展现出改进的破裂性能的玻璃制品制造技术

本公开的实施方式属于强化玻璃制品，其包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，它们限定了小于约1.1mm的厚度(t)，从第一表面延伸到大于或等于约0.1t的压缩深度(DOC)的压缩应力层，从而当玻璃制品破裂时，其破碎成长宽比小于或等于约5的多块碎片。在一些实施方式中，在用90目SiC颗粒以25psi的压力磨蚀5秒之后，玻璃制品展现出大于或等于约20kgf的等双轴挠曲强度。还揭示了结合本文所述的玻璃制品的装置及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】展现出改进的破裂性能的玻璃制品相关申请交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年05月31日提交的美国临时申请系列第62/343,320号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术介绍
本公开涉及展现出改进的破裂性能的玻璃制品，更具体地，涉及展现出改进的破裂式样和切割行为的玻璃制品。消费者电子器件，包括手持式装置(例如，智能手机、平板、电子书阅读器和笔记本电脑)通常结合了化学强化玻璃制品用作覆盖玻璃。由于覆盖玻璃与诸如触摸面板、显示器或者其他结构之类的基材直接粘结，当强化玻璃制品破裂时，由于表面压缩应力和玻璃表面下方的拉伸应力的组合所产生的储能，此类制品可能从自由表面发射出小的碎片或颗粒。如本文所用，术语破裂包括开裂和/或形成裂纹。这些小的碎片对于装置使用者是潜在考虑因素，特别是当破裂以延迟方式发生靠近使用者脸部(即眼睛和耳朵)时，以及当使用者继续使用和触摸破裂的表面时(并且因此易受到小的切划或磨损)，特别是当裂纹距离较长并且存在具有锋利角和边缘的碎片时。因此，需要展现出经改性的破碎行为的玻璃制品，从而当此类制品破裂时，它们展现出强化的切割行为，例如，产生短裂纹长度和较少发射颗粒的切割效应。此外，还需要玻璃制品当破裂时，发射较少的碎片并且碎片具有较小的动能和动量。
技术实现思路
本公开的第一个方面属于强化玻璃制品，其包括：第一表面和与第一表面相对的第二表面，它们限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)，以及从第一表面延伸到大于约0.11t的压缩深度(DOC)的压缩应力层。在一些实施方式中，在玻璃制品破裂之后，玻璃制品包括多个碎片，其中，至少90％的所述多个碎片的长宽比小于或等于约5，以及玻璃制品在小于或等于1秒内破裂成所述多个碎片，这是通过易碎性测试测得的。在一些实施方式中，在用90目SiC颗粒以25psi的压力磨蚀5秒之后，强化玻璃制品展现出大于或等于约20kgf的等双轴挠曲强度。在一些实施方式中，在玻璃制品破裂之后，强化玻璃制品可以包括如下破裂情况：使得大于或等于50％的破裂仅部分延伸通过厚度。本公开的第三个方面属于一种装置，其包括如本文所述的强化玻璃基材、限制层和支撑体，其中，所述装置包括：平板、透明显示器、手机、视频播放器、信息终端装置、电子阅读器、手提电脑或者非透明显示器。本公开的第四个方面属于消费者电子产品，其包括：具有前表面的外壳；至少部分提供在外壳内部的电子组件，所述电子组件至少包括：控制器、存储器和显示器；以及布置在外壳的前表面处并且位于显示器上方的覆盖玻璃，所述覆盖玻璃包括如本文所述的强化玻璃制品。在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，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详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明图1A是根据一个或多个实施方式的玻璃制品的侧视图；图1B是图1A的玻璃制品在破裂之后的侧视图；图2是贯穿已知的基于热回火玻璃制品的厚度的横截面图；图3是贯穿已知的基于化学强化玻璃制品的厚度的横截面图；图4是贯穿根据一个或多个实施方式的基于强化玻璃制品的厚度的横截面图；图5是环上环设备的横截面示意图；图6是用于进行本文所述的砂纸上倒落球(IBoS)测试的设备的一个实施方式的横截面示意图；图7是横截面示意图，其表示在用于移动电子器件或手持式电子器件的玻璃基制品中常见的破坏引入加上弯曲所导致的失效的主要机制；图8是在本文所述设备中进行IboS测试的方法的流程图；以及图9A是包括限制层的图1A的玻璃制品的侧视图；图9B是包括第二限制层的图9A的玻璃制品的侧视图；图10是结合了本文所述的玻璃制品的一个或多个实施方式的电子器件的前平面示意图；图11显示实施例1的AROR测试结果图；图12显示实施例2的跌落测试结果图；图13显示实施例4中的K2O浓度与离子交换深度的关系图；图14显示实施例4G的应力分布图；图15A-15D是实施例5的破裂图像；图16A-16D的图像显示在破裂之后实施例6在不同观察角的可读性；图17显示实施例7中的计算得到的储存的拉伸能与离子交换时间的关系图；以及图18显示实施例7中的计算得到的中心张力与离子交换时间的关系图；以及图19显示实施例6的应力分布，绘制压缩应力和拉伸应力与深度的关系图。具体实施方式下面详细参考各个实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。至于附图，大致来说，应理解图示说明是为了描述具体实施方式，这些图示说明不构成对本公开内容或所附权利要求的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”是方便词语，不构成对术语的限制。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。如本文所用，术语“玻璃制品”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。玻璃制品包括玻璃与非玻璃材料的层叠体，无定形与晶体材料的层叠体，以及玻璃-陶瓷(包括无定形相和晶相)。除非另外说明，否则所有组成表示为摩尔百分数(摩尔％)。如本文所述，玻璃制品的实施方式可以包括强化玻璃或者玻璃陶瓷材料，其相比于已知玻璃制品(特别是已知的覆盖玻璃制品)展现出改进的机械性能和可靠性。本文所述的玻璃制品的实施方式可展现出已知的覆盖玻璃制品所无法展现出的破碎行为。在本公开内容中，基于玻璃的基材通常是未经强化的，以及基于玻璃的制品通常指的是(例如通过离子交换)经过强化的基于玻璃的基材。本公开的第一个方面属于强化玻璃制品，其展现出能够破裂成致密破裂式样的能力，其具有切割效应(dicingeffect)，其与用于淋浴板或车窗面板的完全热回火玻璃是类似的。在一些实施方式中，碎片旨在是对于人体损害性较小的。尽管经过化学强化且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化玻璃制品，其包括：第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，它们其限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)；从所述第一表面延伸到大于约0.11t的压缩深度(DOC)的压缩应力层；其中，在所述玻璃制品根据易碎性测试破裂之后，所述玻璃制品包括多块碎片，其中，至少90％的所述多块碎片的长宽比小于或等于约5。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 US 62/343,3201.一种强化玻璃制品，其包括：第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，它们其限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)；从所述第一表面延伸到大于约0.11t的压缩深度(DOC)的压缩应力层；其中，在所述玻璃制品根据易碎性测试破裂之后，所述玻璃制品包括多块碎片，其中，至少90％的所述多块碎片的长宽比小于或等于约5。2.如权利要求1所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品在小于或等于1秒内破裂成所述多块碎片，这是通过易碎性测试测得的。3.如权利要求1或2所述的强化玻璃制品，其特征在于，至少80％的所述多块碎片具有小于或等于3t的最大尺度。4.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，至少50％的所述多块碎片包括小于或等于2的长宽比。5.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，至少50％的所述多块碎片包括小于或等于约10mm3的体积。6.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述多块碎片包括发射的碎片部分，其中，所述发射的碎片部分占所述多块碎片的10％或更少。7.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品在破裂前包括第一重量，以及其中，所述多块碎片包括发射的碎片部分和未发射的碎片部分，所述未发射的碎片部分具有第二重量，以及所述第一重量与所述第二重量之差是1％的第一重量。8.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品在小于或等于1秒内破裂成所述多块碎片的可能性大于或等于99％，这是通过易碎性测试测得的。9.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括大于或等于20J/m2的储存的拉伸能。10.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括表面压缩应力和中心张力，其中，中心张力与表面压缩应力之比约为0.1至约1。11.如权利要求10所述的强化玻璃制品，其特征在于，中心张力大于或等于100MPa/√(t/1mm)(单位为MPa)，其中，t的单位是mm。12.如权利要求10所述的强化玻璃制品，其特征在于，中心张力大于或等于50MPa。13.如权利要求10-12中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，表面压缩应力大于或等于150MPa。14.如权利要求10-13中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，表面压缩应力大于或等于400MPa。15.如权利要求10-14中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，DOC包括大于或等于约0.2t。16.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃、碱性铝磷硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃。17.如前述任一项权利要求所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品布置在限制层上。18.一种强化玻璃制品，其包括：第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，它们限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)；从所述第一表面延伸到大于约0.11t的压缩深度(DOC)的压缩应力层；其中，在用90目SiC颗粒以25psi的压力磨蚀5秒之后，所述玻璃制品展现出大于或等于约10kgf的失效负荷。19.如权利要求18所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括大于或等于20J/m2的储存的拉伸能。20.如权利要求18或19所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括表面压缩应力和中心张力，其中，中心张力与表面压缩应力之比约为0.1至约1。21.如权利要求20所述的强化玻璃制品，其特征在于，中心张力(CT)大于或等于50MPa。22.如权利要求20或21所述的强化玻璃制品，其特征在于，表面压缩应力大于或等于150MPa。23.如权利要求20-22中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，表面压缩应力大于或等于400MPa。24.如权利要求18-23中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，DOC包括大于或等于约0.2t。25.如权利要求18-24中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃、碱性铝磷硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃。26.如权利要求18-25中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述玻璃片粘附到基材。27.一种装置，其包括：强化玻璃基材；限制层；以及支撑体，其中，所述强化玻璃基材包括：第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，它们限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)，从所述第一表面延伸到大于约0.11t的压缩深度(DOC)的压缩应力层，以及大于或等于50MPa的中心张力(CT)，其中，所述装置包括平板、透明显示器、手机、视频播放器、信息终端装置、电子阅读器、手提电脑或者非透明显示器。28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，在所述玻璃制品根据易碎性测试破裂之后，所述玻璃制品包括多块长宽比小于或等于约5的碎片。29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品在小于或等于1秒内破裂成所述多块碎片，这是通过易碎性测试测得的。30.如权利要求28或29所述的装置，其特征在于，至少80％的所述多块碎片具有小于或等于5t的最大尺度。31.如权利要求28-30中任一项所述的装置，其特征在于，至少50％的所述多块碎片分别包括小于或等于2的长宽比。32.如权利要求28-41中任一项所述的装置，其特征在于，至少50％的所述多块碎片包括小于或等于约10mm3的体积。33.如权利要求28-32中任一项所述的装置，其特征在于，所述多块碎片包括发射的碎片部分，其中，所述发射的碎片部分占所述多块碎片的10％或更少。34.如权利要求28-33中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品在破裂前包括第一重量，以及其中，所述多块碎片包括发射的碎片部分和未发射的碎片部分，所述未发射的碎片部分具有第二重量，以及所述第一重量与所述第二重量之差是1％的第一重量。35.如权利要求28-34中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品在小于或等于1秒内破裂成所述多块碎片的可能性大于或等于99％，这是通过易碎性测试测得的。36.如权利要求27-35中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品包括大于或等于20J/m2的储存的拉伸能。37.如权利要求27-36中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品包括表面压缩应力和中心张力，其中，中心张力与表面压缩应力之比约为0.1至约1。38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，表面压缩应力大于或等于150MPa。39.如权利要求27-38中任一项所述的装置，其特征在于，DOC包括大于或等于约0.2t。40.如权利要求27-39中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃、碱性铝磷硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃。41.如权利要求27-40中任一项所述的装置，其特征在于，所述玻璃制品布置在限制层上。42.一种强化玻璃制品，其包括：第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，它们限定了小于或等于约1.1mm的厚度(t)；从所述第一表面延伸到大于约...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·德马蒂诺，M·D·法比安，J·T·科利，J·L·莱昂，C·M·史密斯，唐中帜，
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