通过激光加热使组成改变的玻璃制品及其制造方法技术

公开了玻璃制品以及用于对玻璃制品表面部分的组成进行改变的方法。所述方法包括：用激光束将玻璃制品的表面部分加热至约1100℃至约2200℃范围内的温度，该加热使存在于表面部分的一种或多种准金属和/或一种或多种碱金属蒸发，并且改变了表面部分的组成，使得与未由激光束加热的玻璃制品部分相比，表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。

Glass products with altered composition by laser heating and their manufacturing methods

Glass products and methods for changing the composition of surface parts of glass products are disclosed. The method includes: heating the surface part of the glass product to a temperature ranging from about 1100 to about 2200 degrees C with a laser beam, which evaporates one or more quasi-metals and/or one or more alkali metals existing in the surface part, and changes the composition of the surface part, so that the surface part has lower alkali gold than the glass part not heated by a laser beam. Concentrations of metals and/or lower quasi-metals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过激光加热使组成改变的玻璃制品及其制造方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求于2016年9月29日提交的系列号为62/401364的美国临时申请的优先权权益，本申请以该申请的内容为基础，并且通过引用的方式全文纳入本文。背景
本说明书一般涉及玻璃制品，更具体地，涉及一个或多个表面部分相比于玻璃制品的本体部分在组成上有所改变的玻璃制品，以及用于制造该玻璃制品的方法。
技术介绍
可以使用下拉法(例如，熔合拉制)由玻璃片获得玻璃制品。玻璃制品可以在拉制壳体处从带材机械分离出，然后经受各种下游工艺。在玻璃制品与带材分离后，激光加工可用于施加在玻璃制品的各个边缘处的精整工艺。在该分离和精整工艺期间，发现玻璃片的边缘特别不牢固，并且容易断裂或破碎。因此，需要不仅对玻璃制品的边缘进行精整而且对边缘进行强化以防止断裂或破碎的精整工艺。
技术实现思路
在一些实施方式中，改变玻璃制品表面部分的组成的方法包括：用激光束将玻璃制品的表面部分加热至约1100℃至约2200℃范围内的温度，加热使存在于表面部分的一种或多种准金属和/或一种或多种碱金属蒸发，并且改变表面部分的组成，使得与未由激光束加热的玻璃制品部分相比，该表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。在一些实施方式中，玻璃制品包括本体部分和围绕本体部分的表面部分。与本体部分相比，表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。在一些实施方式中，光波导装置包括玻璃制品，所述玻璃制品具有本体部分和围绕本体部分的表面部分。与本体部分相比，表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。光波导装置还包括设置在表面部分和本体部分中的至少一者中的光波导，使得光波导可用于传播其中的光信号。在一些实施方式中，电子装置包括电子显示器和玻璃盖板。玻璃盖板设置在电子显示器上方，并且玻璃盖板包括本体部分与围绕本体部分的表面部分，与本体部分相比，表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。在以下的具体实施方式中列出了本文所述的通过激光加热使组成改变的玻璃制品及其制造方法的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。附图说明图1示意性地描绘了根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式，具有表面部分、本体部分、边缘部分和边缘的示例性玻璃制品；图2示意性地描绘了根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式，用激光束对玻璃制品的表面部分进行加热的示例性设备；图3是根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式，描绘了在使用具有不同激光功率密度的激光束和暴露时间时，在表面部分所获得的温度的图表；图4A-C描绘了根据本文所示和所述的一种或多种实施方式的玻璃制品的精整部分；图5A-5C描绘了根据本文所示和所述的一种或多种实施方式的玻璃制品的精整部分的截面；图6根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式，以图形形式描绘了硼浓度根据玻璃制品的激光加热表面部分的深度的变化情况；图7根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式，以图形形式描绘了对钠浓度根据激光加热表面部分的深度的变化的分析；图8描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，设置在玻璃制品表面部分和/或本体部分中的光波导；以及图9描绘了根据本文所示和所描述的一种或多种实施方式的电子装置，所述电子装置具有电子显示器和设置在电子显示器上方的玻璃盖板。具体实施方式下面详细参考玻璃制品及其制造方法的实施方式，这些实施方式的示例在附图中例示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。根据本公开，提供具有本体部分和表面部分的玻璃制品，其中，与本体部分相比，表面部分具有更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。