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CN111606560B - 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃 - Google Patents

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CN111606560B CN202010506283.2A CN202010506283A CN111606560B CN 111606560 B CN111606560 B CN 111606560B CN 202010506283 A CN202010506283 A CN 202010506283A CN 111606560 B CN111606560 B CN 111606560B
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Abstract

本发明涉及一种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：60‑72％的SiO2、13‑18％的Al2O3、8.5‑10%的B2O3、1‑4.5％的MgO、3‑8％的CaO、1‑5％的SrO、0.5‑2%ZrO2、1‑5%的P2O5、0.1‑0.5%的SnO2；其中SiO2+Al2O3为76‑85%；(MgO+CaO+SrO)/Al2O3为0.4‑0.7%；碱土金属氧化物总量为5‑11.5%；B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.6‑0.9%；(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15‑0.8%。

Description

一种无碱铝硼硅酸盐玻璃
技术领域
本发明属玻璃生产领域，涉及各种显示器用玻璃基板，具体涉及一种无碱铝硼硅酸盐玻璃。
背景技术
随着光电显示技术的发展，电子产品的普及，使得液晶显示器不断更新，人们对显示器的性能要求在不断提高，轻薄化、高解析度、超高清逐渐占领显示市场，成为主流特性。因此也带动显示器用玻璃基板技术在不断革新，使得玻璃基板的特性要求越来越苛刻。在平板显示器面板制程中，需要在玻璃基板表面镀金属或氧化物薄膜，基板玻璃中的碱金属离子向薄膜中扩散，损害薄膜特性，玻璃应不含有碱金属氧化物。随着显示器图像分辨率越来越高，在面板印刷、镀膜热处理过程中，要求玻璃基板的变形越来越低，需要严格控制玻璃基板的热收缩率。
非晶硅（a-Si）TFT技术，在生产过程中处理温度为300-450℃，低温多晶硅TFT技术，在面板制程过程中需要较高的热处理温度，玻璃基板在多次高温处理过程中不能变形，一般要求玻璃基板的应变点高于650℃，及具备尽量小的热收缩率；同时玻璃基板的膨胀系数需要与硅的膨胀系数相近，因此玻璃基板的线性热膨胀系数应低于38×10-7/℃；因此要求无碱铝硼硅酸盐玻璃具备以下特性：低密度、高应变点、合适的热膨胀系数（低于38×10-7/℃）、高杨氏模量、耐化学侵蚀性、低热收缩率、内部和表面没有缺陷（气泡、波筋、夹杂物等）等。
对于硼硅酸盐玻璃体系，硼是玻璃的重要组成部分，其影响贯穿玻璃的配合料制备、熔化及基板的理化性能，并且还具有助熔作用，TFT玻璃中硼元素的引入方式为：硼酐、硼酸和硼酐/硼酸，但无论硼以哪种方式引入，在玻璃熔制过程中，都会存在硼挥发现象（高达15%），造成基板玻璃成分与原设计值不同，破坏玻璃均一性，甚至还会造成环境污染，增大原材料消耗，侵蚀窑炉，缩短窑龄，增加产线运营成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有硼硅酸盐玻璃体系在熔制过程中硼挥发量大，窑炉侵蚀严重，产品玻璃均一性差的问题，提供一种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（以氧化物计）制成：60-72％的SiO2、13-18％的Al2O3、8.5-10%的B2O3、1-4.5％的MgO、3-8％的CaO、1-5％的SrO、0.5-2%ZrO2、1-5%的P2O5、0.1-0.5%的SnO2；
其中SiO2+Al2O3为76-85%；
(MgO+CaO+SrO)/Al2O3为0.4-0.7%；
碱土金属氧化物总量为5-11.5%；
B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.6-0.9%；
(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15-0.8%。
进一步，一种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（以氧化物计）制成：61.8-70.5％的SiO2、13-17.5％的Al2O3、8.5-10%的B2O3、1-4.02％的MgO、3.05-6.2％的CaO、1.05-4.4％的SrO、0.5-1.96%ZrO2、1-4.93%的P2O5、0.1-0.5%的SnO2；
其中SiO2+Al2O3为77.4-83.5%；
(MgO+CaO+SrO)/Al2O3为0.42-0.65%；
碱土金属氧化物总量为5.45-10.3%；
B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.62-0.83%；
(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15-0.7%。
进一步，所述一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其组合物的β-OH值低于0.5%，硼挥发率低于11%，50-350℃范围内的热膨胀系数低于39.5×10-7/℃，杨氏模量高于78GPa，应变点高于690℃，熔化温度低于1662℃，热收缩率低于11.5ppm。
进一步，所述一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其组合物的β-OH值为0.11-0.47%，硼挥发率为5.67-10.37%，50-350℃范围内的热膨胀系数为33.70-39.5×10-7/℃，杨氏模量为78.2-84.1GPa，应变点为690-739℃，熔化温度低于1662℃，热收缩率为7.68-11.45ppm。
本发明的玻璃组合物中：
