻璃内部不能有任何的粘滞流动，保持一定的刚性。因此，对玻璃基板的性能提出了更高的要求，即玻璃基板应变点大于670℃。如果玻璃基板的应变点较低，玻璃在热处理的过程中会变形，在降温时会带来热应力，引起玻璃内部结构的变化。除此之外，玻璃基板的热膨胀系数需要与硅基的热膨胀系数接近，尽量减少在热处理规程中造成的应力破坏，这就需要玻璃的热膨胀系数在（28～38）×10-7/℃之间。
现有的玻璃基板虽然在性能技术上达到构建电路的热处理要求，但是无碱铝硼硅酸盐玻璃因其熔化过程中黏度大、熔融温度高、澄清困难，易产生气泡、不易于成型制备。且气泡是玻璃基板生产过程中的主要缺陷，用于平板显示的无碱铝硼硅酸盐玻璃除了满足热处理要求之外，还需要同时满足玻璃的内部气泡直径小于0.1mm。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有高应变点的平板显示用玻璃（无碱铝硼硅酸盐玻璃）熔制过程中黏度大、熔制温度高、澄清困难、易产生气泡等问题，提工一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：
SiO2 57%～65%、B2O3 7%～8.5%、Al2O3 4%～21%、CaO 1%～6.5%、MgO 1%～5.5%、SrO1%～10.5%、CeO2 0.1%～0.8%、SrCl2 0.5%～1.5%。
进一步，所述一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO2 57%～58.5%、B2O3 8%～8.5%、Al2O3 16%～21%、CaO 5.5%～6.5%、MgO 1%～2.5%、SrO 6%～7%、CeO2 0.1%～0.25%、SrCl2 0.5%～0.8%。
进一步，所述一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO2 59%～60.5%、B2O3 7%～7.8%、Al2O3 10%～15%、CaO 2%～3.5%、MgO4%～4.5%、SrO 7.5%～9%、CeO2 0.3%～0.45%、SrCl2 0.8%～1%。
进一步，所述一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：SiO2 62%～63.5%、B2O3 7%～8%、Al2O3 4%～9%、CaO 1%～1.5%、MgO 3%～3.5%、SrO 8%～10.5%、CeO2 0.5%～0.8%、SrCl2 1.1%～1.4%。
进一步，所述一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃的应变点大于680℃。
进一步，所述一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃的应变点在682～692℃。
在本发明中，玻璃形成体氧化物是SiO2 和B2O3，玻璃中间体氧化物是Al2O3，玻璃网络外体氧化物是CaO、MgO和SrO，玻璃的辅助添加剂为CeO2、SrCl2。
SiO2 和B2O3为玻璃形成体氧化物，SiO2以硅氧四面体[SiO4]的结构单元形成不规则的网络结构，成为玻璃的骨架。如果玻璃中SiO2含量较高，玻璃的应变点和高温黏度会相应的增加；而如果SiO2含量较低则不易形成玻璃结构，应变点和熔化温度等性能会下降，B2O3可以降低热膨胀系数，在高温阶段降低玻璃的黏度，同时，还起到助熔的作用，加速玻璃液的熔解和澄清，所以本发明的SiO2和B2O3的总质量百分比占所述玻璃的总质量为64～73.5％。
Al2O3为网络中间体氧化物，可以降低玻璃的析晶倾向，增加玻璃的黏度。但是Al2O3的含量过多时会提高玻璃的熔化温度，增加玻璃的黏度，不利于玻璃液的澄清和均化；综合考虑，本发明的Al2O3的适宜范围是4%～21%，在此范围内，可以保证玻璃基板具有较高的应变点且在高温下易于澄清。
CaO、MgO和SrO为玻璃网络外体氧化物，网络外体氧化物的作用主要是对玻璃的一些性能进行微调改善。CaO在高温下通过降低玻璃液的黏度促进玻璃液的和澄清和均化；MgO可以替代部分CaO，使玻璃的硬化速度减缓，改善玻璃的成形性能，SrO可以增大玻璃的化学稳定性和抗失透的能力，同时影响玻璃的熔化工艺。
