包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷制造技术

本发明专利技术涉及包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷。公开了多个玻璃基制品的实施方式，该玻璃基制品包括第一表面和相对第一表面的第二表面，二者限定了约3毫米或更小(例如约1毫米或更小)的厚度(t)。该玻璃基制品还包括应力分布，其中在从约0

【技术实现步骤摘要】
包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷
[0001]本申请是申请号为201510895444.0、申请日为2015年10月8日、名称为“包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷”的专利申请的分案申请。
[0002]交叉引用相关申请
[0003]本申请根据35 U.S.C.
§
119要求如下优先权：于2015年7月21日提交的美国临时申请系列No.62/194967，于2015年6月4日提交的美国临时申请系列No.62/171110，于2015年2月18日提交的美国临时申请系列No.62/117585，于2014年10月8日提交的美国临时申请系列No.62/061372，以上的内容整体作为参考依据并结合入本文中。

技术介绍

[0004]本公开内容涉及呈现出具有改进的抗损伤性并包括改进的抗断裂性的玻璃基制品，且更具体是涉及玻璃和玻璃陶瓷制品，该玻璃和玻璃陶瓷制品呈现出不为零的金属氧化物浓度梯度或沿着厚度的实质部分改变的浓度。
[0005]玻璃基制品通常经历剧烈冲击，该剧烈冲击可在这类制品的表面内产生大量裂纹。这类裂纹可以从表面延伸至最多约200微米的深度处。通常，已经采用热回火玻璃防止可能将这类缺陷引入玻璃处的失败，因为热回火玻璃通常呈现出大压缩应力(CS)层(例如，占玻璃总厚度的约21％)，该压缩应力层可防止裂纹发展，由此避免失败。图1显示了由热回火产生的应力分布的例子。在图1中，该热处理后的玻璃基制品100包括第一表面101，厚度t1和表面CS 110。该玻璃基制品100呈现出从第一表面101向层深度(DOL)130减小的CS，如本文所定义的，在该层深度130的深度处，应力从压缩应力变为拉伸应力，且达到最大中心张力(CT)120。
[0006]目前，热回火限于厚玻璃基制品(即，具有约3毫米或更大的厚度t1的玻璃基制品)，因为为了获得热强化和所需的残余应力，在这类制品的芯和表面之间必须形成足够的热梯度。这种厚制品在许多应用中是不期望的或者是不实用的，例如在显示器(如消费电子产品，包括移动电话，平板电脑，计算机，导航系统等)，建筑(例如，窗口，淋浴板，台面等)，交通工具(例如，汽车，火车，飞机，海轮等)，家电，或需要卓越的抗断裂性、同时薄且重量轻的制品的任何应用中。
[0007]虽然化学强化并不以与热回火相同的方式受限于玻璃基制品的厚度，但是已知的化学强化玻璃基制品没有呈现出热回火玻璃基制品的应力分布。图2显示了由化学强化(例如，通过离子交换工艺)产生的应力分布的例子。在图2中，该化学强化后的玻璃基制品200包括第一表面201，厚度t2和表面CS 210。该玻璃基制品200呈现出从第一表面201向DOC 230减小的CS，如本文所定义的，在该深度处，应力从压缩应力变为拉伸应力，且达到最大CT 220。如图2所示，该分布呈现出平坦的CT区域或具有恒定或接近恒定的拉伸应力的CT区域；及通常与图1中所示的最大中心值相比较，更低的最大CT值。
[0008]因此，需要一种呈现出改进的抗断裂性的薄玻璃基制品。
[0009]专利技术概述
[0010]本公开内容的第一方面涉及一种玻璃基制品，该玻璃基制品包括第一表面和与第
一表面相对的第二表面，这两个表面限定了厚度(t)(例如，约3毫米或更小、1毫米或更小、或0.5毫米或更小)，及沿厚度延伸的应力分布。在一个或多个实施方式中，其中在从约0
·
t-至多约0.3
·
t和大于0.7
·
t的厚度范围之间的应力分布的所有点包括小于约-0.1MPa/微米或大于约0.1MPa/微米的正切。
[0011]在一些实施方式中，该玻璃基制品包括不为零的金属氧化物浓度，该金属氧化物浓度沿厚度的实质部分或整个厚度变化。金属氧化物浓度的变化在本文中可称作梯度。在一些实施方式中，金属氧化物浓度是不为零的，且沿从约0
·
t至约0.3
·
t的厚度范围变化。在一些实施方式中，金属氧化物浓度是不为零的，且沿从约0
·
t至约0.35
·
t、从约0t至约0.4
·
t、从约0
·
t至约0.45
·
t、从约0
·
t至约0.48
·
t的厚度范围变化。可将金属氧化物描述为在玻璃基制品中产生应力。金属氧化物浓度的变化可以包括约沿约100微米的厚度片段的约0.2mol％的改变。浓度的变化可以是沿上述参考厚度范围连续变化的。在一些实施方式中，浓度的变化可以是沿着在从约10微米至约30微米的范围内的厚度片段连续变化的。