所述的玻璃组合物中SiO2是玻璃形成体，构成玻璃骨架的成分，增加SiO2含量，会提升耐化学性、机械强度、应变点。如果SiO2过多，玻璃的高温粘度增加，造成难熔，加剧耐材侵蚀，SiO2含量较低则不易形成玻璃，应变点下降，膨胀系数增加，耐酸性和耐碱性均会下降；考虑到熔化温度、玻璃膨胀系数、机械强度、玻璃料性等性能，本发明引入60-72wt%的SiO2。
所述的玻璃组合物中Al2O3是中间体氧化物，用于提高玻璃结构的强度和应变点，改善玻璃化学稳定性，降低玻璃析晶倾向，Al2O3含量过多，玻璃难以熔制、料性短，易析晶，Al2O3含量较低，玻璃容易失透，机械强度较低，不利于成型，本发明引入13-18wt%的Al2O3。
所述的玻璃组合物中B2O3能单独生成玻璃，是一种很好的助熔剂，能降低玻璃粘度、介电损耗、振动损耗，改善玻璃脆性、韧性和光透过率，在玻璃中具有[BO4]四面体和[BO3]三角体两种结构，高温熔化条件下B2O3难于形成[BO4]，可降低高温粘度，低温时B有夺取游离氧形成[BO4]的趋势，使结构趋于紧密，提高玻璃的低温粘度，防止析晶现象的发生，本发明引入8.5-10wt%的B2O3。
所述的玻璃组合物中MgO，具有降低高温粘度、增加低温粘度的作用，能够增加玻璃杨氏模量和比模数，抑制玻璃脆度增大的作用，本发明引入1-4.5wt%的MgO。
所述的玻璃组合物中碱土金属氧化物RO（CaO、SrO、BaO）可以提高玻璃应变点、杨氏模量、降低热膨胀系数，可有效降低玻璃的高温粘度从而提高玻璃的熔融性及成形性，含量过多，会增加失透分相的发生几率，本发明引入5-11.5wt%的RO。
所述的玻璃组合物中引入ZrO2 ，促进玻璃熔解，提高玻璃杨氏模量和断裂强度，降低玻璃高温电阻率，促进玻璃稳定，过多会增大玻璃的密度、热膨胀系数，本发明引入0.5-2wt%的ZrO2。
所述的玻璃组合物中引入P2O5，提高玻璃应变点和耐失透性，本发明引入1-5wt%的P2O5。
所述的玻璃组合物通过限定B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.62-0.83%；(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15-0.7%，抑制硼挥发，将β-OH值控制在0.1-0.5之间，提高玻璃熔融性，利于产业化生产。
本发明的玻璃用组合物中，利用其制备铝硅酸盐玻璃时，之所以能够使得玻璃具有优良的综合性能，主要归功于组合物中各组分之间的相互配合，尤其是SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、ZrO2、P2O5之间的配合作用，更尤其是前述特定含量的各组分之间的相互配合。
本发明的有益效果：
（1）本发明所述玻璃具有较高的应变点、高杨氏模量、高硬度、高比模数、合适的热膨胀系数、低热收缩率等特性，尤其将硼挥发率降低5.6-10.5%，有效控制住硼挥发带来的成分不均的现象。
（2）玻璃中的硼元素属于易挥发的轻质元素，硼元素的挥发一方面带来玻璃成分的不均质，导致玻璃基板出现带状条纹，严重时出现析晶物，硼挥发率的降低，在基板后续的制程中提升了良率和产品品质；另一方面在玻璃生产过程中硼挥发给窑炉工艺运行带来很大危害，挥发出来的硼元素遇冷容易再次凝结，凝结到烧枪口堵塞烧枪容易导致窑炉燃烧状况发生改变，严重时导致整个窑炉工艺无法正常运行，凝结到排烟管道处导致排烟阻力增大，窑炉燃烧压力增大，燃气燃烧不充分。硼挥发率的降低保证工艺运行平稳，窑炉温度持续保持控制指标，生产正常进行。
（3）适合于浮法成型制造工艺，不含As2O3、Sb2O3等有毒物质，属于环境友好性配方，符合平板显示行业的发展趋势，适合于大规模工业生产；特别适合于LCD/OLED显示器用玻璃基板。
具体实施方式
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，具体实施步骤如下：
一种无碱铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，采用表1-5所述配比，其中SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、ZrO2、P2O5是指该组合物含有含Si化合物、含Al化合物、含B化合物、含Mg化合物、含Ca化合物、含Sr化合物、含Zr化合物、含P化合物，（如：含前述各元素的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物等，各组分的含量均以各元素的氧化物计），根据玻璃制备工艺的不同，组合物含有澄清剂，对于澄清剂的具体选择没有特别的限定，可以为本领域常用的各种选择；在加热条件下，所述的SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、ZrO2、P2O5混合均匀后进行高温熔融（1450-1650℃）、澄清均化、成型、退火（高于600℃下）得到无碱铝硼硅酸盐玻璃基板，然后进行切割、研磨、抛光等加工处理。
所述玻璃实质上不含有碱金属氧化物，实质上不含BaO 。
所述澄清剂可为硫酸钙、硝酸锶、氯化钙中任一种，也可为复合澄清剂，如包含硫酸盐、硝酸盐、氯化物中的至少一种。
本领域技术人员应该理解的是，本发明控制β-OH值方式包括：选择含水量低的原材料；添加使玻璃中水分含量减少的成分（如添加Cl、SO3等）；使炉内环境中的水含量降低；在熔融玻璃中进行N2鼓泡；采用小型熔炉；加快熔融玻璃的流量；采用电熔法，这几种方式均为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
优选情况下，本发明的玻璃组合物，β-OH值为0.11-0.47%，硼挥发率为5.67-10.37%，50-350℃范围内的热膨胀系数为33.70-39.5×10-7/℃，杨氏模量为78.2-84.1GPa，应变点为690-739℃，熔化温度低于1662℃，热收缩率为7.68-11.45ppm。
本发明提供了本发明所述的玻璃组合物为无碱铝硅酸盐玻璃，在制备显示器件和/或光电器件中的应用，优选为在制备TFT-LCD玻璃基板和/或OLED玻璃基板中应用。
以下实施例和对比例中：
使用傅里叶变换红外光谱仪分析计算玻璃中羟基含量，单位为%。
硼挥发率：根据硼含量与玻璃原料中硼的量进行对比得到，单位为%。
参照ASTME-228使用卧式膨胀仪测定50-350℃的玻璃热膨胀系数，单位为10-7 /℃。
参照GB/T4340.2-2012使用自动转塔数显显微维氏硬度仪测定维氏硬度（HV）。
参照ASTM C-623使用材料力学试验机测定玻璃杨氏模量，单位为GPa；由杨氏模量和密度的比值计算得到比模数，单位为GPa/(g×cm-3)。
参照ASTMC-336和ASTMC-338使用三点测试仪测定玻璃的退火点和应变点，单位为℃。
