抗冲击损伤玻璃片制造技术

一种包含至少一个化学蚀刻表面以及退火表面压缩层的抗冲击损伤玻璃片，所述玻璃片具有高标准落球失效高度和高断裂强度挠曲模量，适用于为消费电子视频显示设备提供抗损伤玻璃防护片，通过对薄玻璃片进行表面退火和表面蚀刻组合处理来提供，以改善强度，同时保持视频显示应用所需的光学玻璃片性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的产品和方法一般涉及强化玻璃片，更具体地涉及对挠曲应变和冲击损伤具有高抵抗力的玻璃片。
技术介绍
用于包括移动电话、PDA、桌面式计算机、膝上型计算机和上网本计算机在内的消 费电子设备以及LCD和等离子电视机的防护玻璃片在目前的需求很旺。这些设备的设计者、生产者和终端使用者对这种玻璃片非常看重的性能特点包括厚度薄、表面强度高、抗刮擦，并且对挠曲应变和冲击损伤具有高抵抗力。对于防护玻璃片抗冲击损伤如破裂或破碎的性能，普遍接受的评价方法包括标准化挠曲(弯曲)应变和落球(抗冲击)试验。落球试验非常苛刻，甚至在单条商业防护玻璃片产品线上，若对玻璃质量未实施严格控制，落球试验也会揭示出宽范围的抗冲击损伤性。因此，落球失效性能结果的窄分布与高落球高度下的抗破裂性一样重要。虽然落球试验广泛用于系统水平和个体水平的测试，但是影响落球性能的玻璃属性是复杂的。例如，在增加落球高度和/或减小防护玻璃片厚度或强度的情况下，一般会预见并观察到失效率升高，但对于制造来源相同、标称厚度相同、弯曲强度相等的玻璃片，在单一落球高度下的失效率的变化仍然是主要的问题。此外，能非常有效地提高片状玻璃的抗落球冲击破裂性的玻璃强化方法还是会生产出这样的玻璃，这种玻璃在为评价玻璃断裂强度的弯曲模量的挠曲试验中表现出来的强度变化非常大。例如，在为改善抗冲击损伤性而经过预处理的名义上相同的玻璃样品上进行双轴或环套环挠曲强度试验时，会产生变化非常大的挠曲强度结果。
技术实现思路
根据本专利技术，通过对玻璃表面进行化学处理，提供明显改善的双轴挠曲强度和抗冲击损伤性，解决了薄玻璃片中表面强度变化的问题。因此，包含经过处理的薄防护玻璃片的消费电子设备，特别是用于LCD和等离子电视机显示屏乃至手持式电子设备的大面积防护玻璃片，对使用中会遇到的冲击和挠曲应力导致的破裂显示出改进极大且更均衡的抵抗力。因此，一方面，本专利技术提供了抗冲击损伤的玻璃片，所述玻璃片包含至少一个经回火和化学蚀刻的表面，其标准128g落球失效高度至少为120cm。为了提供这种性能，玻璃片包含深度至少为8μπι的表面压缩层，表面压缩应力水平至少为200MPa。在具体的实施方式中，本专利技术提供了抗损伤的薄铝硅酸盐玻璃片，所述玻璃片包含至少一个经化学蚀刻的压缩应力表面，其中表面的压缩应力水平至少为400MPa，表面压缩层深度(DOL)至少为15 μ m。在又一个的实施方式中，本专利技术提供了抗损伤的薄碱金属铝硅酸盐玻璃片，所述玻璃片包含至少一个经化学蚀刻的压缩应力表面，其中表面的压缩应力水平至少为400MPa，表面压缩层深度(DOL)至少为30 μ m。化学蚀刻表面可以是酸蚀刻表面。在落球试验中发现，具有这些特性的酸蚀刻薄碱金属铝硅酸盐玻璃片的标准落球失效高度至少为140cm，或者甚至至少为180cm，并且在更高水平的表面压缩和压缩层深度下观察到失效高度在300cm的范围内。出于本专利技术的目的，薄玻璃片是厚度不超过2_的玻璃片。碱金属铝硅酸盐玻璃片是指由这样的玻璃组成的玻璃片，所述玻璃主要(超过总重量的50%)由二氧化硅和氧化铝组成，包含足够多的可交换碱金属，以便通过在低于玻璃应变点的温度下进行的离子交 换强化(化学回火)形成超过500MPa的表面压缩应力。本专利技术所揭示的抗损伤玻璃片的特别重要的实施方式包括均匀厚度不超过I. 5mm，或者甚至不超过I. Omm的碱金属铝硅酸盐玻璃片。