可离子交换的混合碱金属铝硅酸盐玻璃制造技术

一种玻璃组合物，包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O。所述玻璃组合物具有以下关系：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。所述玻璃组合物可以用于玻璃制品或者消费电子产品中。

Ion Exchangeable Mixed Alkali Aluminum Silicate Glass

A glass composition includes: SiO 2 greater than or equal to 55.0 mol% to less than or equal to 75.0 mol%; AlO 3 greater than or equal to 8.0 mol% to less than or equal to 20.0 mol%; LiO 2 greater than or equal to 3.0 mol% to less than or equal to 15.0 mol%; NaO 2 greater than or equal to 5.0 mol% to less than or equal to 15.0 mol%; and KO 2 less than or equal to 1.5 mol%. The glass compositions have the following relationships: Al2O3+Li2O greater than 22.5 mol, R2O+RO greater than or equal to 18.0 mol, R2O/Al2O3 greater than or equal to 1.06, SiO 2+Al2O3+B2O 3+P2O 5 greater than or equal to 78.0 mol, and (SiO 2+Al2O3+B2O 3+P2O 5)/Li2O greater than or equal to 8.0. The glass composition can be used in glass products or consumer electronic products.

【技术实现步骤摘要】
可离子交换的混合碱金属铝硅酸盐玻璃相关申请本申请主张2017年11月29日提交的序列号为62/591,958的美国临时申请的优先权的权益，依赖该申请的内容并通过引用将该申请的内容作为整体结合在此。
本说明书通常涉及适用于作为电子装置用的覆盖玻璃(coverglass)的玻璃组合物。更具体地，本说明书涉及混合碱金属铝硅酸盐玻璃，其可通过熔融拉制(fusiondrawing)而形成为电子装置用的覆盖玻璃。
技术介绍
诸如智能电话、平板电脑、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机之类的便携式装置的移动属性使得这些装置特别容易意外掉落在诸如地面的坚硬表面上。这些装置通常包括覆盖玻璃，其在与坚硬表面撞击时可能受损。在许多这些装置中，覆盖玻璃起到显示屏盖的作用，并且可结合触摸功能，如此使得当覆盖玻璃受损时装置的使用受到负面影响。当相关的便携式装置掉落在坚硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要的故障模式。其中一种模式是弯曲故障(flexurefailure)，这是当装置受到与坚硬表面撞击的动态载荷时由玻璃的弯曲引起的。另一种模式是尖锐接触故障(sharpcontactfailure)，这是由于玻璃表面引入损坏引起的。玻璃与粗糙的坚硬表面(例如沥青，花岗岩等)的撞击会导致在玻璃表面中的尖锐压痕。这些压痕成为玻璃表面中的故障位置，裂缝可能从该故障位置而发展和传播开来。通过离子交换技术可以使玻璃更加耐受弯曲故障，这包括在玻璃表面中引起压应力。然而，经离子交换的玻璃仍然容易受到动态尖锐接触的影响，这是因为由尖锐接触造成的玻璃局部压痕所致的高度应力集中。玻璃制造商和手持装置制造商一直在努力改善手持装置对尖锐接触故障的耐受性。解决方案的范围从覆盖玻璃上的涂层到面板，当装置掉落在坚硬表面上时，这些解决方案防止覆盖玻璃直接撞击坚硬表面。然而，由于美学和功能需求的限制，很难完全地防止覆盖玻璃撞击坚硬表面。还希望便携式装置尽可能薄。因此，除了强度之外，还希望将用作便携式装置中的覆盖玻璃的玻璃制造得尽可能薄。因此，除了增加覆盖玻璃的强度之外，还希望玻璃具有使其通过能够制造薄玻璃制品(例如薄玻璃片)的工艺而成型所需的机械特性。因此，存在对这样一种玻璃的需求，所述玻璃能够例如通过离子交换而被增强，并且所述玻璃具有使它们成型为薄玻璃制品所需的机械性能。
技术实现思路
根据第一实施方式，一种玻璃组合物，包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。根据第二实施方式，一种玻璃制品，包括：第一表面；与所述第一表面相对的第二表面，其中所述玻璃制品的厚度(t)是用所述第一表面和所述第二表面之间的距离来表示；和压应力层，所述压应力层从所述第一表面和所述第二表面中的至少一者延伸到所述玻璃制品的厚度(t)，其中所述玻璃制品的中心张力大于或等于30MPa，所述压应力层的压缩深度为大于或等于0.15t至小于或等于0.25t，并且所述玻璃制品是由玻璃形成的，所述玻璃包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。根据第三实施方式，一种玻璃制品，包括：第一表面；与所述第一表面相对的第二表面，其中所述玻璃制品的厚度(t)是用所述第一表面和所述第二表面之间的距离来表示；和压应力层，所述压应力层从所述第一表面和所述第二表面中的至少一者延伸到所述玻璃制品的厚度(t)，其中所述玻璃制品的中心张力大于或等于60MPa，所述压应力层的压缩深度大于或等于0.15t至小于或等于0.25t，并且所述玻璃制品具有在所述玻璃制品的中心深度处的组成，所述组成包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。另外的特征和优点将在下面的详细描述中进行阐述，并且在某种程度上对于本领域技术人员来说将是显而易见的，或者通过实践本文描述的实施方式(包括下面的详细描述，权利要求书以及附图)而被认可。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述均描述了各种实施方式，并且均旨在提供概述或框架用于理解所要求保护主题的属性和特性。包括附图以提供对各种实施方式的进一步理解，并且附图被并入到本说明书中和构成本说明书的一部分。附图图解了本文描述的各种实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护主题的原理和操作。附图说明图1示意性地示出了根据本文公开和描述的实施方式的在其表面上具有压应力层的玻璃的横截面；图2A是包含本文公开的任何玻璃制品的示例性电子装置的平面图；和图2B是图2A的示例性电子装置的透视图。具体实施方式现在根据各种实施方式将详细地参考碱金属铝硅酸盐玻璃。碱金属铝硅酸盐玻璃具有良好的离子可交换性，并且已经使用化学增强工艺以在碱金属铝硅酸盐玻璃中实现高强度和高韧性性能。铝硅酸钠玻璃是高度可离子交换的玻璃，具有高的玻璃成型性和品质。Al2O3置换到硅酸盐玻璃网络中增加了在离子交换期间一价阳离子的互扩散率。通过在熔融盐浴(例如，KNO3和/或NaNO3)中的化学增强，能够实现具有高强度，高韧性和高抗压痕裂缝性的玻璃。因此，具有良好的物理性能、化学耐久性和离子可交换性的碱金属铝硅酸盐玻璃作为覆盖玻璃的使用已引起人们的关注。特别地，本文提供了具有较低退火和软化温度、较低热膨胀系数(CTE)值和快速离子可交换性的含锂铝硅酸盐玻璃。通过不同的离子交换工艺，能够实现更大的中心张力(CT)、压缩深度(DOC)和高压应力(CS)。然而，在碱金属铝硅酸盐玻璃中加入锂可降低玻璃的熔点，软化点或液相粘度(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃组合物，包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。

【技术特征摘要】
2017.11.29 US 62/591,9581.一种玻璃组合物，包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其中Al2O3+Li2O大于或等于23.0mol％。3.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中Al2O3+Li2O为大于或等于23.0mol％至小于或等于26.5mol％。4.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中R2O+RO为大于或等于18.0mol％至小于或等于23.0mol％。5.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中R2O+RO为大于或等于19.0mol％至小于或等于22.0mol％。6.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中R2O/Al2O3为大于或等于1.06至小于或等于2.10。7.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中R2O/Al2O3为大于或等于1.10至小于或等于1.90。8.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5为大于或等于78.0mol％至小于或等于85.0mol％。9.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5为大于或等于78.0mol％至小于或等于83.0mol％。10.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O为大于或等于8.0至小于或等于17.0。11.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O为大于或等于10.0至小于或等于15.0。12.如权利要求1或2所述的玻璃组合物，其中B2O3+P2O5大于0.0mol％。13.一种玻璃制品，包括：第一表面；与所述第一表面相对的第二表面，其中所述玻璃制品的厚度(t)是用所述第一表面和所述第二表面之间的距离来表示；和压应力层，所述压应力层从所述第一表面和所述第二表面中的至少一者延伸到所述玻璃制品的厚度(t)，其中所述玻璃制品的中心张力大于或等于30MPa，所述压应力层的压缩深度为大于或等于0.15t至小于或等于0.25t，并且所述玻璃制品是由玻璃形成的，所述玻璃包括：大于或等于55.0mol％至小于或等于75.0mol％的SiO2；大于或等于8.0mol％至小于或等于20.0mol％的Al2O3；大于或等于3.0mol％至小于或等于15.0mol％的Li2O；大于或等于5.0mol％至小于或等于15.0mol％的Na2O；和小于或等于1.5mol％的K2O，其中：Al2O3+Li2O大于22.5mol％，R2O+RO大于或等于18.0mol％，R2O/Al2O3大于或等于1.06，SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5大于或等于78.0mol％，和(SiO2+Al2O3+B2O3+P2O5)/Li2O大于或等于8.0。14.如权利要求13所述的玻璃制品，其中所述玻璃制品的中心张力大于或等于50MPa。15.如权利要求13或14所述的玻璃制品，其中所述玻璃制品的中心张力大于或等于80MPa。16.如权利要求13或14所述的玻璃制品，其中所述压应力层的层中钾进入所述玻璃制品的所述厚度的深度为大于5μm至小于或等于45μm。17.如权利要求13或14所述的玻璃制品，其中所述玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·迈克尔·格罗斯，郭小菊，彼得·约瑟夫·莱齐，亚历山德拉·米歇尔，罗切斯拉夫·瓦切夫·鲁塞夫，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国,US