斜锰辉石玻璃陶瓷制造技术

本文描述一种具有高耐受性的锰铝硅酸盐玻璃陶瓷的组成范围及其制造方法。此玻璃陶瓷可与电子装置一起使用，如用于所述装置的保护性外部中。此玻璃陶瓷可被特征为具有至少300Mpa的环迭环(ring‑on‑ring)强度及至少1.5MPa·m

Clinopyroxene glass-ceramics

This paper describes the composition range and manufacturing method of a manganese aluminosilicate glass-ceramics with high tolerance. The glass-ceramic can be used with an electronic device, such as in a protective exterior of the device. The glass-ceramics can be characterized by ring on ring strength of at least 300 Mpa and at least 1.5 MPa.m.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】斜锰辉石玻璃陶瓷
本申请案根据专利法主张2016年7月29日提出申请的美国申请案第15/223,567号的优先权权益，其全部内容在此以引用的方式并入本文。实施例涉及玻璃与玻璃陶瓷组成，制造所述组成的方法，及由所述组成制造的制品。
技术介绍
玻璃及/或玻璃陶瓷可用于作为用在手持电子装置的保护性外部。除了诸如强度、硬度或断裂韧性的特质，亦可能需要不同于标准”水白色(water-white)”(玻璃)或不透明白色(玻璃陶瓷)的着色。因此，对于满足期望特质标准同时具有独特且所需色彩的玻璃及/或玻璃陶瓷的需求未得到满足。
技术实现思路
第一方面包含一种玻璃陶瓷组成，包含：25至45mol％MnO、15至25mol％Al2O3及35至50mol％SiO2。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成包含以体积计至少50至100％的具有斜锰辉石晶体结构的晶粒。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成进一步包含大于0至15mol％MgO。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成进一步包含小于5mol％TiO2或介于大于0至小于5mol％TiO2。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成进一步包含选自由大于0至5mol％Li2O、大于0至6mol％Na2O及大于0至6mol％Y2O3所构成群组的一或更多个组分。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成具有至少100MPa的环迭环(ring-on-ring)强度。在某些实施例中，玻璃陶瓷组成具有至少1.5MPa·m1/2断裂韧性。第二方面包含一种玻璃组成，包含：25至45mol％MnO、15至25mol％Al2O3及35至50mol％SiO2。在某些实施例中，玻璃组成进一步包含大于0至15mol％MgO。在某些实施例中，玻璃组成进一步包含小于5mol％TiO2或介于大于0至小于5mol％TiO2。在某些实施例中，玻璃组成进一步包含选自由大于0至5mol％Li2O、大于0至6mol％Na2O及大于0至6mol％Y2O3所构成群组的一或更多个组分。第三方面包含一种制品，包含如藉由本文的任何实施例所述的玻璃或玻璃陶瓷组成。在某些实施例中，此制品本质上由此玻璃陶瓷组成所构成。在某些实施例中，此制品包含消费者装置，其中此玻璃陶瓷组成包含此消费者装置的一部分。在某些实施例中，此制品包含消费者电子装置，且此玻璃陶瓷组成形成在此消费者电子装置的至少一部分上方的保护性外部。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成包含以体积计至少50至100％的具有斜锰辉石晶体结构的晶粒。在某些实施例中，晶粒具有高达50μm的晶粒尺寸。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成进一步包含大于0至15mol％MgO。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成进一步包含小于5mol％TiO2或介于大于0至小于5mol％TiO2。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成进一步包含选自由大于0至5mol％Li2O、大于0至6mol％Na2O及大于0至6mol％Y2O3所构成群组的一或更多个组分。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成具有环迭环强度为至少100、150、200、250、或300MPa。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成具有的断裂韧性为至少1.5MPa·m1/2。在某些实施例中，本专利技术系关于一种制品，包含玻璃前驱物组成，所述组成包含25至45mol％MnO、15至25mol％Al2O3、35至50mol％SiO2及小于5mol％TiO2。本专利技术的另一方面包含一种制造玻璃陶瓷组成的方法，此方法包含提供前驱物玻璃组成，所述组成包含25至45mol％MnO、15至25mol％Al2O3及35至50mol％SiO2；及藉由使此前驱物处于700至950℃的范围中的温度下来热处理此前驱物，以形成玻璃陶瓷组成。在某些实施例中，此热处理包含使此前驱物依序经受700至775℃的范围中的成核温度达0.5至6小时，及在850至950℃的范围中的结晶温度达0.5至6小时。在某些实施例中，此热处理在惰性气氛中执行。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成包含以体积计至少50％的带有斜锰辉石晶体结构的晶粒且具有高达50μm的晶粒尺寸。在某些实施例中，晶粒具有0.2μm至50μm的晶粒尺寸。