化学强化玻璃及其制备方法和终端与流程

本发明实施例涉及化学强化玻璃技术领域，特别是涉及一种化学强化玻璃及其制备方法和终端。

背景技术：

随着智能手机、平板电脑等触屏电子产品的普及，消费者对显示屏抗破坏性能提出了更高的要求，如抗冲击性、抗跌落性、抗划伤性等。玻璃以其优异的透明性、硬度、耐腐蚀性、易加工成型等特性广泛应用于显示屏保护领域，而且通过离子交换化学强化工艺，可在玻璃表面形成一定深度压应力层，以消除或抑制玻璃表面微裂纹的产生和扩展，从而进一步提高强度。

目前市场上通过二元离子交换工艺获得的锂铝硅玻璃，为了获得更高强度，一方面，业界通过调控离子交换化学强化工艺，尽可能地增加强化后玻璃内部的压应力层深度(depthoflayers，dol)。然而，目前锂铝硅玻璃两面探测到的压应力范围已经接近玻璃厚度的40％，而由于玻璃内部张应力的存在，更深的压应力深度将导致玻璃处于安全范围之外，因此目前难以通过强化工艺再进一步提高压应力层深度来提高玻璃的机械性能。另一方面，业界从玻璃料方设计上提高碱金属(na2o和li2o)含量，同时相应降低sio2和al2o3的含量，以加强钾-钠、钠-锂离子二元离子交换能力，提高强化后玻璃内部的压应力深度。但高碱金属含量对玻璃网络骨架中的桥氧破坏严重，锂离子的聚集作用对玻璃网络结构破坏更加严重，而低的sio2+al2o3总含量也会导致网络本体强度不高，从而最终使得锂铝硅玻璃的本征强度不高，其抗冲击强度和弯曲强度都不太理想。

另外，目前对于锂铝硅玻璃内部应力的状态管控是采用光学应力仪，通过折射率及光散射变化模拟测试获得表面压应力(compressedstress，cs)、压应力深度(depthoflayers，dol)、张应力(centertension，ct)等应力参数来表征应力状态。而这些应力数据实际并不能真正的反应压应力和张应力在玻璃内部的真实状态，实验中，玻璃强度并不与测试所得cs、dol严格正相关。因此，现有技术不能直接反应玻璃内部的压应力及张应力分布状态，也难以获得压应力的最优分布，及其与张应力安全性两者间的平衡，保证最终产品力学强度性能。

技术实现要素：

鉴于此，本发明实施例提供一种化学强化玻璃，其内部具有高水平压应力的同时，张应力也控制在高水平，且处于安全稳定状态，以在一定程度上解决现有技术无法有效管控玻璃内部张应力，导致玻璃强度提升受限的问题。

具体地，本发明实施例第一方面提供一种化学强化玻璃，所述化学强化玻璃相对两侧分别自表面向内部依次形成压应力层和与所述压应力层相对应的张应力层，所述张应力层的张应力线密度在35000mpa/mm-70000mpa/mm范围内，所述张应力线密度采用如下公式计算：ct-ld＝((2×ct-av+ct-cv)×(t×1000/2-dol-0))/t，其中，ct-ld为张应力线密度，ct-cv为所述张应力层的张应力最大值，ct-av＝ct-s-1.28ct-sd，ct-s和ct-sd分别为所述张应力层的1/2厚度处与所述玻璃的1/2厚度处之间的区域的张应力的算术平均值和标准差，dol-0为压应力层深度，t为玻璃厚度，单位为毫米，所述压应力层深度大于或等于所述玻璃厚度的16％。

本发明实施方式中，所述张应力层的张应力线密度在35000mpa/mm-60000mpa/mm范围内。进一步地，所述张应力层的张应力线密度在40000mpa/mm-55000mpa/mm范围内。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃内部因张应力的影响在所述张应力层形成痕带区，所述痕带区在所述玻璃厚度方向的分布范围小于所述玻璃厚度的30％，所述化学强化玻璃断裂后，所述痕带区表现为破坏状区域。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃内部距离所述玻璃表面50微米处的压应力cs_f满足如下关系式：cs_f≥25-40.7×t+170.5×t²，其中，t为玻璃厚度，单位为毫米。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃内部因压应力的影响形成裂纹压制层，所述裂纹压制层的厚度大于或等于所述玻璃厚度的20％，所述裂纹压制层可在所述化学强化玻璃断裂后表征出来，玻璃断裂后，玻璃断面的裂纹扩展至所述玻璃表面时，受到压应力作用而改变裂纹方向，裂纹方向改变处与所述玻璃表面垂直的裂纹切线的切点与所述玻璃表面之间的区域为所述裂纹压制层。

