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；

【机构】 北京工业大学材料科学与工程学院； 平板显示玻璃技术和装备国家工程实验室； 四川旭虹光电科技有限公司；

【摘要】 碱铝硅玻璃（R₂O-Al₂O₃-SiO₂,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己成为新的技术发展趋势,本文围绕不同玻璃体系和化学组成分析比较表面压应力（CS,Compressive stress）和离子交换层深度（DOL,Depth of layer）特点,结果表明不含Li20的碱铝硅玻璃进行二步法化学强化后,玻璃表面CS值较第一步强化会有所减小,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,表明两种玻璃化学强化机理不同。不含Li₂O的玻璃在进行第一步强化时,纯KNO₃熔盐中的K⁺交换了玻璃表面的Na⁺,这时CS达到最大,而进行第二步强化时,由于熔盐中加入一定比例的NaNO₃降低了K⁺浓度梯度,使得在第一步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,第一步交换时采用KNO₃与NaNO₃的混合熔盐,主要目的是使熔盐中的Na⁺与玻璃中Li⁺交换,到达一定深度,而后第二步采用KNO₃比例更高的熔盐或者纯KNO₃进行强化,使K⁺与第一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玻璃的化学强化工艺应回归到一步法二元离子交换工艺。更多还原