[0012]在一些实施方式中，金属氧化物浓度从第一表面向位于第一表面和第二表面之间的点减小，且从该点向第二表面增大。
[0013]如本文所采用的，金属氧化物包括强化离子或在玻璃基制品中产生CS的离子。在一些实施方式中，该金属氧化物具有在玻璃基基板的所有金属氧化物中最大的离子直径。在一个或多个实施方式中，一种或多种金属氧化物可以包括一种或多种碱金属氧化物，或不同金属氧化物或碱金属氧化物的组合。示例性的金属氧化物包括Ag2O。示例性的碱金属氧化物包括Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O中的任意一种或多种。该一种或多种金属氧化物以不为零的浓度存在，且该特定一种或多种金属氧化物浓度沿玻璃基制品的实质部分或整个厚度变化。在一些实施方式中，该一种或多种金属氧化物浓度从第一表面向位于第一表面和第二表面之间的点减小，且从该点向第二表面增大。该一种或多种金属氧化物浓度在该点可以是不为零的。
[0014]该一种或多种金属氧化物浓度在整个厚度上可以是约0.05mol％或更大，或约1mol％或更大。例如，Na2O的浓度在整个玻璃基制品的厚度上可以是约0.05mol％或更大，但是该Na2O的浓度从第一表面向位于第一表面和第二表面之间的点减小，且从该点向第二表面增大。在一些例子中，该一种或多种沿玻璃基制品整体厚度的金属氧化物总浓度是在从约1mol％至约20mol％的范围内。在一些实施方式中，该一种或多种金属氧化物在接近表面处的浓度可以是该相同的一种或多种金属氧化物在从约0.4
·
t至约0.6
·
t的深度范围处浓度的大于1倍或1.5倍(例如，5倍、10倍、15倍或者甚至20倍)。该一种或多种金属氧化物浓度可以由基础量确定，该基础量是指在将该一种或多种金属氧化物在玻璃基制品中的浓度改变为呈现出浓度曲线(即，如本文所述的梯度或变化)之前的浓度。
[0015]在一个或多个实施方式中，该玻璃基制品包括第一金属氧化物浓度和第二金属氧化物浓度,使得该第一金属氧化物浓度沿着在从约0t至约0.5t的第一厚度范围内为从约0mol％至约15mol％的范围内,且该第二金属氧化物浓度在从约0微米至约25微米的第二厚度范围内为从约0mol％至约10mol％的范围内。该玻璃基制品可以包括任选的第三金属氧化物浓度。该第一金属氧化物可以是Na2O，且该第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃基制品，包含：大于或者等于45mol.％并且小于或者等于约80mol.％的SiO2；大于或者等于0mol.％并且小于或者等于约10mol.％的Na2O；小于5mol.％的K2O；非零量的Al2O3；第一表面和相对第一表面的第二表面，二者限定了所述玻璃基制品的厚度(t)；及应力分布，其包含表面压缩应力(CS)和最大中心张力(CT)，其中：所述玻璃基制品包含无定形相和晶相；所述玻璃基制品中Li2O(以mol％计)与R2O(以mol％计)的比例大于或等于0.5并且小于或等于1，其中R2O是玻璃基制品中Li2O、Na2O和K2O的和；CT大于或等于约50MPa并且小于约100MPa；CS大于2.0
·
CT；及应力分布的压缩深度(DOC)大于或等于0.14
·
t并且小于或等于0.25
·
t。2.权利要求1所述的玻璃基制品，其中所述CS大于或等于150MPa。3.权利要求1所述的玻璃基制品，其中所述CS大于或等于200MPa。4.权利要求1-3任一项所述的玻璃基制品，其中所述CS大于2.5
·
CT。5.权利要求1-3任一项所述的玻璃基制品，其中所述玻璃基制品通过离子交换工艺得到强化，产生应力分布。6.一种玻璃基制品，包含：大于或者等于45mol.％并且小于或者等于约80mol.％的SiO2；大于或者等于0mol.％并且小于或者等于10mol.％的Na2O；小于5mol.％的K2O；非零量的Al2O3；及应力分布，其包含表面压缩应力(CS)和最大中心张力(CT)，其中：所述玻璃基制品包含无定形相和晶相；所述玻璃基制品中Li2O(以mol％计)与R2O(以mol％计)的比例大于或等于0.5并且小于或等于1，其中R2O是玻璃基制品中Li2O、Na2O和K2O的和；CT大于或等于约100MPa；及最大中心张力与表面压缩应力的比例(CT:CS)在从约0.05至约1的范围。7.权利要求6所述的玻璃基制品，其中所述玻璃基制品通过离子交换工艺得到强化，产生应力分布。8.权利要求6所述的玻璃基制品，其中所述CS大于或等于150MPa。9.权利要求6-8任一项所述的玻璃基制品，其中CT:CS从约0.2至约0.5。10.权利要求6-8任一项所述的玻璃基制品，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡广立，S，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：