本发明实施方式中，所述压应力层深度为所述玻璃厚度的16％-20％。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的表面压应力为650mpa以上。

本发明实施方式中，所述玻璃厚度为0.05mm-5mm。进一步地，所述玻璃厚度为0.4mm-1mm。

本发明实施方式中，以摩尔百分比计，所述化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：60％-75％，

al2o3：8％-20％，

na2o：2％-10％，

li2o：4％-10％，

其中，所述sio2与al2o3两者的总摩尔占比大于或等于76％，所述na2o和li2o两者的总摩尔占比在8.5％-15.5％的范围内。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的组分还包括mgo，所述mgo的摩尔占比在1％-7.5％的范围内。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的组分还包括b2o3，所述b2o3的摩尔占比在1％-5％的范围内。

本发明实施方式中，(na2o+li2o+0.3mgo)/al2o3的比值在0.6-1.4之间。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的组分还包括p2o5、zno、sno2、k2o、zro2、tio2中的至少一种或多种氧化物，所述氧化物的总含量为0.5％＜p2o5+zno+sno2+k2o+zro2+tio2＜7％。

本发明实施方式中，以摩尔百分比计，所述化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：65％-72％，

al2o3：9％-18％，

p2o5：0％-5％，

b2o3：1％-3.5％，

mgo：2％-6％，

na2o：2％-8％，

li2o：4％-8％，

sno2：0.1％-2％，

zro2：0％-4％，

tio2：0％-4％。

本发明实施方式中，以摩尔百分比计，所述化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：66％-72％，

al2o3：8％-12％，

p2o5：1％-5％，

b2o3：1％-1.5％，

mgo：4％-7.5％，

na2o：2％-8％，

li2o：4％-8％，

sno2：0.1％-2％，

zro2：0％-4％，

tio2：0％-4％。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的杨氏模量大于或等于75gpa，维氏硬度大于或等于630kgf/mm²。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃的各组分混合后在1630℃-1700℃的熔炼温度下进行熔炼。

本发明实施例第一方面提供的化学强化玻璃，通过控制张应力线密度的范围，以使张应力接近张应力安全阈值，从而使玻璃在具备高水平压应力的同时，尽可能使张应力达到玻璃能够承受的安全稳定的上限，从而进一步提高玻璃的力学强度，使玻璃兼具高抗冲击性能、高弯曲性能和高抗跌落性能。

第二方面，本发明实施例还提供了一种化学强化玻璃的制备方法，包括如下步骤：

将未经强化的玻璃样品在第一盐浴中进行第一步离子交换，控制经所述第一步离子交换的玻璃样品的张应力线密度为45000mpa/mm以上，压应力深度大于或等于玻璃厚度的15％；

将经所述第一步离子交换的玻璃样品于空气中、350℃-420℃温度下进行热处理，控制经所述热处理的玻璃样品的张应力线密度为70000mpa/mm以下，压应力深度大于或等于玻璃厚度的17％；

将经所述热处理的玻璃样品在第二盐浴中进行第二步离子交换，控制经所述第二步离子交换的玻璃样品的张应力线密度在35000mpa/mm-70000mpa/mm范围内，压应力深度大于或等于玻璃厚度的16％，即得到所述化学强化玻璃；

其中，所述张应力线密度采用如下公式计算：ct-ld＝((2×ct-av+ct-cv)×(t×1000/2-dol-0))/t，其中，ct-ld为张应力线密度，ct-cv为所述张应力层的张应力最大值，ct-av＝ct-s-1.28ct-sd，ct-s和ct-sd分别为所述张应力层的1/2厚度处与所述玻璃的1/2厚度处之间的区域的张应力的算术平均值和标准差，dol-0为压应力层深度，t为玻璃厚度，单位为毫米。

本发明实施方式中，控制经所述热处理的玻璃样品的张应力线密度为60000mpa/mm以下；以及控制经所述第二步离子交换的玻璃样品的张应力线密度在35000mpa/mm-60000mpa/mm范围内。

