本发明专利技术的示例性实施例涉及一种强化玻璃基板(例如，钠钙硅玻璃基板)的改进方法。在示例性实施例中，通过在玻璃内生成电场来化学地强化玻璃基板。在一些特定情况下，可通过包含有类似Li+、K+、Mg2+、和/或其他离子的等离子围绕基板来执行化学钢化。在一些情况下，该离子可经电极产生的电场的半周期被推动进入玻璃基板从而形成等离子。其可有利于通过缩短的时间比例来化学地强化玻璃基板。在另一些示例性实施例中，电场可设置在浮槽中，从而钠离子从熔化的玻璃带中被推动进入锡槽，其有利于获得更坚固的玻璃基板且钠含量减少。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用等离子炬和/或电弧喷射来强化玻璃的方法以及根据该方法的制品本专利技术的示例性实施例涉及一种强化玻璃基板(例如，钠钙硅玻璃基板)的改进方法。在示例性实施例中，通过在玻璃内生成电场来化学地强化玻璃基板。在一些例子中，通过使包含有类似Li+、K+、Mg2+、和/或其他离子的等离子围绕基板来执行化学钢化，由此，该离子经电极产生的电场的半周期作用被推入至玻璃基板中从而形成等离子。在一些示例性实施例中，电场可设置在浮槽中，从而钠离子从熔融玻璃带中被推入锡槽中，其有利于获得强化的玻璃基板且钠含量减少。专利技术背景和示例性实施例概述钠钙硅在广泛条件下具有多种优秀的性质，包括：例如具有较好的透明度和清晰度、较高的耐久性等。但是，在一些情况下，钠钙硅玻璃的机械强度可能会受到以下因素：(i)制作中引起的玻璃缺陷；和/或(ii)由于玻璃的表面随时间推移腐蚀，表面缺陷加重，导致玻璃表面的“起泡”。上述表面缺陷有时会成为玻璃片的表面积与体积比增加(例如，较薄的玻璃制品)的重要原因。虽然，在特定环境的制造过程中使用二氧化钠(NaO2)可有助于减少玻璃的熔点，但是在一些情况下，玻璃制品中(尤其是玻璃制品的表面/接近表面区域)的Na+离子的存在可能会对制品的化学和/或机械耐久性具有负面影响。例如，在一些情况下，Na+离子可能会导致钠钙硅玻璃质量恶化。其可能发生在该情况下的两个阶段过程中。第一阶段，渗透至钠钙硅玻璃的表面来自湿气的H+和/或H3O+离子和从玻璃中移出的碱金属离子(例如Na+)之间的离子交换过程。在该过程中，二氧化硅网状物可能保持不变，但NaOH和H2O的碱性薄膜或包含有NaOH和H2O的碱性薄膜可能会形成在玻璃表面。在一些示例中，当更多的湿气渗透至玻璃的表面与邻近玻璃表面的钠离子反应时，薄膜可能会越来越呈碱性。在一些情况下，当pH达到近9或更高时(例如，当薄膜成为要素)，可出现第二阶段。该第二阶段可包括二氧化硅网状物的分解，导致纳米裂缝的形成，进一步可能会使玻璃基板弱化。此外，玻璃强度有时受控于“最差”或最严重缺陷(例如，裂缝和/或纳米裂缝)的尺寸，每种情况都会不同。在一些情况下，表面纳米裂缝和/或钠钙硅玻璃中(例如，由Na+离子和湿气之间的反应和/或其他因素的存在所生成)的其他缺陷可能会导致“应力集中点”。在一些情况下，由于纳米裂缝的出现，仅需较少的应力便可使裂缝变大，延伸、和/或使玻璃基板破裂。此外，由于裂缝可能形成在玻璃表面附近(例如，由于钠离子和湿气的反应，玻璃表面附近形成碱性“涂层”)，低于正常的应力也会使该玻璃的表面特别容易损坏(例如，相比钠钙硅玻璃的无裂缝部分更容易发生)。在一般情况下，较大的裂缝，较小的应力会使裂缝繁衍。潜在的缺陷相比通常情况可导致玻璃更容易断裂。在一些情况下，由于裂缝/纳米裂缝的出现，未强化的玻璃在应力下断裂的可能性为低于玻璃的理论强度5倍、10倍、甚至100倍。其会导致较难地来准确预测玻璃裂开、断裂、和/或破裂之前玻璃基板可承受的应力。具有相似成分和厚度的玻璃基板的强度变化会导致意外破损的增加和/或生产成本的增加，例如，相比安全更需要生产具更高强度的玻璃基板。事实上，约25％的应力变化可导致具有相似成分和厚度的玻璃基板裂开、断裂、和/或破裂。也就是说，导致具有相似成分和厚度的不同玻璃基板裂开、断裂、和/或破裂的应力可以是不同的。导致一个基板断裂的应力可能不会使具有相似的成分和厚度的第二个基板断裂。在一些情况下，当玻璃被完全使用时，由于较低的整体强度和较高的强度变化的可能组合，会需要增加玻璃的厚度。因此，在一些情况下，将钠钙硅玻璃作为工程材料来使用时，会由于上述缺陷引起的问题受到限制，类似脆性断裂、强度变化、和/或正常使用条件下的低效强度。当薄玻璃的应用逐渐广泛(例如在电子市场)，类似机械硬度、抗破坏和刮伤、以及热稳定性等因素成为更重要的考虑因素。因此，需要改进玻璃表面和/或近表面的性质，从而在维持和/或改进其另一些优选性质(例如电子级、透明度)的同时可充分具耐用性。目前可使用几种方法来加强钠钙硅玻璃，如热量的(例如，机械的)热处理(例如，热强化和/或热钢化)和化学钢化。热处理一般为将玻璃基板加热，并相比内部，将热表面更快地冷却。其在表面附近生成压应力，通过朝向内部的张应力被平衡和/或抵消。另一方面，化学钢化涉及离子交换过程。在一些化学钢化实施中，在玻璃表面较大的离子替代较小的离子。该过程有时被称为“离子填充”。在一些情况下，上述两种技术都可促使玻璃基板表面的压应力。应力标示图以不同点示出基板中存在的应力的相对量和类型。图1(a)-(b)分别示出上述两种技术的应力标示图。特别是，图1(a)示出玻璃基板的横截面，显示出由热强化玻璃引起的残余应力标示图。如上所述，用于玻璃的热处理(例如，热强化和/或热钢化)涉及通过改变玻璃的应力来强化玻璃。在一些情况下，热钢化方法将生成和/或增加玻璃基板表面的残余压应力状态，并达到表面下的一定深度。