二步法化学强化屏幕保护玻璃组成和工艺发展及展望

作者：田英良; 杨宝瑛^*; 王伟来; 宫汝华; 李俊杰; 孙诗兵; 吕锋

来源：北京工业大学学报, 2019, 45(09): 918-926.

• 屏幕保护玻璃
• 碱铝硅酸盐玻璃
• 化学强化
• 二步法工艺
• 表面压应力
• 压应力层深度

碱铝硅酸盐玻璃(R2O-Al2O3-Si O2,R为Li/Na/K任一或几种组合)是显示终端重要屏幕保护材料.为进一步提升和改善屏幕保护玻璃的耐划伤和抗冲击性能,采用二步法化学强化工艺已成为新的技术发展趋势,围绕不同玻璃体系和化学组成分析比较表面压应力(compressive stress,CS)和离子交换层深度(depth of layer,DOL)特点,结果表明:不含Li2O的碱铝硅酸盐玻璃进行二步法化学强化后,玻璃表面的CS较第1步化学强化会有所减小,最大应力值向玻璃内部迁移,阻止了玻璃微裂纹向内部扩展的趋势;含Li2O的玻璃在进行二步法化学强化后,玻璃表面CS与DOL同时增加,表明2种玻璃化学强化机理不同.不含Li2O的玻璃在进行第1步化学强化时,纯KNO3熔盐中的K+交换了玻璃表面的Na+,这时CS达最大值,而进行第2步化学强化时,由于熔盐中加入一定比例的Na NO3降低了K+浓度梯度,使得第1步化学强化在玻璃表面积累的K+又被熔盐中的Na+交换出来;而含有Li2O的玻璃,第1步交换时采用KNO3与Na NO3的混合熔盐,主要目的是使熔盐中的Na+与玻璃中的Li+交换,到达一定深度,而后第2步采用比例更高的KNO3熔盐或者纯KNO3熔盐进行化学强化,使K+与第1步时进入玻璃表面的Na+交换,这样K+就可以到达玻璃更深处,从而达到增加CS与DOL的目的.同时从工艺和成本展望碱铝硅酸盐玻璃的化学强化工艺应回归到一步法二元离子交换工艺.

• 单位
  北京工业大学