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成进一步包含小于5mol％TiO2。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成进一步包含选自由0.1至5mol％Li2O、0.1至6mol％Na2O及0.1至6mol％Y2O3所构成群组的一或更多个组分。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成具有至少300MPa的环迭环强度。在某些实施例中，此玻璃陶瓷组成具有至少1.5MPa·m1/2的断裂韧性。附图说明图1图示藉由陶瓷化(ceramming)示例性玻璃6，于725℃下持续成核4小时，接着于850℃下持续结晶4小时而制成的玻璃陶瓷的X光绕射(XRD)扫描。图2图示藉由陶瓷化示例性玻璃10，于725℃下持续成核4小时，接着于850℃下持续结晶4小时而制成的斜锰辉石(约10μm直径晶粒)玻璃陶瓷的扫描式电子显微镜显微照片。图3图示藉由陶瓷化示例性玻璃15，于725℃下持续成核4小时，接着于850℃下持续结晶4小时而制成的斜锰辉石(约200nm直径晶粒)玻璃陶瓷的扫描式电子显微镜显微照片。图4图示带有盖玻璃420与表面430的手持电子装置410的示意图。本文所述的玻璃陶瓷组成可形成表面430上方的保护性外部。具体实施方式在本文使用时，用语”晶粒尺寸”指称材料中晶粒的尺寸。藉由切割及成像材料的截面而观察晶粒尺寸。晶粒尺寸为在此截面中所观察的颗粒的平均尺寸。特定晶粒的平均尺寸是具有与晶粒相同面积的圆的直径。材料的平均晶粒尺寸是藉由将在截面中的所有晶粒的平均尺寸相加，接着除以晶粒的数目而计算的。通常，降伏强度与脆性两者随着缩小的晶粒尺寸而增加。在本文使用时，用语”CTE”指称在温度范围从20℃至300℃所平均的玻璃组成的热膨胀系数。在本文使用时，用语“ROR”指称藉由环迭环测试所量测的材料的强度，环迭环测试测定平板几何形状的脆性材料的弹性模数与断裂强度。在本文使用时，用语“断裂韧性”指称含有裂缝的材料抵抗断裂的能力，且断裂韧性为设计应用的重要性质。当本文描述一数值范围，包含上数值与下数值，除非在特定环境中另外说明，此范围是意于包括其端点，及在此范围中的所有整数与分数。当界定一范围时，不意于将权利要求书的范畴局限于所述的特定数值。此外，当数量、浓度、或其他数值或参数被给定为一范围、一或更多个较佳范围或一系列的较佳上数值与较佳下数值，此将被理解为明确揭示由任何的上范围限值或较佳值及任何的下范围限值或较佳值的任何配对所形成的任何范围，无论所述配对是否被分别地揭示。最后，当用语“约”被用于描述一数值或一范围的端点时，此揭示应被理解为包括所指称的特定数值或端点。当一数值或范围的端点没有叙述“约”时，此数值或范围的端点意于包括两种实施例：一种是被“约”所修饰，而另一种是不被“约”所修饰。在本文使用时，用语“约”意味数量、尺寸、公式、参数、及其他量值与特征不是且不需要是准确的，但可为大约及/或较大或较小的，如所期望的，反射公差(reflectingtolerance)、转换因子(conversionfactor)、舍入(roundingoff)、量测误差与类似物，及此
的熟习技艺者所知的其他因素。在本文使用时，用语“或”是包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制品，包含：玻璃陶瓷组成，包含：25至45mol％MnO，15至25mol％Al2O3，及35至50mol％SiO2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.29 US 15/223,5671.一种制品，包含：玻璃陶瓷组成，包含：25至45mol％MnO，15至25mol％Al2O3，及35至50mol％SiO2。2.如权利要求1所述的制品，其中所述制品包含所述玻璃陶瓷组成。3.如权利要求1所述的制品，其中所述制品包含消费者装置，及所述玻璃陶瓷组成是所述消费者装置的一部分。4.如权利要求1所述的制品，其中所述制品包含消费者电子装置，及所述玻璃陶瓷组成形成在所述消费者电子装置的至少一部分上方的保护性外部。5.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成包含以体积计至少50至100％的具有斜锰辉石晶体结构的多个晶粒。6.如权利要求1所述的制品，其中所述晶粒具有高达50μm的晶粒尺寸。7.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成进一步包含0.1至15mol％MgO。8.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成进一步包含小于5mol％TiO2。9.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成进一步包含选自由0.1至5mol％Li2O、0.1至6mol％Na2O及0.1至6mol％Y2O3所构成群组的一或更多个组分。10.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成具有至少300Mpa的环迭环(ring-on-ring)强度。11.如权利要求1所述的制品，其中所述玻璃陶瓷组成具有至少1.5MPa·m1/2断裂韧性。12.一种制品，包含：玻璃前驱物组成，包含：25至45mol％MnO，15至25mol％Al2O3，35至50mol％SiO2，及小于5mol％TiO2。13.一种制造组成的方法，所述方法包含：提供前驱物组成，包含：25至45mol％MnO，15至25mol％Al2O3，及35至50mol％SiO2；热处理所述前驱物，藉由使所述前驱物处于700至950℃的范围中的一温度下，以形成玻璃陶瓷组成。14.如权利要求13所述的方法，其中所述热处理包含：使所述前驱物依序处于：在700至775℃的范围中的成核温度下达0.5至6小时，及在850至950℃的范...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·加德纳·艾特肯，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US