具有快速扩散性的可进行离子交换的玻璃制造技术

本文涉及能够承受快速离子交换的玻璃。所述玻璃包含SiO2、Al2O3、P2O5、Na2O、K2O，且在一些实施方式中，包含MgO和ZnO中的至少一种。可例如在约370℃至约390℃范围内的温度下在熔融KNO3盐浴中对所述玻璃进行短于1小时的离子交换，以实现大于约45微米、或在约0.05t至约0.22t范围内的表面压缩层深度，其中，t为所述玻璃的厚度。所述玻璃可熔合形成，且在一些实施方式中，所述玻璃与锆石兼容。

Glass with fast diffusion and ion exchange

This article deals with glass that can withstand fast ion exchange. The glass comprises SiO2, Al2O3, P2O5, Na2O and K2O, and in some embodiments, it contains at least one of MgO and ZnO. For example, the glass can be exchanged less than 1 hours in a molten KNO3 salt bath at a temperature of about 370 degrees C to about 390 C to achieve a surface compression layer greater than about 45 microns or about 0.05T to about 0.22t in the range of about 0.22t, in which t is the thickness of the glass. The glass can be formed by fusion, and in some embodiments, the glass is compatible with zircon.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有快速扩散性的可进行离子交换的玻璃相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年12月17日提交的序列号为62/268659的美国临时申请的优先权，本申请以其内容为基础，并通过引用将其全文纳入本文。背景本公开涉及可进行离子交换的碱金属铝硅酸盐玻璃。更具体而言，本公开涉及能够承受快速离子交换的碱金属铝硅酸盐玻璃。已发现利用化学强化而实现的表面压缩应力层的深度会影响经过化学强化的玻璃在坠落测试(即，使玻璃从规定高度坠落)中的耐损伤性。迄今为止，对玻璃所进行的化学强化的程度使得所得到的中心张力不会超过一个极限，若超过该极限，则会发生延迟性失效(delayedfailure)。然而，还发现对于一些玻璃组合物，机械性质随着中心张力的增大而增强。高度易碎的玻璃会自发破裂而不会发生延迟性失效。概述本文提供了展现出高扩散性并且能够承受快速离子交换的玻璃。这些玻璃包含SiO2、Al2O3、P2O5、Na2O、K2O，且在一些实施方式中，包含MgO和ZnO中的至少一种。可例如在约370℃至约390℃范围内的温度下在熔融KNO3盐浴中对所述玻璃进行短于1小时的离子交换，以实现大于约45微米、或在约0.05t至约0.22t范围内的表面压缩层深度，其中，t为所述玻璃的厚度。所述玻璃可熔合形成(即，液相线温度低于160kP温度)，且在一些实施方式中，所述玻璃与锆石兼容(即，锆石分解温度高于所述玻璃的35kP温度)。因此，本公开的一个方面是提供一种玻璃，其包含：SiO2、Al2O3、P2O5、Na2O、K2O，且任选地包含MgO和ZnO中的至少一种，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。本公开的另一个方面是提供一种经过离子交换的玻璃，其包含：SiO2、Al2O3、P2O5、Na2O、K2O，且任选地包含MgO和ZnO中的至少一种，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。本公开的另一个方面是提供一种用于对玻璃进行离子交换的方法。该方法包括：在约370℃至390℃范围内的温度下，在包含KNO3的离子交换浴中对玻璃进行最长达一小时的离子交换。所述玻璃包含：SiO2、Al2O3、P2O5、Na2O、K2O，且任选地包含碱土金属氧化物和ZnO中的至少一种，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，其中，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。所述经过离子交换的玻璃具有处于压缩应力下且从玻璃表面延伸至至少约45μm的压缩深度的层。根据本公开的第1方面，提供一种玻璃。所述玻璃包含：约56摩尔％至约67摩尔％的SiO2、Al2O3、约4摩尔％至约8摩尔％的P2O5、Na2O、大于约1摩尔％的K2O、以及ZnO，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。根据本公开的第2方面，提供所述第1方面的玻璃，其中，所述玻璃具有至少约92×10-7℃-1的热膨胀系数。根据本公开的第3方面，提供所述第1或第2方面的玻璃，其中，所述玻璃具有从所述玻璃的表面延伸至至少约45μm的压缩深度的压缩层。根据本公开的第4方面，提供所述第3方面的玻璃，其中，所述压缩深度在约45μm至高至约200微米的范围内。根据本公开的第5方面，提供所述第3或第4方面的玻璃，其中，所述玻璃具有厚度t，且所述压缩深度小于或等于约0.22t。根据本公开的第6方面，提供所述第3至第5方面中任一项所述的玻璃，其中，所述压缩层包含至少约500MPa的压缩应力。根据本公开的第7方面，提供所述第3至第6方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃在约370℃至约390℃范围内的温度下在包含KNO3的离子交换浴中经过最长达一小时的离子交换。根据本公开的第8方面，提供所述第1至第7方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃具有液相线温度TL、160kP温度T160kP、35kP温度T35kP以及锆石分解温度T分解，其中，TL＜T160kP，且T分解＞T35kP。根据本公开的第9方面，提供所述第1至第8方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃包含：约57摩尔％至约67摩尔％的SiO2、约9摩尔％至约18摩尔％的Al2O3、约13摩尔％至约16摩尔％的Na2O、以及大于约1摩尔％至约5摩尔％的K2O。根据本公开的第10方面，提供所述第1至第9方面中任一项所述的玻璃，所述玻璃还包含小于约1摩尔％的MgO。根据本公开的第11方面，提供所述第1至第10方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃包含大于60摩尔％的SiO2。根据本公开的第12方面，提供所述第1至第11方面中任一项所述的玻璃，其中，R2O+R'O小于约18摩尔％。根据本公开的第13方面，提供所述第1至第12方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃基本上不含MgO。