由于更低的碱金属浓度和/或准金属浓度，表面部分比本体部分具有更低的热膨胀吸收，并且更易接受离子交换过程，从而增加了边缘部分的强度。通过将边缘部分加热到约1100℃至约2200℃范围内的温度来蒸发一种或多种碱金属和/或一种或多种准金属，以降低碱金属浓度和/或准金属浓度，由此改变边缘部分的组成性质。未经加热的本体部分的组成保持不变。现在参照图1，该图示意性地描绘了示例性玻璃制品100。玻璃制品100包括表面部分110和本体部分130。表面部分110可以是玻璃制品100的主表面112、114或次表面115、116、117、118的一部分。在一实施方式中，表面部分110可以是主表面112、114或次表面115、116、117、118上的部分或点。如本文所用，相对于玻璃制品而言，“主表面”是面积大于“次表面”的表面。例如，构造为玻璃片的玻璃制品的次表面115、116、117、118是玻璃片的边缘。此外，本体部分130可以是主表面112、114和次表面115、116、117、118之间的玻璃制品100的部分。玻璃制品100暴露于激光束140的部分是经处理的部分180，并且玻璃制品100未暴露于激光束140的部分是未经处理的部分182。虽然图1将玻璃制品100描绘为矩形形状，但玻璃制品100可以是任意形状。在一些实施方式中，玻璃制品100可以是方形、圆形、多边形、椭圆形等的形状。玻璃制品100可以由强化玻璃或未经强化的玻璃制造。在一些实施方式中，玻璃制品100通过离子交换工艺进行化学强化。作为非限制性示例，玻璃制品100可以是硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硅酸盐、铝硼硅酸盐玻璃、碱金属铝硼硅酸盐玻璃等。在示例性实施方式中，玻璃制品100是具有至少5摩尔％或至少10摩尔％的R2O和B2O3的硅酸盐玻璃，其中，R2O可以是Li2O、Na2O、Rb2O和Cs2O中的一种或多种。在其他非限制性示例中，玻璃制品100是包含至少5摩尔％或至少10摩尔％的R2O、B2O3、ZnO、P2O5和In2O3的硅酸盐玻璃，其中，R2O可以是Li2O、Na2O、Rb2O和Cs2O中的一种或多种。在示例性实施方式中，玻璃制品100也可以由基于玻璃的基材制成，例如，玻璃陶瓷。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃受控结晶所产生的材料。在一些实施方式中，玻璃陶瓷具有约30％至约90％的结晶度。可以使用的玻璃陶瓷体系的非限制性示例包括：Li2O×Al2O3×nSiO2(即，LAS系统)、MgO×Al2O3×nSiO2(即，MAS系统)和ZnO×Al2O3×nSiO2(即，ZAS系统)。如下文更详细描述的，使玻璃制品100暴露以对表面部分110进行加热，从而改变经加热区域中的玻璃制品100的组成。在一些实施方式中，可以使用激光束140将玻璃制品100加热至约1100℃至约2200℃范围内的温度。在玻璃制品100的表面部分110处施加激光束140使存在于表面部分110中的一种或多种碱金属和一种或多种准金属蒸发，由此，与未被激光束加热的玻璃制品部分相比，局本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改变玻璃制品表面部分的组成的方法，所述方法包括：用激光束将玻璃制品的表面部分加热至约1100℃至约2200℃的温度，该加热使存在于表面部分的一种或多种准金属和/或一种或多种碱金属蒸发，并且改变了表面部分的组成，使得与未由激光束加热的玻璃制品部分相比，所述表面部分包含更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 US 62/401,3641.一种改变玻璃制品表面部分的组成的方法，所述方法包括：用激光束将玻璃制品的表面部分加热至约1100℃至约2200℃的温度，该加热使存在于表面部分的一种或多种准金属和/或一种或多种碱金属蒸发，并且改变了表面部分的组成，使得与未由激光束加热的玻璃制品部分相比，所述表面部分包含更低的碱金属浓度和/或更低的准金属浓度。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在用激光束加热玻璃制品的表面部分之前，将玻璃制品预热至约50℃至约900℃范围内的温度。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，用激光束加热玻璃制品的表面部分包括：使用旋转的多面镜使激光束沿着玻璃制品的表面部分扫描。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述激光束的扫描频率在约10kHz至约100Hz的范围内。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，使用f-θ透镜将激光束聚焦在玻璃制品的表面部分上。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述激光束是CO2激光束。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述激光束的波长在约5μm至15μm的范围内。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述玻璃制品的表面部分是边缘部分，使得边缘部分从玻璃制品的边缘向玻璃制品的本体部分延伸预定深度。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述边缘部分从玻璃制品的边缘延伸10μm或更低。10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种碱金属是锂、钠、钾、铷和铯中的一种或多种，并且所述一种或多种准金属是硼、硅和锗、砷、锑和碲中的一种或多种。11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述激光束的激光功率密度在约1W/mm2至约10W/mm2的范围内。12.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种准金属是硼，并且玻璃制品的表面部分的折射率高于未由激光束加热的玻璃制品部分的折射率。13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，玻璃制品的表面部分的热膨胀系数低于未由激光束加热的玻璃制...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·德内卡，S·格雷，
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