化学强化玻璃制造技术

一种化学强化玻璃，其在表层具有通过离子交换法形成的压应力层，其中，表面粗糙度(Ra)为0.20nm以上，从玻璃的最外表面起的深度X的区域中的氢浓度Y在X＝0.1～0.4(μm)的情况下满足下述关系式(I)，通过环上球试验测定的面强度F(N)对于玻璃板的板厚t(mm)为F≥1500×t2，并且在表面上没有磨痕，Y＝aX+b(I)，式(I)中的各符号的含义如下所示：Y：氢浓度(按H2O换算，mol/L)，X：从玻璃最外表面起的深度(μm)，a：-0.270～-0.005，b：0.020～0.220。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2014年7月15日、申请号为201480003165.2的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及化学强化玻璃。
技术介绍
数码相机、手机或便携式信息终端PDA(PersonalDigitalAssistants)等平板显示装置中，为了保护显示器和提高美观，以区域比图像显示部分更广的方式将薄的板状保护玻璃配置于显示器的正面。虽然玻璃的理论强度高，但是由于带有损伤而强度大幅降低，因此使用通过离子交换等在玻璃表面形成了压应力层的化学强化玻璃作为要求强度的玻璃。伴随着对平板显示装置的轻量化和薄型化的要求，要求保护玻璃本身也变薄。因此，为了满足该目的，对保护玻璃要求在表面和端面都具有更高的强度。为了提高化学强化玻璃的强度，以往已知的方法是，在化学强化处理后实施表面蚀刻处理(专利文献1)。在此，关于玻璃的强度，已知由于玻璃中氢(水分)的存在而玻璃的强度降低(非专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2013-516387号公报非专利文献非专利文献1：S.ITO等人,“CrackBluntingofHigh-SilicaGlass”,JournaloftheAmericanCeramicSociety,第65卷,第8期,(1982),368-371非专利文献2：Won-TaekHan等人,“Effectofresidualwaterinsilicaglassonstaticfatigue”,JournalofNon-CrystallineSolids,127,(1991)97-104
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术人等发现，有时化学强化后玻璃的强度降低，其主要原因是由于环境中的水分侵入到玻璃表层中而导致产生化学缺陷。另外还发现，该现象并不限于化学强化，在玻璃的制造工序中由于经历升温工序也会发生。作为除去玻璃表层的水分的方法，也考虑了通过研磨化学强化后的玻璃表面、或者浸渍于氢氟酸等而进行蚀刻处理等方法，削去含有水分的层。但是，由于研磨而导致玻璃表面带有损伤，强度反而有可能降低。另外，在玻璃表面具有潜在损伤的情况下，如果使用氢氟酸等进行蚀刻处理，则潜在损伤会扩大，有可能产生由凹坑导致的外观不良。另外，氢氟酸从安全方面考虑需要注意操作。本专利技术的目的在于提供一种即使进行化学强化也有效地抑制玻璃强度降低的化学强化玻璃。用于解决问题的手段本专利技术人等发现，通过使化学强化玻璃的表层中的氢浓度分布为特定的范围并且表面粗糙度(Ra)为特定值以上，即使不研磨化学强化后的玻璃表面或不进行使用氢氟酸的蚀刻处理，玻璃的面强度也会显著提高，并且面强度的可靠性提高，从而完成了本专利技术。即，本专利技术如下所示。<1>一种化学强化玻璃，其在表层具有通过离子交换法形成的压应力层，其中，表面粗糙度(Ra)为0.20nm以上，从玻璃的最外表面起的深度X的区域中的氢浓度Y在X＝0.1～0.4(μm)的情况下满足下述关系式(I)，通过环上球试验在下述条件下测定的面强度F(N)对于玻璃板的板厚t(mm)为F≥1500×t2，并且在表面上没有磨痕，Y＝aX+b(I)式(I)中的各符号的含义如下所示：Y：氢浓度(按H2O换算，mol/L)，X：从玻璃最外表面起的深度(μm)，a：-0.270～-0.005，b：0.020～0.220，环上球试验条件：将板厚t(mm)的玻璃板配置在直径30mm、接触部具有曲率半径2.5mm的圆度的不锈钢环上，在使直径10mm的钢球体与该玻璃板接触的状态下，将该球体在静荷载条件下荷载于该环的中心，将玻璃被破坏时的破坏荷载(单位N)作为BOR强度，将该BOR强度的20次的测定平均值作为面强度F。其中，将玻璃的破坏起点距离该球体的荷载点2mm以上的情况从用于计算平均值的数据中除去。<2>上述<1>所述的化学强化玻璃，其中，所述玻璃为铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃。专利技术效果根据本专利技术的化学强化玻璃，通过使玻璃表层中的氢浓度分布为特定的范围并且表面粗糙度(Ra)为特定值以上，即使不研磨化学强化后的玻璃表面，也可以大幅提高玻璃的面强度并且提高面强度的可靠性。附图说明图1为用于说明环上球试验的方法的示意图。图2为表示本专利技术的化学强化玻璃的制造工序的示意图。