参照ASTMC-965使用旋转高温粘度计测定玻璃高温粘温曲线，其中，200P粘度时对应的温度为熔化温度，单位为℃。
热收缩采用差值计算法。无任何缺陷的玻璃基板，初始长度标记为L0，经过一定条件热处理之后（例如本发明热处理工艺条件为：将玻璃从室温以10℃/min的升温速率升温至600℃并保温10min，然后以10℃/min的降温速率降室温），基板长度发生一定量的收缩，再次测量其长度，标记为Lt，则热收缩Yt表示为：
Figure 519310DEST_PATH_IMAGE001
下面给出配方中各组份以重量百分计量的具体实施例和对比例，参见表1、2、3、4、5：
表1.
组分wt% 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
SiO<sub>2</sub> 60.15 60.26 60.39 60.53 61.45 61.57 61.64 61.89
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 17.59 16.50 17.01 16.42 16.56 16.22 18.00 16.44
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8.94 9.81 9.92 8.53 8.81 9.13 8.50 8.73
MgO 1.86 2.53 1.26 2.57 2.78 2.04 2.48 3.47
CaO 4.11 3.38 6.43 5.56 6.19 5.35 3.56 3.25
SrO 1.42 1.53 2.37 3.08 1.19 2.30 2.32 4.32
ZrO<sub>2</sub> 0.50 0.80 1.00 1.71 0.71 1.51 1.36 0.79
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 4.93 4.89 1.12 1.10 2.20 1.75 1.99 1.01
SnO<sub>2</sub> 0.50 0.30 0.50 0.50 0.11 0.13 0.15 0.10
SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 77.74 76.76 77.40 76.95 78.01 77.79 79.64 78.33
(MgO+CaO+SrO)/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.42 0.45 0.59 0.68 0.61 0.60 0.46 0.67
碱土金属总量 7.39 7.44 10.06 11.21 10.16 9.69 8.36 11.04
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/(B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 0.62 0.63 0.82 0.75 0.75 0.74 0.72 0.83
(ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)/(MgO+CaO+SrO) 0.73 0.76 0.21 0.25 0.29 0.34 0.40 0.16
β-OH 0.36 0.29 0.19 0.24 0.3 0.39 0.38 0.4
硼挥发率% 9.56 10.33 10.17 9.23 8.42 9.71 10.35 10.06
热膨胀系数（50-350℃）10<sup>-7</sup>/℃ 39.5 38.1 38.8 35.9 36.6 35.7 39.4 36.8
杨氏模量GPa 78.90 80.6 79.8 81.2 80.4 79.9 81.8 78.3
维氏硬度Hv 679.7 677.1 676.3 673.8 674.7 679.4 680.8 678.3
比模数GPa/g×cm<sup>-3</sup> 30.46 31.24 30.69 31.21 32.83 31.49 32.04 31.63
应变点℃ 711.00 706 690 712 720 704 693 726
熔化温度T<sub>2.3</sub>℃ 1601.00 1612 1606 1613 1608 1632 1613 1622
热收缩率（600℃、10min）ppm 10.84 11.03 9.05 10.74 11.37 7.68 11.29 10.48
表2.
组分wt% 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16
SiO<sub>2</sub> 62.35 62.51 62.73 62.80 63.24 63.73 63.81 64.17
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 16.11 16.03 15.30 15.19 15.52 14.32 14.52 14.05
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 9.23 8.62 10.00 9.31 8.72 8.81 9.01 8.55
MgO 4.02 2.85 4.01 3.25 3.13 1.65 2.56 1.95
CaO 3.66 4.69 5.14 4.17 3.25 4.16 5.03 4.14
SrO 2.61 1.83 1.15 1.14 1.19 3.55 2.15 2.08
ZrO<sub>2</sub> 0.58 1.21 0.55 1.10 0.55 1.59 1.31 1.21
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1.29 2.14 1.01 2.89 4.27 2.07 1.46 3.74
SnO<sub>2</sub> 0.15 0.12 0.11 0.15 0.13 0.12 0.15 0.11
SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 78.46 78.54 78.03 77.99 78.76 78.05 78.33 78.22
(MgO+CaO+SrO)/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.64 0.58 0.67 0.56 0.49 0.65 0.67 0.58