SrCl2、CeO2作为玻璃辅助添加剂加入到玻璃原料中，主要作用是促进玻璃液的澄清。 SrCl2在高温状态下会气化、挥发，能够有效的促进玻璃液的澄清，考虑到经济成本，本发明中SrCl2优选含量是0.5%～1.5%。CeO2为一种强氧化剂，其在高温下可以放出氧气，释放的O2扩散到周围玻璃液的气泡中，吸收合并玻璃液中的其它气泡，使气泡增大上浮，最终排出气泡以达到澄清目的，用于玻璃液的气泡消除，其反应温度在1400℃以上，是一种较为理想的高温澄清剂，但由于加入量过多会使玻璃呈现黄色,本发明CeO2的适宜含量是0.1%～0.8%。
本发明的优点：
本发明提供的无碱铝硅酸盐玻璃通过调整这组分的占比，使得玻璃在1620℃高温状态下易于澄清，直径大于0.1mm的气泡不可见，不含对环境有害的元素，适合工业大规模生产；应变点在682～692℃、热膨胀系数在（32～33.5）×10-7/℃之间，可以完全满足后期在基板玻璃上构建电路的热处理要求。
附图说明
图1 是实施例1玻璃在1620℃下熔制30min的状态图；
图2 是实施例1玻璃在1620℃下熔制60min的状态图；
图3 是实施例1玻璃在1620℃下熔制90min的状态图；
图4 是实施例1玻璃在1620℃下熔制120min的状态图；
图5 是实施例2玻璃在1620℃下熔制30min的状态图；
图6 是实施例2玻璃在1620℃下熔制60min的状态图；
图7 是实施例2玻璃在1620℃下熔制90min的状态图；
图8是实施例2玻璃在1620℃下熔制120min的状态图；
图9是实施例3玻璃在1620℃下熔制30min的状态图；
图10 是实施例3玻璃在1620℃下熔制60min的状态图；
图11 是实施例3玻璃在1620℃下熔制90min的状态图；
图12是实施例3玻璃在1620℃下熔制120min的状态图；
图13 是实施例4玻璃在1620℃下熔制30min的状态图；
图14 是实施例4玻璃在1620℃下熔制60min的状态图；
图15是实施例4玻璃在1620℃下熔制90min的状态图；
图16 是实施例4玻璃在1620℃下熔制120min的状态图；
图17 是实施例5玻璃在1620℃下熔制30min的状态图；
图18 是实施例5玻璃在1620℃下熔制60min的状态图；
图19是实施例5玻璃在1620℃下熔制90min的状态图；
图20 是实施例5玻璃在1620℃下熔制120min的状态图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，但并不用于限制本发明。
一种易澄清的高应变点无碱铝硼硅酸盐玻璃，具体实施步骤如下：
实施例1～5中采用高温熔制炉，按下表1重量百分比称取原料，通过混料系统混合均匀，得到玻璃配合料；对玻璃配合料进行熔融加工，以5℃/min 的速度升到1450℃，然后以3℃/min 的速度升到1620℃，在此温度下保温120min；待保温时间结束后，将熔制好的玻璃液倒入模具中成形，以3℃/min 的降温速度在退火炉中退火；退火温度是650℃；对玻璃样品进行切割、抛光和性能测试。
其中，采用拉丝法来测量玻璃的应变点，参考标准是ASTM C336所规定的方法测量；热膨胀系数是测量30～380℃的平均线性热膨胀系数，采用立式热膨胀仪测量，参考标准是ISO 7991 规定的方法测量.
表1 实施例基础玻璃组成（300g配合料）
实施例
SiO<sub>2</sub>
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
SrO
CeO<sub>2</sub>
SrCl<sub>2</sub>
实施例一
57.5
8.5
17.2
5.7
5.3
4.2
0.3
1.3
实施例二
58.5
8.3
16.5
2.8
5.1
6.9
0.6
1.3
实施例三
59.5
7.5
13.5
5.2
5
7.8
0.5
1
实施例四
61.8
7.8
11.5
4.5
3.8
8.5
0.7
1.4
实施例五
64.5
7.5
8.5
5.4
2.5
10.2
0.6
0.8
将实施例1～5中的玻璃样品进行测试和高温观察，高温熔融观察炉可以观察玻璃在高温下的熔化状态，可以直观的看到玻璃液中有无气泡，测试结果如表2所示，样品高温熔融观察图如图1-4所示。
表2 实施例玻璃应变点和热膨胀系数
实施例
实施例一
实施例二
实施例三
实施例四
实施例五
应变点（℃）
689.3
690.2
687.5
684.2
682.6
热膨胀系数（10<sup>-7</sup>/℃）
33.5
32.8
32.9
32.6
32.3
直径大于0.1mm气泡个数
0
0
0
0
0
根据测试结果表明，本发明制得的玻璃应变点大于680℃，且在1620℃高温状态下易于澄清，无明显可见大气泡。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器