本发明实施方式中，所述制备方法还包括控制所述经第二步离子交换的玻璃样品的痕带区的范围小于所述玻璃样品厚度的30％。

本发明实施方式中，所述制备方法还包括控制所述经第一步离子交换的玻璃样品、所述经热处理的玻璃样品、所述经第二步离子交换的玻璃样品的裂纹压制层的厚度大于或等于玻璃厚度的20％。

本发明实施方式中，所述第一步离子交换的温度为380℃-450℃，所述第二步离子交换的温度为380℃-450℃。

本发明实施方式中，第一盐浴为硝酸钠盐浴或硝酸钠、硝酸钾混合盐浴，所述第一盐浴中，硝酸钠的质量浓度为30％-100％，进一步地，硝酸钠的质量浓度为50％-85％；所述第二盐浴为硝酸钾盐浴或硝酸钾、硝酸钠混合盐浴，所述硝酸钾的质量浓度为80％-100％，进一步地，硝酸钾的质量浓度为88％-95％。

本发明实施例第二方面提供的制备方法，工艺简单，通过在各个阶段管控玻璃内部的张应力线密度，以及进一步管控裂纹压制层，痕带区的范围，以尽可能地实现化学强化玻璃内部张应力及压应力的平衡，尽可能地使张应力达到玻璃能够承受的上限，从而尽可能地的提高玻璃的力学强度。

本发明实施例还提供一种终端，包括组装在所述终端外侧的外壳，以及位于所述外壳内部的电路板，所述外壳包括组装在前侧的显示屏和组装在后侧的后盖，所述显示屏包括盖板和设置在所述盖板内侧的显示模组，所述盖板和/或所述后盖采用本发明实施例第一方面所述的化学强化玻璃。所述显示屏可以是触摸显示屏。

附图说明

图1为本发明实施例提供的化学强化玻璃的内部应力分布图；

图2为本发明实施例提供的化学强化玻璃内部复合压应力分布图；

图3为本发明实施例提供的化学强化玻璃截面各特征区域的示意图；

图4为本发明一实施例中的化学强化玻璃截面光学照片；

图5为本发明实施例提供的手机前盖板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的手机后盖板的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的终端的结构示意图；

图8为本发明实施例的中心落球法的操作示意图；

图9为本发明实施例的四点弯曲法的操作示意图；

图10为本发明实施例的负载抗跌落高度测试的操作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例进行说明。

请参见图1，本发明实施例提供一种化学强化玻璃，该化学强化玻璃相对两侧分别自表面向内部依次形成压应力层11和与压应力层11相对应的张应力层12，两个张应力层12合并成为一个整体张应力区域，并夹设于两个压应力层11之间，压应力层11由离子交换形成。

本发明实施方式中，压应力层11可由二元离子交换工艺形成，其中，如图2所述，第一步钠-锂离子交换可形成深层低压应力区112，第二步钾-钠离子交换可使玻璃表面获得表面高压应力区111，最终在玻璃表面形成复合压应力。玻璃微裂纹的产生和扩展会受到压应力层11和玻璃本身网络结构强度两种阻力，当裂纹扩展至张应力层时，玻璃将会破裂，而表面高压应力区111可防止玻璃表面微裂纹的产生，削弱微裂纹往玻璃内部扩展的能量；深层低压应力区112可延长表面微裂纹扩展至张应力区域的空间距离，更大的发挥玻璃网络架构的强度。

本发明实施例方式中，张应力层12的张应力线密度控制在35000mpa/mm-70000mpa/mm范围内，具体地，张应力线密度可采用如下公式计算得到：ct-ld＝((2×ct-av+ct-cv)×(t×1000/2-dol-0))/t，其中，ct-ld为张应力线密度，ct-cv为张应力层13的张应力最大值，ct-av＝ct-s-1.28ct-sd，ct-s为张应力层13的1/2厚度处与玻璃的1/2厚度处之间的区域(图2中a区域)的张应力的算术平均值，ct-sd为张应力层的1/2厚度处与玻璃的1/2厚度处之间的区域(图2中a区域)的张应力的标准差，dol-0为压应力层深度，t为玻璃厚度，单位为毫米，所述压应力层深度大于或等于玻璃厚度的16％。