碱土金属总量 10.29 9.37 10.30 8.56 7.57 9.36 9.74 8.17
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/(B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 0.83 0.72 0.87 0.70 0.64 0.71 0.76 0.63
(ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)/(MgO+CaO+SrO) 0.18 0.36 0.15 0.47 0.64 0.39 0.28 0.61
β-OH 0.37 0.34 0.32 0.28 0.31 0.35 0.24 0.18
硼挥发率% 9.52 10.37 9.19 8.62 7.06 8.87 9.45 10.23
热膨胀系数（50-350℃）10<sup>-7</sup>/℃ 37.1 38.5 36.4 39.3 37.9 35.2 34.6 36.9
杨氏模量GPa 80.6 78.2 79.4 81.7 79.6 81.2 79.7 80.3
维氏硬度Hv 677.4 673.9 678.5 668.6 680.3 679.4 677.1 676.9
比模数GPa/g×cm<sup>-3</sup> 30.7 31.34 32.06 30.65 31.27 30.25 30.94 31.83
应变点℃ 706 694 725 718 724 708 713 725
熔化温度T<sub>2.3</sub>℃ 1634 1609 1614 1621 1626 1618 1605 1622
热收缩率（600℃、10min）ppm 10.83 8.75 10.71 8.35 9.56 11.25 10.76 8.89
表3.
组分wt% 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20 实施例21 实施例22 实施例23 实施例24
SiO<sub>2</sub> 64.55 65.39 65.61 65.82 66.41 66.83 67.17 67.42
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 14.26 14.61 14.14 14.09 13.86 13.29 13.02 13.15
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8.91 9.15 8.64 9.26 8.55 8.75 9.03 9.59
MgO 2.08 1.99 2.15 1.64 1.95 2.17 3.05 1.15
CaO 3.65 4.17 3.55 4.86 4.91 4.05 4.22 3.64
SrO 2.87 2.06 2.18 1.09 2.37 1.96 1.25 1.47
ZrO<sub>2</sub> 1.96 1.32 1.35 0.85 0.75 1.63 0.79 1.95
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1.60 1.21 2.23 2.27 1.05 1.20 1.36 1.48
SnO<sub>2</sub> 0.12 0.10 0.15 0.12 0.15 0.12 0.11 0.15
SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 78.81 80.00 79.75 79.91 80.27 80.12 80.19 80.57
(MgO+CaO+SrO)/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.60 0.56 0.56 0.54 0.67 0.62 0.65 0.48
碱土金属总量 8.60 8.22 7.88 7.59 9.23 8.18 8.52 6.26
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/(B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 0.71 0.78 0.71 0.75 0.83 0.76 0.81 0.74
(ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)/(MgO+CaO+SrO) 0.41 0.31 0.45 0.41 0.20 0.35 0.25 0.55
β-OH 0.21 0.26 0.22 0.17 0.11 0.2 0.14 0.16
硼挥发率% 6.92 8.35 10.24 10.22 9.95 5.67 6.52 9.57
热膨胀系数（50-350℃）10<sup>-7</sup>/℃ 35.6 34.7 35.1 36.3 35.7 34.4 33.7 35.6
杨氏模量GPa 81.6 80.7 79.2 81.5 84.1 81.3 82.4 80.9
维氏硬度Hv 668.3 673.8 669.4 678.4 679.1 682.2 681.6 678.6
比模数GPa/g×cm<sup>-3</sup> 32.31 30.97 31.62 30.76 33.29 31.62 32.97 31.86
应变点℃ 719 716 720 709 721 719 724 722
熔化温度T<sub>2.3</sub>℃ 1618 1628 1632 1638 1619 1633 1621 1636
热收缩率（600℃、10min）ppm 9.42 10.59 7.83 8.92 9.21 10.34 9.11 11.45
表4.
组分wt% 实施例25 实施例26 实施例27 实施例28 实施例29 实施例30 实施例31 实施例32
SiO<sub>2</sub> 67.78 68.14 68.63 68.85 69.31 69.79 70.33 70.71
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 13.05 14.21 13.04 13.17 13.35 13.07 13.01 13.00
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8.83 8.62 8.57 8.74 8.74 8.85 8.55 8.67
MgO 1.42 1.03 2.25 1.19 2.12 1.92 1.38 1.16
CaO 3.11 3.28 3.08 3.13 3.35 3.34 3.45 3.25
