具有高断裂韧度的可离子交换玻璃制造技术

玻璃组合物包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3。玻璃表征为关系式Al2O3‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高断裂韧度的可离子交换玻璃
[0001]本申请要求2020年11月30日提交的美国临时申请系列第63/119,034号的优先权权益，本文以其内容作为基础并将其全文通过引用结合于此。
[0002]背景


[0003]本说明书大体上涉及适合用作电子装置的覆盖玻璃的玻璃组合物。更具体来说，本说明书涉及可以形成用于电子装置的覆盖玻璃的可离子交换玻璃。

技术介绍

[0004]便携式装置(例如，智能手机、平板、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机)的移动特性使得这些装置特别容易遭受意外跌落到硬表面(例如，地面)上。这些装置通常结合了覆盖玻璃，所述覆盖玻璃可能在受到硬表面冲击之后变得受损。在许多这些装置中，覆盖玻璃起到显示屏覆盖的作用，并且可能结合了触摸功能性，从而当覆盖玻璃受损时，装置的使用受到负面影响。
[0005]当相关的便携式装置跌落到硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要失效模式。一种模式是挠性失效，这是由于当装置受到来自硬表面的撞击时的动态负荷时，玻璃弯曲所导致的。另一种模式是锋利接触失效，这是由于向玻璃表面引入了破坏所导致的。粗糙硬表面(例如，沥青、花岗石等)撞击玻璃会导致玻璃表面中的锋利压痕。这些压痕变成玻璃表面中的失效点位，由此可能建立起裂纹并发生扩展。
[0006]通过涉及在玻璃表面中诱发压缩应力的离子交换技术可以使得玻璃对于挠性失效更具有抗性。然而，经过离子交换的玻璃对于动态锋利接触仍然是易受损的，这是由于玻璃与锋利物体接触中的局部压痕所导致的高应力集中引起的。
[0007]玻璃制造商以及手持式装置制造商持续地努力改善手持式装置对于锋利接触失效的抗性。解决方案从覆盖玻璃上的涂层到当装置掉落到硬表面上的时候防止覆盖玻璃受到硬表面直接撞击的斜面。然而，由于美观和功能性要求的限制，完全防止覆盖玻璃不受到硬表面的撞击是非常困难的。
[0008]还希望便携式装置尽可能得薄。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，还希望玻璃的机械特性允许其通过能够制造薄玻璃制品(例如，薄玻璃片)的工艺形成。
[0009]因此，存在对于这样的玻璃的需求，所述玻璃可以通过例如离子交换进行强化，并且具有允许将它们形成为薄玻璃制品的机械性质。

技术实现思路

[0010]根据方面(1)，提供了一种玻璃。玻璃包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≥2摩尔％。
[0011]根据方面(2)，提供了方面(1)的玻璃，其包含大于或等于9摩尔％Li2O。
[0012]根据方面(3)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含小于或等于16摩尔％Li2O。
[0013]根据方面(4)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于4摩尔％Y2O3。
[0014]根据方面(5)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含小于或等于10摩尔％Y2O3。
[0015]根据方面(6)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。
[0016]根据方面(7)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。
[0017]根据方面(8)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≥6摩尔％。
[0018]根据方面(9)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≤10摩尔％。
[0019]根据方面(10)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。
[0020]根据方面(11)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。
[0021]根据方面(12)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.90MPa√m的K
1C
。
[0022]根据方面(13)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.95MPa√m的K
1C
。
[0023]根据方面(14)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于0.240的泊松比。
[0024]根据方面(15)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于96GPa的杨氏模量。
[0025]根据方面(16)，提供了方面(1)至前述方面中任一项的玻璃，其包括大于或等于38GPa的剪切模量。
[0026]根据方面(17)，提供了一种方法。方法包括：在熔盐浴中对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包括从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层以及中心张力区域，以及基于玻璃的基材包括方面(1)至前述方面中任一项的玻璃。
[0027]根据方面(18)，提供了方面(17)的方法，其中，熔盐浴包含NaNO3和KNO3。
[0028]根据方面(19)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于75重量％KNO3。
[0029]根据方面(20)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于95重量％KNO3。
[0030]根据方面(21)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含小
于或等于25重量％NaNO3。
[0031]根据方面(22)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于5重量％NaNO3。
[0032]根据方面(23)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，熔盐浴的温度大于或等于430℃至小于或等于470℃。
[0033]根据方面(24)，提供了方面(17)至前述方面中任一项的方法，其中，离子交换延续的时间段是大于或等于4小时至小于或等于24小时。
[0034]根据方面(25)，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包括：从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层；中心张力区域；以及基于玻璃的制品的中心处的组成，其包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2，大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3，大于或等于8摩尔％Li2O，以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≥2摩尔％。
[0035]根据方面(26)，提供了方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种玻璃，其包含：大于或等于50摩尔％至小于或等于60摩尔％SiO2；大于或等于6摩尔％至小于或等于30摩尔％Al2O3；大于或等于8摩尔％Li2O；以及大于或等于2.5摩尔％Y2O3，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≥2摩尔％。2.如权利要求1所述的玻璃，其包含大于或等于9摩尔％Li2O。3.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含小于或等于16摩尔％Li2O。4.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于4摩尔％Y2O3。5.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含小于或等于10摩尔％Y2O3。6.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于54摩尔％至小于或等于58摩尔％SiO2。7.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包含大于或等于24摩尔％至小于或等于28摩尔％Al2O3。8.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≥6摩尔％。9.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，Al2O3‑
Li2O
‑
Y2O3≤10摩尔％。10.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，玻璃基本不含Na2O、CaO、MgO和ZnO。11.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其中，玻璃基本不含除了SiO2、Al2O3、Li2O和Y2O3以外的组分。12.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.90MPa√m的K
1C
。13.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.95MPa√m的K
1C
。14.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于0.240的泊松比。15.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于96GPa的杨氏模量。16.如权利要求1至前述权利要求中任一项所述的玻璃，其包括大于或等于38GPa的剪切模量。17.一种方法，其包括：在熔盐浴中对基于玻璃的基材进行离子交换以形成基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包括从基于玻璃的制品的表面延伸到压缩深度的压缩应力层以及中心张力区域，以及基于玻璃的基材包括前述权利要求中任一项所述的玻璃。18.如权利要求17所述的方法，其中，熔盐浴包含NaNO3和KNO3。
19.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于75重量％KNO3。20.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于95重量％KNO3。21.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含小于或等于25重量％NaNO3。22.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴包含大于或等于5重量％NaNO3。23.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，熔盐浴的温度大于或等于430℃至小于或等于470℃。24.如权利要求17至前述权利要求中任一项所述的方法，其中，离子交换延续大于或等于4小时至小于或等于24小时的时间段。25.一种基于玻璃的制品，其包括：从基于玻璃的制品的表面延伸到...

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