本发明实施方式中，一般地，由于化学强化玻璃其两面应力分布一样，因此可以只测试玻璃一侧表面至玻璃的1/2厚度处之间的区域的应力，即可获得整块玻璃的应力分布情况。本发明实施方式中，可采用fsm应力仪和slp应力仪测试玻璃表面至玻璃1/2厚度处之间的区域的应力数据。本发明实施例中，所述压应力层深度是指的玻璃单面的压应力层深度。

本发明实施方式中，通过将张应力线密度控制在35000mpa/mm-70000mpa/mm范围内，以使张应力接近张应力安全阈值，从而使玻璃在具备高水平压应力的同时，尽可能使张应力达到玻璃能够承受的安全稳定的上限，从而进一步提高玻璃的力学强度。为了获得性能更优的玻璃，可将张应力层的张应力线密度控制在35000mpa/mm-60000mpa/mm的范围内，进一步地，可控制在40000mpa/mm-55000mpa/mm的范围内，更进一步地，可控制在45000mpa/mm-50000mpa/mm的范围内。

本发明一些实施方式中，如图3和图4所示，化学强化玻璃内部因张应力的影响形成痕带区，痕带区形成在张应力层，痕带区可在化学强化玻璃断裂后表现出来，具体表现为破坏状区域。更具体地，玻璃在断裂后，由于张应力的释放对玻璃内部结构产生破坏，在显微镜下可观察到由无数凹坑点及撕裂区组成的明显带状破坏区域，该带状破坏区域即为痕带区。痕带区的出现表示玻璃达到其安全阈值临界，达到安全阈值后更高的内部应力导致玻璃的不安全性。为了很好地保证玻璃的安全性，本发明实施方式中，痕带区在玻璃厚度方向的分布范围需控制在小于玻璃厚度的30％的范围，更进一步地，痕带区在玻璃厚度方向的分布范围可控制在小于玻璃厚度的10％的范围。当然，在本发明另一些实施方式中，化学强化玻璃内部也可能不存在痕带区。其中，玻璃断裂是指在探针冲击下产生立即断裂，具体为：将玻璃制成平板状，采用维氏硬度金刚石压头，以恒定力冲击玻璃表面，由冲击点产生的裂纹扩展而产生的断裂，当冲击点只产生2-4条裂纹，为立即断裂。

本发明实施方式中，为保证玻璃的高强度，化学强化玻璃内部距离玻璃表面50微米处的压应力cs_f满足如下关系式：cs_f≥25-40.7×t+170.5×t²，其中，t为玻璃厚度，单位为毫米。cs_f值越大，复合压应力中的深层压应力程度更高，玻璃抗跌落性能更优。

本发明实施方式中，如图3和图4所示，化学强化玻璃内部因压应力的影响形成裂纹压制层，裂纹压制层可在化学强化玻璃断裂后表征出来，玻璃断裂后，玻璃断面的裂纹扩展至玻璃表面时，受到压应力作用而改变裂纹方向，裂纹方向改变处与玻璃表面垂直的裂纹切线l的切点o处为裂纹抑制起始点，裂纹抑制起始点与玻璃表面之间的区域即为裂纹压制层。为提高玻璃防裂纹产生的能力，裂纹压制层的厚度控制在大于或等于玻璃厚度的20％。具体地，本发明实施例中，裂纹压制层的厚度可控制在玻璃厚度的23％-25％的范围内。

本发明实施方式中，为保证较好的压应力水平，将压应力层深度控制在玻璃厚度的16％-20％，进一步地，压应力层深度控制在玻璃厚度的17％-19％。

本发明实施方式中，化学强化玻璃的表面压应力为650mpa以上。

本发明实施方式中，化学强化玻璃的厚度可以为0.05mm-5mm。具体可根据应用需求而定，在本发明一实施方式中，玻璃厚度为0.4mm-1mm。该化学强化玻璃可以成型为2d、2.5d平面状产品，也可以成型为3d立体形状产品。

本发明实施方式中，为了提高玻璃的本体强度，将玻璃料方中的si-al含量提高，na-li含量降低，具体地，以摩尔百分比计，化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：60％-75％，

al2o3：8％-20％，

na2o：2％-10％，

li2o：4％-10％，

其中，sio2与al2o3两者的总摩尔占比大于或等于76％，na2o和li2o两者的总摩尔占比在8.5％-15.5％的范围内。

本发明实施方式中，玻璃网络组成体主要为sio2和al2o3，两者可以提高玻璃的网络结构强度。其中，sio2的含量可为63.5％-75％，进一步地可为65％-72％，al2o3的含量可为10％-18％，进一步地可为10％-15％。本发明一些实施方式中，sio2与al2o3两者的总摩尔占比大于或等于80％，可更好地保证玻璃网络结构的稳定性，提高玻璃本体强度。

本发明实施方式中，na2o和li2o是离子交换的主要成分，钠离子是形成表面高压应力区的关键交换离子，na2o的含量进一步可为3％-8％，更进一步地，na2o的含量可为3.5％-6％。锂离子是形成深层低压应力区的关键交换离子，li2o的含量进一步地可为4％-8％，更进一步地，li2o的含量可为5％-7％。na2o和li2o可降低高温粘度，降低熔炼难度，但会导致玻璃热膨胀系数增大，耐热冲击性降低，破坏网络结构。为了保证较高的网络结构强度，本发明实施方式中，进一步地，na2o和li2o两者的总摩尔占比为8.5％-15.5％，更进一步地为10％-14％。

本发明实施例通过提高si-al含量，同时适当降低碱金属na-li含量，在保证离子交换高效进行的前提下也能有利于玻璃本体强度的提升，再通过进一步管控张应力线密度、以及裂纹压制层及痕带区的分布，在尽可能接近安全阈值范围内，赋予玻璃内部可以允许的更高的应力，达到了最大的应力平衡，有效提升了玻璃的力学性能。本发明实施例的化学强化玻璃可用于电子产品、交通工具、家用电器等器件中作为防护玻璃。

本发明实施方式中，化学强化玻璃的组分还可以包括mgo，mgo作为网络中间体，可提高玻璃的杨氏模量，提高玻璃本体韧性，这有益于提高电子产品整机跌落性能；而且可提高离子交换性能，降低玻璃的高温粘度。可选地，mgo的摩尔占比可以在1％-7.5％的范围内，进一步地mgo的摩尔占比可以为2％-7.5％，更进一步地，可以为3.5％-7％。其中，(na2o+li2o+0.3mgo)/al2o3的比值为0.6-1.4，进一步地为0.8-1.1。mgo/(sio2+al2o3+mgo)的比值为3％-10％，进一步地可为5％-8％。碱金属和碱土金属氧化物为玻璃中氧的主要来源，当其供氧量与氧化铝的供氧量接近时，氧化铝形成铝四面体便于网络架构，扩大网络间隙，提高离子交换速率。适合含量mgo，有助于高硅高铝成分玻璃的融化，其可提高玻璃的杨氏模量。

本发明实施方式中，化学强化玻璃的组分还可以包括b2o3，b2o3可作为玻璃的次网络架构，适量的b2o3有助于提高离子交换能力，尤其对于化学强化玻璃的钾-钠离子交换能力提升显著。而由于过量的b2o3会破会主体网络结构，降低耐水性和机械强度。因此，本发明实施方式中，b2o3的摩尔占比控制在1％-5％的范围内，进一步地控制在2％-4％。

本发明实施方式中，化学强化玻璃的组分还可以包括p2o5、zno、sno2、k2o、zro2、tio2中的至少一种或多种氧化物。p2o5可作为玻璃的次网络架构，适量的p2o5有助于提高离子交换能力，但过量的p2o5所形成的双键不对称磷氧四面体，会导致机械强度下降，尤其是表面硬度，导致玻璃极易划伤。zno是降低玻璃低温粘度的有效成分，但过量的zno会导致玻璃分相，耐失透性降低。zro2是提高玻璃韧性的有效成分，但过量的zro2会导致玻璃晶化趋势，耐失透性降低。tio2可提高玻璃离子交换速率，降低高温粘度，但过量的tio2会导致玻璃晶化趋势，耐失透性降低。k2o是降低高温粘度，但过量的k2o会降低离子交换速率。sno2可提高玻璃离子交换速率，降低高温粘度，sno2更是一种良好的澄清剂，可有效消除玻璃高温中的残余气泡。考虑各氧化物对玻璃性能的综合影响，本发明实施方式中，将上述氧化物的总含量控制为0.5％＜p2o5+zno+sno2+k2o+zro2+tio2＜7％。