该残余压应力状态通过玻璃内部至少一部分中的张应力状态被平均和/或平衡。图1(a)示出基板1(a)的表面和/或近表面部分100(a)的压应力、朝向基板1(a)的内部101(a)的张应力。如图1(a)所示出的，在一些情况下，被机械强化(例如，热处理)的玻璃基板的内部的应力被拉伸。另一方面，图1(b)示出被化学钢化的玻璃基板的横截面。在图1(b)中，虽然基板1(b)在表面区域100(b)/表面附近具压应力，但该压应力不会渗透至表面深处，且玻璃基板1(b)的内部101(b)中的张压力低于被热钢化的玻璃基板1(a)。当玻璃基板被化学钢化，基板的表面和/或近表面区域的成分被改变。在一些情况下，Na+离子被移除，玻璃基板的二氧化硅网状物将不会由于Na+离子和外部湿气之间的反应而易受到损伤。热钢化的一个缺点在于在一些情况下其可能不能有效地用于薄玻璃(例如，玻璃的厚度约1.5或1.5以下)，其可能会导致表面起皱和/或扭曲。进一步，玻璃越薄，热钢化有时可能会失效。在另一个例子中，热钢化不能达到化学钢化中的相同级别的“回火”。但是，化学钢化需要较长时间来有效地强化玻璃基板(例如，几个小时而不是分钟)。虽然，在一些情况下热钢化和化学钢化较为有利，但本领域的技术人员需要一种更快的方式来更好地强化玻璃基板(例如，厚基板和薄基板)。在示例性实施例中，提出一种增加玻璃基板强度的方法。通过位于玻璃基板的相对的主要表面上的至少一个等离子源和第一、第二电极，等离子被触击，其中，该等离子包括替换离子。该替换离子被推入至玻璃基板的相对的主要表面中，从而来增加玻璃基板的强度。在示例性实施例中，提出一种使用等离子来强化含有钠离子的玻璃基板。通过位于玻璃基板的相对的主要表面上的至少一个等离子源和第一、第二电极，等离子被触击，该等离子包含正离子。电场被用来将正离子推入至玻璃基板的至少一个主要表面，从而来替换至少一些钠离子，并增加玻璃基板的强度。在示例性实施例中，提出一种包含有钠钙硅玻璃的化学强化的玻璃制品。该制品包括被等离子植入至玻璃的表面区域的含钾、锂、镁中的至少一个的替换离子。该表面区域从玻璃制品的主要表面延伸至约5微米，更优选是至少约7微米，且有时至少约50微米。替换离子中的至少一些替代钠离子，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种增加玻璃基板强度的方法，所述方法包括：提供至少一个等离子炬，包含第一和第二电极，相邻于所述玻璃基板的第一主要表面；和经由所述两个电极之间的外加电场，通过所述等离子炬的喷嘴来喷射含有替换离子的等离子，从而使所述等离子邻近所述玻璃基板的所述第一主要表面被喷射，其中，所述替换离子被推动进入所述玻璃基板的至少一个主要表面，从而来增加所述玻璃基板的强度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.02 US 13/137,6971.一种增加玻璃基板强度的方法，所述方法包括：提供至少一个等离子炬，包含第一和第二电极，相邻于所述玻璃基板的第一主要表面；和经由所述第一和第二电极之间的外加电场，通过所述等离子炬的喷嘴来喷射含有替换离子的等离子，从而使所述等离子邻近所述玻璃基板的所述第一主要表面被喷射，使所述替换离子在第一个半周期沉积在玻璃基板的第一主要表面上，随后在第二个半周期以更快速度沉积在玻璃基板的第一主要表面上，其中，当所述替换离子在第一个半周期沉积在玻璃基板的第一主要表面上之后，该替换离子通过所述外加电场在第二个半周期以较高的漂移速度被推动进入玻璃基板中，以增大玻璃基板的强度，其中漂移速度为至少10m/s。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：配置第二等离子炬，包含第三和第四电极，相邻于所述玻璃基板的第二主要表面；和经由所述第三和第四电极之间的外加电场，通过所述第二等离子炬的喷嘴来喷射含有替换离子的等离子，从而使所述等离子邻近所述玻璃基板的所述第二主要表面被喷射，其中，所述替换离子被推动进入所述玻璃基板的所述第一和第二主要表面，从而来增加所述玻璃基板的强度。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述替换离子是二价的。4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述替换离子是多价的。5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述替换离子被推动进入所述玻璃基板的所述第一主要表面，深度为至少100微米。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述替换离子在10分钟或10分钟以内被推动至所述深度。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述替换离子在5分钟或5分钟以内被推动至所述深度。8.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述玻璃基板具有至...
【专利技术属性】
技术研发人员：维贾伊·维拉萨米，胡学群，格伦·A·塞尔尼，
申请(专利权)人：葛迪恩实业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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