对于这些实施方式，玻璃片表面通常包含层深(DOL)至少约为30 μ m、或者甚至至少约为40 μ m的表面压缩层，表面压缩层内的玻璃片表面压缩应力水平至少约为500MPa，或者甚至至少约为600MPa。另一方面，本专利技术提供了包含强化玻璃防护片的视频显示设备，其中玻璃防护片具有O. 2-2mm的厚度、碱金属铝硅酸盐组成和至少一个包含化学蚀刻表面的表面压缩层。本专利技术包括这样的实施方式，其中表面压缩层包含酸蚀刻表面，具有至少约30 μ m的深度和至少500MPa的表面应力水平。本专利技术还包括这样的实施方式，其中至少在玻璃防护片的后表面或非暴露表面上提供包含酸蚀刻表面的表面压缩层。又一方面，本专利技术提供了制备强化玻璃片的方法，所述方法包括以下步骤(i)对玻璃片的至少一个表面进行退火处理，在其上形成压缩表面层；以及(ii)使所述玻璃片的至少一个表面接触化学蚀刻介质，如酸性蚀刻介质，从其上除去微小厚度的玻璃表面层。在所揭示的方法的具体实施方式中，使所述玻璃片的至少一个表面接触化学蚀刻介质的步骤在有效的温度下进行有效的时间，从玻璃片上除去不超过4 μ m的表面玻璃，或者甚至不超过2 μ m的表面玻璃。在所揭示的方法的范围内，特别包括这样一些实施方式，其中玻璃片的组成是碱金属铝硅酸盐，对要退火和蚀刻的玻璃片进行预选，使其具有至少一个基本上没有深度超过约2 μ m的表面瑕疵的表面。对于以碱金属铝硅酸盐玻璃作为起始玻璃片的情况，退火处理可选自热退火和化学退火，蚀刻介质可以是包含含氟化合物的水性介质。附图说明下面结合附图进一步描述本专利技术的产品和方法，其中图I是表示第一组玻璃片样品的标准落球试验数据的图示；图2是表示第二组玻璃片样品的标准落球试验数据的图示；图3是表示两组玻璃片样品的标准双轴挠曲强度数据的图示；图4是具有瑕疵表面的玻璃样品的玻璃挠曲强度与瑕疵深度的关系曲线图5是表示三组强化玻璃片样品的标准双轴挠曲强度数据的图示；图6是表示两组强化玻璃片样品的四点弯曲法挠曲强度数据的图示；以及图7是包含强化玻璃防护片的视频显示设备的侧视横截面示意图。具体实施例方式虽然本专利技术提供的方法和产品可应用于许多产品以及产品制造 方法，但它们可特别有利地用来制造防护玻璃片，用于消费电子设备所包含的显示器。因此，下面陈述的那些产品和方法的具体例子和实施方式可参考这种防护玻璃进行描述，尽管所揭示的方法和产品的使用并不受此限制。经过离子交换强化的铝硅酸盐玻璃用于许多消费电子设备的显示器防护玻璃应用，这些应用需要高表面强度和高表面抗损性。然而，目前这些离子交换强化玻璃片显示出有限的抗冲击损伤性和/或抗挠曲应力失效性，或者至少不利地表现出可变的抗冲击损伤性和/或抗挠曲应力失效性。这是一个特别重要的问题，因为消费电子设备的种类和数量越来越多，并且这种设备的使用环境越来越恶劣。研究发现，化学退火(离子交换)处理和对玻璃防护片表面的简单酸处理的综合运用，可显著改善薄铝硅酸盐玻璃片的抗冲击损伤性，这从更高、更均衡的标准落球试验结果可以看出。出于本文描述的目的，标准落球试验是这样一种试验，其中使标准尺寸和重量的球，即直径为31. 75mm、重量为128g的不锈钢球反复从逐渐增大的高度掉落到外尺寸为50x50mm的方形玻璃片样品上，直到玻璃片样品发生破裂。在一些情况下，为改善薄的退火玻璃片的表面精整度而进行的常规机械精整程序可提高对落球冲击的抵抗力。然而，还没有单一的机械方法能一致有效地用于各种玻璃组成和/或各种玻璃形状。机械精整也没有减小瑕疵形状以及缺陷尺寸和形状对玻璃的抗冲击性或挠曲强度的随机影响。包括使玻璃片的一个或两个表面接触酸性玻璃蚀刻介质的化学表面处理方法较为通用，可方便地调整用于多数玻璃，可方便地应用于平整或复杂的防护玻璃片几何特性。还发现它能有效减小强度变化，甚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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