本发明一具体实施方式中，以摩尔百分比计，所述化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：65％-72％，

al2o3：9％-18％，

p2o5：0％-5％，

b2o3：1％-3.5％，

mgo：2％-6％，

na2o：2％-8％，

li2o：4％-8％，

sno2：0.1％-2％，

zro2：0％-4％，

tio2：0％-4％。该实施方式中的料方适于采用溢流法进行玻璃生产。

本发明另一实施方式中，以摩尔百分比计，所述化学强化玻璃包括如下组分：

sio2：66％-72％，

al2o3：8％-12％，

p2o5：1％-5％，

b2o3：1％-1.5％，

mgo：4％-7.5％，

na2o：2％-8％，

li2o：4％-8％，

sno2：0.1％-2％，

zro2：0％-4％，

tio2：0％-4％。该实施方式中的料方适于采用浮法进行玻璃生产。

本发明实施方式中，上述料方中的各组分混合后在1630℃-1700℃的熔炼温度下熔炼，根据其高温粘度及料性，具体可以采用溢流下拉法、浮法、压延法生产超薄平板玻璃。

本发明实施例的化学强化玻璃的杨氏模量大于或等于75gpa，维氏硬度大于或等于630kgf/mm²，进一步地维氏硬度大于或等于650kgf/mm²。

本发明实施方式中，所述化学强化玻璃也可以是微晶玻璃。

相应地，本发明实施提供了上述化学强化玻璃的制备方法，采用二元离子交换工艺制备，包括如下步骤：

s10、将未经强化的玻璃样品在第一盐浴中进行第一步离子交换，控制经第一步离子交换的玻璃样品的张应力线密度为45000mpa/mm以上，压应力深度大于或等于玻璃厚度的15％；

s20、将经第一步离子交换的玻璃样品于空气中、350℃-420℃温度下进行热处理，控制经热处理的玻璃样品的张应力线密度为70000mpa/mm以下，压应力深度大于或等于玻璃厚度的17％；

s30、将经热处理的玻璃样品在第二盐浴中进行第二步离子交换，控制经第二步离子交换的玻璃样品的张应力线密度在35000mpa/mm-70000mpa/mm范围内，压应力深度大于或等于玻璃厚度的16％，即得到化学强化玻璃。

锂铝硅玻璃进行的二元离子交换主要为钾-钠离子交换、钠-锂离子交换，其原理为盐浴大直径碱金属离子置换玻璃中小直径金属离子。其中，钾离子直径为1.33nm，钠离子直径为0.102nm，锂离子直径为0.76nm。由于逆向离子交换的存在(在一定的盐浴-玻璃离子浓度梯度下，盐浴中的小离子反向交换玻璃中的大离子)，为确保钾-钠离子交换、钠-锂离子交换的充分进行。一般以先以钠-锂离子交换为主，再以钾-钠离子交换为主进行两步离子交换，从而获得复合压应力。

本发明实施方式中，步骤s20中，控制经所述热处理的玻璃样品的张应力线密度为60000mpa/mm以下；步骤s30中，控制经所述第二步离子交换的玻璃样品的张应力线密度在35000mpa/mm-60000mpa/mm范围内。

本发明实施方式中，经第一步离子交换的玻璃样品、经热处理的玻璃样品和经第二步离子交换的玻璃样品均包括分别自玻璃样品的相对两侧表面向内部形成的两个压应力层，和夹设在两个压应力层之间的张应力层。本发明实施例中的张应力线密度的计算方式适用于本发明实施例中各个阶段的玻璃样品，包括上述经第一步离子交换的玻璃样品、经热处理的玻璃样品和经第二步离子交换的玻璃样品。

本发明实施方式中，上述制备方法还包括控制经第二步离子交换的玻璃样品，痕带区在玻璃厚度方向的分布范围小于玻璃样品厚度的30％，进一步地，痕带区在玻璃厚度方向的分布范围小于玻璃样品厚度的10％。

本发明实施方式中，上述制备方法还包括控制经第一步离子交换的玻璃样品、经热处理的玻璃样品、经第二步离子交换的玻璃样品的裂纹压制层的厚度大于或等于玻璃厚度的20％，具体地，裂纹压制层的厚度为玻璃厚度的23％-25％。

