在离子交换后的热处理之后保留了高压缩应力的玻璃组合物制造技术

可离子交换玻璃含有SiO2、Na2O、MgO，以及任选地，Li2O和ZrO2中的至少一种。这些玻璃还不含B2O3、K2O、CaO、和P2O5中的至少一种。这些玻璃可以经离子交换以实现至少约40μm(或者最高至约50μm)的压缩层深度，以及至少约950MPa(在一些实施方式中至少1000MPa、和在其他实施方式中至少约1100MPa)的最大表面压缩应力。经过离子交换的玻璃当后续经过热处理时，在玻璃的表面处保留了至少约600MPa的压缩应力，以及在一些实施方式中，至少约750MPa。当暴露于强酸时，玻璃还展现出高水平的耐用性。

Glass compositions retaining high compressive stress after heat treatment after ion exchange

Ion-exchangeable glass contains SiO 2, Na 2 O, MgO, and at least one of LiO 2 and ZrO 2, optionally. These glasses do not contain at least one of B2O3, K2O, CaO, and P2O5. These glasses can be ion exchanged to achieve a compression layer depth of at least 40 microns (or up to about 50 microns) and a maximum surface compression stress of at least 950 MPa (at least 1000 MPa in some embodiments and at least 1100 MPa in other embodiments). The ion-exchanged glass retains at least 600 MPa of compressive stress at the surface of the glass after subsequent heat treatment, and in some embodiments, at least 750 MPa. Glass also exhibits a high level of durability when exposed to strong acids.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在离子交换后的热处理之后保留了高压缩应力的玻璃组合物相关申请的交叉参考本申请根据35U.S.C.§120，要求2016年05月06日提交的美国申请系列第62/332591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
本公开涉及可离子交换玻璃。更具体来说，本公开涉及这样的玻璃，当经过离子交换和后续热处理之后，保留了表面压缩应力。甚至更具体来说，本公开涉及具有高耐久性水平的此类可离子交换玻璃。不同于用于消费者电子市场的化学强化玻璃，用于建筑应用(例如，多窗格窗户)的玻璃通常在离子交换之后经受密封过程。在密封过程期间，经过离子交换的玻璃被加热到具有明显的扩散和应力松弛这两种情况的温度。因此，密封过程中的加热步骤所导致的应力松弛显著降低了玻璃表面处通过离子交换工艺所实现的压缩应力CS，因为在后续的热处理期间，在离子交换过程中引入的K+离子继续扩散更深入到玻璃中。例如，在一些玻璃中，在离子交换后的热处理之后，玻璃表面处的压缩应力会从900MPa降低到低于600MPa。
技术实现思路
本公开提供了可离子交换玻璃，其含有SiO2、Na2O、MgO，以及任选地，Li2O和ZrO2中的至少一种。此外，这些玻璃不含B2O3、K2O、CaO、和P2O5中的至少一种。这些玻璃可以经离子交换以实现至少约40μm(或者最高至约50μm或者最高至约70μm)的压缩层深度，以及至少约950MPa(在一些实施方式中至少1000MPa、和在其他实施方式中至少约1100MPa)的最大表面压缩应力。经过离子交换的玻璃当后续经过热处理时，在玻璃的表面处保留了至少约600MPa的压缩应力，以及在一些实施方式中，至少约750MPa。当暴露于强酸时，玻璃还展现出高水平的耐用性。本公开的第1个方面提供了一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：至少约50摩尔％SiO2，至少约10摩尔％Na2O，和MgO，并且不含B2O3、K2O、CaO、BaO、和P2O5中的至少一种。碱性铝硅酸盐玻璃在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，经受小于或等于约0.030mg/cm2的重量损失。根据第1个方面的第2个方面，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃的厚度t最高至约1mm并且具有如下压缩层，所述压缩层从所述碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到最高至约70μm的层深度，以及在表面处至少约为950MPa的最大压缩应力。根据第2个方面的第3个方面，其中，所述压缩应力至少约为1000MPa，以及层深度至少为40μm。根据第2个方面的第4个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃在离子交换之后在至少约450℃的温度进行热处理，以及其中，碱性铝硅酸盐玻璃在表面处的压缩应力至少为600MPa。根据第2至第4个方面中任一项的第5个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃经过离子交换，以及其中，所述压缩层包括从表面延伸到0.20t的深度的近表面区域，以及其中，所述近表面区域包含最高至约10摩尔％K2O。根据任意前述方面的第6个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约0.25摩尔％至约6摩尔％Li2O。根据任意前述方面的第7个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约0.5摩尔％至约5摩尔％ZrO2。根据任意前述方面的第8个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含：约50摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约26摩尔％Al2O3，0摩尔％至约6摩尔％Li2O，约10摩尔％至约25摩尔％Na2O，以及大于0摩尔％至约8摩尔％MgO。根据任意前述方面的第9个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含：约60摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约15摩尔％Al2O3，0摩尔％至约4摩尔％Li2O，约10摩尔％至约16摩尔％Na2O，约4摩尔％至约6摩尔％MgO，0摩尔％至约3摩尔％ZnO，以及0摩尔％至约3摩尔％ZrO2。根据任意前述方面的第10个方面，其中，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO≤8摩尔％。根据任意前述方面的第11个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃形成建筑元件或者具有显示器的制品的至少一部分。本公开的第12个方面提供了一种包含Na2O和MgO的碱性铝硅酸盐玻璃，其中，碱性铝硅酸盐玻璃的厚度最高至约1mm。碱性铝硅酸盐玻璃经过离子交换，并且具有从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到最高至约70μm的层深度的压缩层，以及表面处的最大压缩应力至少约950MPa。碱性铝硅酸盐玻璃在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，经受小于或等于约0.030mg/cm2的重量损失。根据第12个方面的第13个方面，其中，所述最大压缩应力至少约为1000MPa。根据第12个方面的第14个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃在离子交换之后在至少约450℃的温度进行热处理，以及其中，碱性铝硅酸盐玻璃在表面处的压缩应力至少为600MPa。根据第12至第14个方面中任一项的第15个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约0.25摩尔％至约6摩尔％Li2O。根据第12至第15个方面中任一项的第16个方面，其中，所述压缩层包括从表面延伸到0.20t的深度的近表面区域，以及其中，所述近表面区域包含最高至约10摩尔％K2O。