SrO 3.06 1.87 1.72 1.38 1.16 1.02 1.17 1.04
ZrO<sub>2</sub> 0.97 0.95 0.73 1.33 0.63 0.55 0.75 1.01
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1.64 1.79 1.86 2.06 1.21 1.31 1.21 1.02
SnO<sub>2</sub> 0.14 0.11 0.12 0.15 0.13 0.15 0.15 0.14
SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 80.83 82.35 81.67 82.02 82.66 82.86 83.34 83.71
(MgO+CaO+SrO)/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.58 0.43 0.54 0.43 0.50 0.48 0.46 0.42
碱土金属总量 7.59 6.18 7.05 5.70 6.63 6.28 6.00 5.45
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/(B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 0.77 0.76 0.77 0.72 0.83 0.83 0.81 0.81
(ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)/(MgO+CaO+SrO) 0.34 0.44 0.37 0.59 0.28 0.30 0.33 0.37
β-OH 0.2 0.25 0.19 0.22 0.24 0.23 0.33 0.24
硼挥发率% 8.63 7.39 10.36 7.18 10.06 7.25 9.03 10.24
热膨胀系数（50-350℃）10<sup>-7</sup>/℃ 34.2 36.6 35.5 36.3 34.8 37.1 37.4 36.2
杨氏模量GPa 81.5 79.6 80.4 81.7 80.3 82.6 79.8 80.9
维氏硬度Hv 680.5 678.9 679.5 680.8 669.4 679.3 680.1 677.4
比模数GPa/g×cm<sup>-3</sup> 30.4 32.64 31.32 30.24 32.69 31.93 31.44 32.36
应变点℃ 714 727 731 739 733 736 728 730
熔化温度T<sub>2.3</sub>℃ 1628 1634 1648 1652 1643 1660 1639 1651
热收缩率（600℃、10min）ppm 9.97 10.63 9.03 11.31 9.66 10.23 11.02 10.76
表5.
组分wt% 实施例33 实施例34 实施例35 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
SiO<sub>2</sub> 71.23 71.66 71.90 59.03 73.84 66.42 66.5
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 13.09 13.00 13.00 19.23 12.42 13.51 13.45
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 8.65 8.51 8.50 11.64 8.01 8.37 8.51
MgO 1.00 1.09 1.00 6.17 0.56 2.01 1.95
CaO 3.03 3.05 3.00 2.07 1.83 4.98 5.05
SrO 1.01 1.02 1.00 0.50 0.72 2.85 2.8
ZrO<sub>2</sub> 0.62 0.51 0.50 0.45 0.47 1.59
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1.24 1.06 1.00 0.76 2.00 1.71
SnO<sub>2</sub> 0.13 0.10 0.10 0.15 0.15 0.15 0.15
SiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 84.32 84.66 84.90 78.26 86.26 79.93 79.95
(MgO+CaO+SrO)/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.39 0.40 0.38 0.45 0.25 0.73 0.73
碱土金属总量 5.04 5.16 5.00 8.74 3.11 9.84 9.80
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/(B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 0.82 0.84 0.85 0.91 0.76 0.83 0.84
(ZrO<sub>2</sub>+P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)/(MgO+CaO+SrO) 0.37 0.30 0.30 0.14 0.79 0.17 0.16
β-OH 0.34 0.47 0.41 0.61 0.53 0.78 0.86
硼挥发率% 10.31 9.86 10.11 14.8 13.5 12.76 12.31
热膨胀系数（50-350℃）10<sup>-7</sup>/℃ 35.9 37.3 38.1 38.1 36.5 36.3 35.8
杨氏模量GPa 81.7 80.3 82.1 73.3 76.9 77.6 75.4
维氏硬度Hv 679.5 671.7 676.6 642.4 659.2 650.7 639.6
比模数GPa/g×cm<sup>-3</sup> 30.04 31.72 30.95 27.93 32.67 28.14 29.92
应变点℃ 735 726 729 658 684 662 675
熔化温度T<sub>2.3</sub>℃ 1649 1658 1662 1603 1672 1621 1618
热收缩率（600℃、10min）ppm 8.48 11.08 9.73 20.16 14.28 15.04 9.52

Claims (4)

1.一种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：60-72％的SiO2、13-18％的Al2O3、8.5-10%的B2O3、1-4.5％的MgO、3-8％的CaO、1-5％的SrO、0.5-2%ZrO2、1-5%的P2O5、0.1-0.5%的SnO2；
其中SiO2+Al2O3为76-85%；
(MgO+CaO+SrO)/Al2O3为0.4-0.7%；
碱土金属氧化物总量为5-11.5%；
B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.6-0.9%；
(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15-0.8%。
2.根据权利要求1所述一种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：61.8-70.5％的SiO2、13-17.5％的Al2O3、8.5-10%的B2O3、1-4.02％的MgO、3.05-6.2％的CaO、1.05-4.4％的SrO、0.5-1.96%ZrO2、1-4.93%的P2O5、0.1-0.5%的SnO2；
其中SiO2+Al2O3为77.4-83.5%；
(MgO+CaO+SrO)/Al2O3为0.42-0.65%；
碱土金属氧化物总量为5.45-10.3%；
B2O3/(B2O3+ZrO2+P2O5)为0.62-0.83%；
(ZrO2+P2O5)/(MgO+CaO+SrO)为0.15-0.7%。
3.根据权利要求1或2所述一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于：玻璃组合物的β-OH值低于0.5%，硼挥发率低于11%，50-350℃范围内的热膨胀系数低于39.5×10-7/℃，杨氏模量高于78GPa，应变点高于690℃，熔化温度低于1662℃，热收缩率低于11.5ppm。
4.根据权利要求1或2所述一种无碱铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于：玻璃组合物的β-OH值为0.11-0.47%，硼挥发率为5.67-10.37%，50-350℃范围内的热膨胀系数为33.70-39.5×10-7/℃，杨氏模量为78.2-84.1GPa，应变点为690-739℃，熔化温度低于1662℃，热收缩率为7.68-11.45ppm。
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Denomination of invention: A type of alkali free aluminum borosilicate glass

Effective date of registration: 20231023

Granted publication date: 20220311

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Bengbu Yuhui Branch

Pledgor: China Building Materials Glass New Materials Research Institute Group Co.,Ltd.|BENGBU ZHONGGUANGDIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980062275

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