根据本公开的第14方面，提供所述第1至第13方面中任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃基本上不含B2O3和锂中的至少一种。根据本公开的第15方面，提供一种经过离子交换的玻璃，其包含所述第1至第14方面中任一项所述的玻璃。根据本公开的第16方面，提供一种消费电子产品，其包含：具有正面、背面和侧面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电子组件，所述电子组件包含至少一个控制器、一个记忆体和一个显示器，所述显示器位于或毗邻所述壳体的所述正面；以及设置在所述显示器上的所述第1至第15方面中任一项所述的玻璃。根据本公开的第17方面，提供一种玻璃。所述玻璃包含：SiO2、Na2O、约4摩尔％至约8摩尔％的P2O5、约9摩尔％至约18摩尔％的Al2O3、大于约1摩尔％的K2O、以及0摩尔％的B2O3，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。根据本公开的第18方面，提供所述第17方面的玻璃，其中，所述玻璃具有至少约92×10-7℃-1的热膨胀系数。根据本公开的第19方面，提供所述第17或第18方面的玻璃，其中，所述玻璃具有从所述玻璃的表面延伸至至少约45μm的压缩深度的压缩层。根据本公开的第20方面，提供所述第19方面的玻璃，其中，所述压缩深度在约45μm至高至约200微米的范围内。根据本公开的第21方面，提供所述第19或第20方面的玻璃，其中，所述玻璃具有厚度t，且所述压缩深度小于或等于约0.22t。根据本公开的第22方面，提供所述第19至第21方面中任一项所述的玻璃，其中，所述压缩层包含至少约500MPa的压缩应力。根据本公开的第23方面，提供所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃，其包含：约56摩尔％至约67摩尔％的SiO2、Al2O3、约4摩尔％至约8摩尔％的P2O5、Na2O、大于约1摩尔％的K2O、以及ZnO，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))‑(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 US 62/268,6591.一种玻璃，其包含：约56摩尔％至约67摩尔％的SiO2、Al2O3、约4摩尔％至约8摩尔％的P2O5、Na2O、大于约1摩尔％的K2O、以及ZnO，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。2.如权利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有至少约92×10-7℃-1的热膨胀系数。3.如权利要求1或2所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有从所述玻璃的表面延伸至至少约45μm的压缩深度的压缩层。4.如权利要求3所述的玻璃，其特征在于，所述压缩深度在约45μm至高达约200μm的范围内。5.如权利要求3或4所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有厚度t，且所述压缩深度小于或等于约0.22t。6.如权利要求3至5中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述压缩层包含至少约500MPa的压缩应力。7.如权利要求3～6中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃在约370℃至约390℃范围内的温度下在包含KNO3的离子交换浴中经过最长达一小时的离子交换。8.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有液相线温度TL、160kP温度T160kP、35kP温度T35kP以及锆石分解温度T分解，其中，TL＜T160kP，且T分解＞T35kP。9.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含：约57摩尔％至约67摩尔％的SiO2、约9摩尔％～约18摩尔％的Al2O3、约13摩尔％～约16尔％的Na2O、以及大于约1摩尔％至约5摩尔％的K2O。10.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，还包含小于约1摩尔％的MgO。11.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃包含大于60摩尔％的SiO2。12.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，R2O+R'O小于约18摩尔％。13.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃基本上不含MgO。14.如前述权利要求中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃基本上不含B2O3和锂中的至少一种。15.一种经过离子交换的玻璃，其包含前述权利要求中任一项所述的玻璃。16.一种消费电子产品，其包含：具有正面、背面和侧面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电子组件，所述电子组件包含至少一个控制器、一个记忆体和一个显示器，所述显示器位于或毗邻所述壳体的所述正面；以及设置在所述显示器上的前述权利要求中任一项所述的玻璃。17.一种玻璃，其包含：SiO2、Na2O、约4摩尔％至约8摩尔％的P2O5、约9摩尔％～约18摩尔％的Al2O3、大于约1摩尔％的K2O、以及0摩尔％的B2O3，其中，(R2O(摩尔％)+R'O(摩尔％))-(Al2O3(摩尔％)+P2O5(摩尔％))＜0，R2O＝Li2O+Na2O+K2O+Rb2O+Cs2O，且R'O＝ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO。18.如权利要求17所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有至少约92×10-7℃-1的热膨胀系数。19.如权利要求17或18所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有从所述玻璃的表面延伸至至少约45μm的压缩深度的压缩层。20.如权利要求19所述的玻璃，其特征在于，所述压缩深度在约45μm至高达约200μm的范围内。21.如权利要求19或20所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃具有厚度t，且所述压缩深度小于或等于约0.22t。22.如权利要求19至21中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述压缩层包含至少约500MPa的压缩应力。23.如权利要求19～22中任一项所述的玻璃，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·格罗斯，郭晓菊，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US