图3为将实施例1、实施例2中得到的各化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图。图4为将实施例3、实施例4中得到的各化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图。图5为将比较例1、比较例2、比较例3中得到的各化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图。图6为用于从将实施例1中得到的化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图导出关系式(I)的说明图。图7为用于从将比较例1中得到的化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图导出关系式(I)的说明图。图8为实施例1和比较例1中得到的各化学强化玻璃的BOR强度评价的威布尔图。图9为参考例1的化学强化玻璃表面的AFM图像。扫描区域为5×5μm2。图10为实施例1的化学强化玻璃表面的AFM图像。扫描区域为5×5μm2。图11为实施例3和参考例2中得到的各化学强化玻璃的BOR强度评价的威布尔图。图12为将实施例3和参考例2中得到的各化学强化玻璃的表层的氢浓度分布作图而得到的图。图13为具有表面磨痕的玻璃表面的AFM图像。图14为不具有表面磨痕的玻璃表面的AFM图像。具体实施方式以下，详细说明本专利技术，但是本专利技术并不限定于以下的实施方式，在不脱离本专利技术的主旨的范围内，可以任意变形后实施。在此，在本说明书中，“质量％”与“重量％”、“质量ppm”与“重量ppm”分别为同义。另外，在仅记载为“ppm”的情况下，表示“重量ppm”。<化学强化玻璃>本专利技术的化学强化玻璃为在表层具有通过离子交换法形成的压应力层的化学强化玻璃，其特征在于，从玻璃的最外表面起的一定深度区域中，氢浓度满足后述的关系式(I)，且在玻璃表面上没有磨痕。压应力层是指通过使作为原料的玻璃与硝酸钾等无机盐接触，从而通过玻璃表面的Na离子与熔盐中的K离子发生离子交换而形成的高密度层。对于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学强化玻璃，其在表层具有通过离子交换法形成的压应力层，其中，表面粗糙度(Ra)为0.20nm以上，从玻璃的最外表面起的深度X的区域中的氢浓度Y在X＝0.1～0.4(μm)的情况下满足下述关系式(I)，通过环上球试验在下述条件下测定的面强度F(N)对于玻璃板的板厚t(mm)为F≥1500×t2，并且在表面的10μm×5μm的区域内不存在两根以上的长度5μm以上且宽度0.1μm以上的划痕，Y＝aX+b   (I)式(I)中的各符号的含义如下所示：Y：氢浓度(按H2O换算，mol/L)，X：从玻璃最外表面起的深度(μm)，a：‑0.270～‑0.005，b：0.020～0.220，环上球试验条件：将板厚t(mm)的玻璃板配置在直径30mm、接触部具有曲率半径2.5mm的圆度的不锈钢环上，在使直径10mm的钢球体与该玻璃板接触的状态下，将该球体在静荷载条件下荷载于该环的中心，将玻璃被破坏时的破坏荷载(单位N)作为BOR强度，将该BOR强度的20次的测定平均值作为面强度F，其中，将玻璃的破坏起点距离该球体的荷载点2mm以上的情况从用于计算平均值的数据中除去。

【技术特征摘要】
2013.07.19 JP 2013-1511161.一种化学强化玻璃，其在表层具有通过离子交换法形成的压应
力层，其中，
表面粗糙度(Ra)为0.20nm以上，
从玻璃的最外表面起的深度X的区域中的氢浓度Y在X＝0.1～
0.4(μm)的情况下满足下述关系式(I)，
通过环上球试验在下述条件下测定的面强度F(N)对于玻璃板的板
厚t(mm)为F≥1500×t2，并且
在表面的10μm×5μm的区域内不存在两根以上的长度5μm以上且
宽度0.1μm以上的划痕，
Y＝aX+b(I)
式(I)中的各符号的含义如下所示：
Y：氢浓度(按H2O换算，mol/L)，
X：从玻璃最外表面起的深度(μm)，
a：-0.270～-0.005，
b：0.020～0.220，
环上球试验条件：
将板厚t(mm)的玻璃板配置在直径30mm、接触部具有曲率半径
2.5mm的圆度的不锈钢环上，在使直径10mm的钢球体与该玻璃板接
触的状态下，将该球体在静荷载条件下荷载于该环的中心，将玻璃被
破坏时的破坏荷载(单位N)作为BOR强度，将该BOR强度的20次的
测定平均值作为面强度F，其中，将玻璃的破坏起点距离该球体的荷载
点2mm以上的情况从用于计算平均值的数据中除去。
2.如权利要求1所述的化学强化玻璃，其中，式(I)中，a的范围
优选为-0.240～-0.030，b的范围优选为0.020～0.215。
3.如权利要求1所述的化学强化玻璃，其中，式(I)中，a的范围
更优选为-0.210～-0.050，b的范围更优选为0.030～0.21...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿岛出，藤原祐辅，玉井喜芳，铃木祐一，小林大介，世良洋一，山田拓，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP