具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃制造技术

本申请涉及具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃。可离子交换至高压缩应力的碱性铝硅酸盐玻璃具有快的离子交换动力学和高的固有抗破坏性。玻璃在仅有少量P2O5(<1摩尔％)或者没有添加任意P2O5的情况下，实现了全部上文所述的所需性质。述的所需性质。述的所需性质。

【技术实现步骤摘要】
具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃
[0001]本申请是国际申请号为PCT/US2014/065928，国际申请日为2014年11月17日，进入中国国家阶段的申请号为201480074139.9，专利技术名称为“具有高压痕阈值的可快速离子交换玻璃”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请根据35 U.S.C.
§
119，要求2013年11月26日提交的美国临时申请系列第61/909049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。
技术背景
[0004]本文涉及可离子交换至高压缩应力的碱性铝硅酸盐玻璃，其具有快的离子交换动力学和高的固有抗破坏性。

技术实现思路

[0005]本文提供可离子交换至高压缩应力的碱性铝硅酸盐玻璃，其具有快的离子交换动力学和高的固有抗破坏性。本文所述的玻璃在仅有少量P2O5(<1摩尔％)或者没有添加任意P2O5的情况下，实现了全部上文所述的所需性质。
[0006]因此，本文的一个方面提供了如下玻璃，其包含：约50
‑
72摩尔％的SiO2；约12
‑
22摩尔％的Al2O3；最高至约15摩尔％的B2O3；最高至约1摩尔％的P2O5；约11
‑
21摩尔％的Na2O；最高至约5摩尔％的K2O；最高至约4摩尔％的MgO；最高至约5摩尔％的ZnO；以及最高至约2摩尔％的CaO。在一些实施方式中，Na2O+K2O
‑
Al2O3≤2.0摩尔。在一些实施方式中，B2O3‑
(Na2O+K2O
‑
Al2O3)>1摩尔％。在一些实施方式中，B2O3‑
(Na2O+K2O
‑
Al2O3)>1摩尔％。在一些实施方式中，24摩尔％≤RAlO4≤45摩尔％，其中，R是Na、K和Ag中的至少一种。
[0007]本文的第二个方面提供了如下玻璃，其包含：约55
‑
62摩尔％的SiO2；约16
‑
20摩尔％的Al2O3；约4
‑
10摩尔％的B2O3；约14
‑
18摩尔％的Na2O；约0.2
‑
4摩尔％的K2O；最高至约0.5摩尔％的MgO；最高至约0.5摩尔％的ZnO；以及最高至约0.5摩尔％的CaO，其中，玻璃基本不含P2O5。在一些实施方式中，Na2O+K2O
‑
Al2O3≤0.5摩尔％。在一些实施方式中，B2O3‑
(Na2O+K2O
‑
Al2O3)>4摩尔％。在一些实施方式中，28摩尔％≤RAlO4≤45摩尔％，其中，R是Na、K和Ag中的至少一种。
[0008]另一个方面提供了对玻璃进行离子交换的方法。该方法包括在温度小于或等于约410℃的离子交换浴中，对碱性铝硅酸盐玻璃进行最高至约8小时的离子交换。离子交换浴包含钾盐以及碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：约50
‑
72摩尔％的SiO2；约12
‑
22摩尔％的Al2O3；最高至约15摩尔％的B2O3；最高至约1摩尔％的P2O5；约11
‑
21摩尔％的Na2O；最高至约5摩尔％的K2O；最高至约4摩尔％的MgO；最高至约5摩尔％的ZnO；以及最高至约1摩尔％的CaO。经过离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有从表面延伸到层深度DOL的压缩层，所述压缩层具有至少约500MPa的压缩应力CS。
[0009]从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本专利技术的上述及其他方面、优点和显著特征。
Coefficient(用于测量玻璃的应力
‑
光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文)以及块圆柱体方法。
[0017]从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本专利技术的具体实施方式的目的，这些举例说明不是用来限制本专利技术的说明书或所附权利要求书的。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。