本发明实施方式中，可控制经第一步离子交换的玻璃样品的压应力深度为玻璃厚度的15％-19％。可控制经热处理的玻璃样品的压应力深度为玻璃厚度的17％-21％。可控制经第二步离子交换的玻璃样品的压应力深度为玻璃厚度的16％-20％。压应力深度可采用slp激光散射应力仪观察获得。

本发明实施方式中，第一步离子交换的温度可以为380℃-450℃，时间可为3-6h，进一步地，第一步离子交换的温度可以为410℃-430℃；第二步离子交换的温度可以为380℃-450℃，时间可为1-3h，进一步地，第二步离子交换的温度可以为400℃-430℃。

本发明实施方式中，第一盐浴为硝酸钠盐浴或硝酸钠、硝酸钾混合盐浴，所述第一盐浴中，硝酸钠的质量浓度为30％-100％，进一步地，硝酸钠的质量浓度为50％-85％；所述第二盐浴为硝酸钾盐浴或硝酸钾、硝酸钠混合盐浴，所述硝酸钾的质量浓度为80％-100％，进一步地，硝酸钾的质量浓度为88％-95％。

本发明实施方式中，在采用高si-al含量，低na-li含量料方的基础上，通过采用上述较高的强化温度和较长的强化时间，以及控制好盐浴配比，能够更好地调控玻璃的张应力线密度、痕带区、裂纹压制层、压应力层深度等特征，最终使得玻璃具有高强度。

本发明实施方式中，热处理的时间可以是0.5-2h，热处理过程可以加强离子迁移，提升压应力深度。

本发明实施方式中，经二元离子交换后的玻璃样品，其表面压应力为650mpa以上，压应力深度大于或等于玻璃厚度的16％，具体地，压应力深度为玻璃厚度的16％-20％。

本发明实施例提供的化学强化玻璃的制备方法，通过管控玻璃各阶段的张应力线密度的范围，使张应力尽可能达到上限，又能确保玻璃的安全稳定性，从而进一步提高玻璃的力学强度，同时通过进一步管控痕带区、裂纹压制层的状态，使得玻璃内部能够尽可能地实现内部压应力与张应力的平衡。

本发明实施例还提供由上述化学强化玻璃制备而成的玻璃制品，该玻璃制品可以是任意形式、任意形状，具体可包括触控板、消费类电子产品、交通工具、家用电器或显示器的防护玻璃。本发明实施例中，该玻璃制品可以是手机玻璃盖板，具体可以是如图5所示的手机前盖板，也可以是如图6所示的手机后盖板。

请参见图7，本发明实施例提供一种终端，包括显示屏200、中框300和后盖400，中框300连接在层叠设置的显示屏200和后盖400之间，显示屏200、中框300和后盖400共同围设形成包围空间，电池、电路板等元器件设置于所述包围空间内，显示屏200包括盖板201和设置在盖板201内侧的显示模组202，其中，盖板201和/或后盖202采用本发明实施例上述的化学强化玻璃。显示屏200可以是触摸显示屏。在本发明其他一些实施方式中，终端也可以不单独设置中框300，或者中框300内置于终端内部，收容于显示屏200和后盖400围成的空间中。

下面以手机玻璃盖板的制备为例，分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。

实施例1

一种手机玻璃盖板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将表1中实施例1所示的各物料混合，并将混合物料放入铂金坩埚中，于高温升降炉中1650℃保温5h熔融，然后浇筑在预热好的不锈钢模具中，再放入退火炉中，在退火点左右进行长时间梯度退火，以消除玻璃的内应力。将退火完成后的玻璃砖，六面进行余量切割，获得尺寸合适的玻璃砖，再采用线切割机、cnc精雕机、平磨抛光机进行尺寸精切割、平磨、扫边，得到尺寸为145mm×69mm×0.7mm的未强化的玻璃盖板样品，将未强化的玻璃盖板样品进行本征强度测试，包括杨氏模量，维氏硬度。

(2)将未强化的玻璃盖板样品先进行第一步离子交换iox1，熔盐采用65wt％硝酸钠的钾钠硝酸盐混合盐浴，强化温度为420℃，强化时间为5h，强化完成后，取出洗净，测试其应力。