根据第12至第16个方面中任一项的第17个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含：约50摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约26摩尔％Al2O3，0摩尔％至约6摩尔％Li2O，约10摩尔％至约25摩尔％Na2O，以及大于0摩尔％至约8摩尔％MgO。根据第12至第17个方面中任一项的第18个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃包含：约60摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约15摩尔％Al2O3，0摩尔％至约4摩尔％Li2O，约10摩尔％至约16摩尔％Na2O，约4摩尔％至约6摩尔％MgO，0摩尔％至约3摩尔％ZnO，以及0摩尔％至约3摩尔％ZrO2。根据第12至第18个方面中任一项的第19个方面，其中，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO≤8摩尔％。根据第12至第19个方面中任一项的第20个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃形成建筑元件或者具有显示器的制品的至少一部分。本公开的第21个方面提供了一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：约60摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约15摩尔％Al2O3，约0.25摩尔％至约4摩尔％Li2O，约10摩尔％至约16摩尔％Na2O，约4摩尔％至约6摩尔％MgO，0摩尔％至约3摩尔％ZnO，0.5摩尔％至约3摩尔％ZrO2，以及不含K2O和CaO中的至少一种。根据第21个方面的第22个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃不含B2O3、K2O、CaO、和P2O5中的一种或多种。根据第21或第22个方面的第23个方面，其中，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO≤8摩尔％。根据第21至第23个方面中任一项的第24个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃可经过离子交换以实现这样的压缩层，所述压缩层从表面延伸到所述层深度并且在表面处具有至少约950MPa的压缩应力。根据第24个方面的第25个方面，其中，所述压缩应力至少约为1000MPa。根据第24至第25个方面中任一项的第26个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃经过离子交换，以及其中，所述压缩层包括从表面延伸到0.20t的深度的近表面区域，以及其中，所述近表面区域包含最高至约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：至少约50摩尔％SiO2、至少约10摩尔％Na2O、和MgO，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃不含K2O、B2O3、CaO、BaO和P2O5中的至少一种，以及其中，当在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，所述碱性铝硅酸盐玻璃经受小于或等于约0.030mg/cm2的重量损失。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 US 62/332,5911.一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：至少约50摩尔％SiO2、至少约10摩尔％Na2O、和MgO，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃不含K2O、B2O3、CaO、BaO和P2O5中的至少一种，以及其中，当在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，所述碱性铝硅酸盐玻璃经受小于或等于约0.030mg/cm2的重量损失。2.如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃的厚度t最高至约1mm并且具有从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到最高至约70μm的层深度的压缩层，以及表面处的最大压缩应力至少约950MPa。3.如权利要求2所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述压缩应力是至少约1000MPa，以及层深度是至少约40μm。4.如权利要求2所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，在离子交换之后，所述碱性铝硅酸盐玻璃在至少450℃的温度经过热处理，以及其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃在表面处的压缩应力至少为600MPa。5.如权利要求2-4中任一项所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃经过离子交换，以及其中，所述压缩层包括从表面延伸到0.20t的深度的近表面区域，以及其中，所述近表面区域包含最高至约10摩尔％K2O。6.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含约0.25摩尔％至约6摩尔％Li2O。7.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含约0.5摩尔％至约5摩尔％ZrO2。8.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含：约50摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约26摩尔％Al2O3，0摩尔％至约6摩尔％Li2O，约10摩尔％至约25摩尔％Na2O，以及大于0摩尔％至约8摩尔％MgO。9.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含：约60摩尔％至约75摩尔％SiO2，约7摩尔％至约15摩尔％Al2O3，0摩尔％至约4摩尔％Li2O，约10摩尔％至约16摩尔％Na2O，约4摩尔％至约6摩尔％MgO，0摩尔％至约3摩尔％ZnO，以及0摩尔％至约3摩尔％ZrO2。10.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO≤8摩尔％。11.如前述任一项权利要求所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃形成建筑元件或者具有显示器的制品的至少一部分。12.一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含至少约50摩尔％SiO2、至少约10摩尔％Na2O、和MgO，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃不含K2O、B2O3、CaO、BaO和P2O5中的至少一种，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃的厚度t最高至约1mm，所述碱性铝硅酸盐玻璃经过离子交换，并且具有从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到最高至约70μm的层深度的压缩层，以及表面处的最大压缩应力至少约950MPa，以及其中，碱性铝硅酸盐玻璃在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，经受小于或等于约0.030mg/cm2的重量损失。13.如权利要求12所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述最大压缩应力至少约1000MPa。14.如权利要求12所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，在离子交换之后，所述碱性铝硅酸盐玻璃在至少450℃的温度经过热处理，以及其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃在表面处的压缩应力至少为600MPa。15.如权利要求12-14中任一项所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓菊，J·C·莫罗，
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