[0018]本文所揭示的碱性铝硅酸盐玻璃可离子交换至高压缩应力，其具有快的离子交换动力学和高的固有抗破坏性。先前，展现出所有这三种特性的玻璃含有大量的P2O5。本文所述的玻璃在仅有少量P2O5(<1摩尔％)或者没有添加任意P2O5的情况下，实现了全部上文所述的所需性质。
[0019]离子交换通常用于对玻璃进行化学强化。在一个具体例子中，此类阳离子源(例如，熔盐或“离子交换”浴)中的碱性阳离子与玻璃内的较小碱性阳离子发生交换，从而在靠近玻璃的表面实现处于压缩应力(CS)的层。例如，来自阳离子源的钾离子通常与玻璃内的钠离子发生交换。或者，可以通过此类离子交换将其他单价阳离子例如Ag
+
、Cu
+
或者Tl
+
等引入玻璃中。压缩层从表面延伸到玻璃内的层深度(DOL)。
[0020]图1所示是经离子交换的平坦玻璃制品的横截面示意图。玻璃制品100具有厚度t、第一表面110和第二表面112。虽然在图1所述的实施方式中，玻璃制品100显示为平坦的平面片材或板材，但是玻璃制品可具有其它构造，如三维形状或非平面构造。玻璃制品100具有第一压缩层120，该第一压缩层120从第一表面110延伸到玻璃制品100本体中的层深度d1。在图1所示的实施方式中，玻璃制品100还具有第二压缩层122，该第二压缩层122从第二表面112延伸到第二层深度d2。玻璃制品还包括从d1延伸到d2的中心区域130。中心区域130处于拉伸应力或中心张力(CT)，其平衡或者抵消了层120和122的压缩应力。第一和第二压缩层120、122的深度d1和d2保护玻璃制品100免受通过对玻璃制品100的第一和第二表面110、112的尖锐冲击造成的裂纹扩展，同时压缩应力使得裂纹渗透通过第一和第二压缩层120、122的深度d1、d2的可能性最小化。
[0021]在本文所述的玻璃中，高的Al2O3(12
‑
22摩尔％)和Na2O(11
‑
21摩尔％)的量，使得玻璃能够进行离子交换，实现高水平的压缩应力CS。在一些实施方式中，可以对本文所述的玻璃进行离子交换，以产生压缩层120、122，其具有至少约500MPa的压缩应力CS；在一些实施方式中，具有至少约700MPa的压缩应力CS；在其他实施方式中，具有至少约800MPa的压缩应力；在其他实施方式中，具有至少约900MPa的压缩应力；在其他实施方式中，具有至少约1000MPa的压缩应力；以及在其他实施方式中，具有至少约1100MPa的压缩应力。在一些实施方式中，可以对本文所述的玻璃进行离子交换，在8小时的离子交换时间内，实现至少约800MPa的压缩应力和至少约52μm的层深度。在其他实施方式中，可以对本文所述的玻璃进行离子交换，在4小时的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃，所述玻璃包括：50摩尔％至72摩尔％SiO2；12摩尔％至22摩尔％Al2O3；最高至6.5摩尔％B2O3；最高至1摩尔％P2O5；11摩尔％至21摩尔％Na2O；1.42摩尔％至3.21摩尔％K2O；最高至4摩尔％MgO；最高至5摩尔％ZnO；以及最高至2摩尔％CaO；其中：Na2O+K2O
‑
Al2O3≤2.0摩尔，以及B2O3‑
(Na2O+K2O
‑
Al2O3)>1摩尔％。2.如权利要求1所述的玻璃，其中，所述玻璃包含1.42摩尔％至2.19摩尔％K2O。3.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃基本不含TiO2、P2O5和Li2O中的至少一种。4.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃基本不含Li2O。5.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，56摩尔％≤SiO2+B2O3≤75摩尔％。6.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃包含1.49摩尔％至2.01摩尔％K2O。7.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃经过离子交换，并且维氏裂纹压痕阈值至少为9.5kgf。8.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃具有处于大于500MPa的压缩应力CS的层，所述层从所述玻璃的表面延伸到层深度DOL，其中，CS
·
DOL≥44000MPa
·
μm。9.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃基本不含As2O3和Sb2O5。10.如权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃的液相粘度至少为100千泊。11.一种玻璃，其包括：55摩尔％至62摩尔％SiO2；16摩尔％至20摩尔％Al2O3；4摩尔...

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