(3)将经第一步离子交换的玻璃盖板样品于空气中380℃保温45min，进行热处理im。

(4)将经热处理的玻璃盖板样品进行第二步离子交换iox2，熔盐采用10wt％硝酸钾的钾钠硝酸盐混合盐浴，强化温度为410℃，强化时间为2h，强化完成后，取出洗净，得到手机玻璃盖板，并测试其应力。

实施例2-6

制备方法同实施例1，料方和测试参数见表1和表2。

同时，本发明实施例提供了对比例1-5，料方和测试参数如表1和表3所示。

本发明实施例中，应力测量可由orihara公司生产的fsm6000及slp1000分别对表层高压应力区和深层低压应力区进行测量，并采用pmc软件将应力曲线进行拟合，得到表2和表3的各参数数值。当然也可采用其他可对表层高压应力区和深层低压应力区进行测量的应力测试仪。

对本发明实施例1-6和对比例1-5制备得到的强化后的玻璃盖板进行破坏性测试，包括抗冲击强度、抗弯曲强度，抗跌落强度。测试结果如表2和表3所示。

抗冲击强度的测试方法为中心落球法，具体的，如图8所示，将玻璃样品放置于中空承载体中，以质量为125g的钢球自玻璃样品的中心的上方以自由落体的方式掉落，掉落高度起点为30cm(相对玻璃样品的高度)，之后逐次上升5cm(为了提高测试精度，也可以是1cm)，将玻璃样品不破碎的情况下的掉落高度的最大值记为h，该钢球在h高度处的重力势能即为抗冲击强度。

抗弯曲强度的测试方法为四点弯曲法，具体的，四点弯曲法是将玻璃样品按如图9所示进行抗弯曲测试，最终抗弯强度以如下公式进行计算：δ＝3f(l2-l1)/2bh²，其中，f为下压压力，l1为上跨距宽度，l2为下跨距宽度，b为玻璃宽度，h为玻璃厚度。

如图10所示，抗跌落强度的测试方法为，将160g重的模具与玻璃样品贴合牢固，将玻璃样品朝下水平跌落至表面附有砂纸的大理石板上，取玻璃样品不破碎的最高点为抗跌落强度。

表1

表2

表3

从表1-表3可以获知，本发明实施例1-6的玻璃样品中sio2和al2o3的总含量均高于80％，玻璃本征强度很高，杨氏模量和维氏硬度都很高。强化后，玻璃样品具有大于730mpa的表面压应力，单体强度处于较高的水平，且裂纹压制层达到玻璃厚度的23％以上，张应力线密度处于较佳水平，具有安全稳定的应力分布。

对比例1中，其料方为目前市场上的锂铝硅玻璃产品料方，料方中的sio2+al2o3的含量为77％，而na2o和li2o含量达到19％，严重破坏了玻璃网络结构，使其本征结构较实施例1-6的样品弱，具体表现为杨氏模量与维氏硬度下降。对比例1样品由于本征结构强度较低，其抗跌落强度低于本发明实施例1-6的样品。本征强度越高，其锂钠交换获得的深层压应力水平越高，表现为同等交换下其ct-ld的大小。

对比例2中，其料方与实施例3相同，其强化工艺中cs和dol-0虽然满足要求，但是其ct-ld过低、裂纹压制层厚度较小，导致在整机跌落中玻璃表面裂纹很容易延伸至玻璃张应力层，导致玻璃破碎，故整体抗跌落性能均值很低。

对比例3中，其料方与实施例3相同，虽然裂纹压制层已经达到了玻璃厚度的25％，但由于张应力线密度相对较大，导致玻璃抗跌落性能均值偏低。

对比例4中，其料方为目前市场上的高铝硅玻璃，sio2和al2o3的总含量达到80％，具有较高的本征强度，但其仅进行钾-钠离子交换，虽然具有较高的cs，但是其离子交换深度不足，裂纹压制层仅为玻璃厚度的5％，在整机跌落过程中，裂纹极易扩展导致玻璃破碎。其抗跌落强度较实施例1-6大幅降低，甚至不如本征强度更低的对比例1。

对比例5中，其料方与实施例6相同，但iox1强化时间相对更长，导致其ct-ld过高，内部张应力过大，痕带范围增大，削弱了玻璃网络对裂纹扩展的抑制能力，故其抗跌落强度比实施例6要低。由上述可知，化学强化玻璃具有适合的张应力线密度范围，可以获得较佳的抗跌落性能。

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