具有高压缩应力的可离子交换玻璃制造技术

一种具有高压缩应力层的铝硅酸盐玻璃制品。所述玻璃制品包括至少约50摩尔%SiO2和至少约11摩尔%Na2O，且具有处于至少约900MPa压缩应力下的层，以及从该玻璃制品的表面延伸进入该玻璃的层深度为至少约30微米。还提供一种制备这种玻璃制品的方法。所述玻璃优选包含至少50摩尔％SiO2、7摩尔%-26摩尔%Al2O3；0摩尔%-9摩尔%B2O3；11摩尔%-25摩尔%Na2O；0摩尔%-2.5摩尔%K2O；0摩尔%-8.5摩尔%MgO；以及0摩尔%-1.5摩尔%CaO。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高压缩应力的可离子交换玻璃相关申请交叉参考本申请根据35U.S.C.§ 119要求2011年7月I日提交的美国临时申请登记N0.61/503,734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。背景本专利技术涉及一种玻璃制品。更具体的，本专利技术涉及一种铝硅酸盐玻璃制品，该制品具有处于压缩应力下的外层。当用于如显示器或电子装置如电视、电话和娱乐装置的护罩玻璃的应用中使，有时通过热学或化学手段强化玻璃。这种强化通常涉及在玻璃的表面创建处于压缩下的层。该层防止由物体对玻璃的冲击引起的裂纹扩散至玻璃的本体，进而导致断裂和/或破裂。这种化学强化的手段之一是离子交换。在离子交换中，玻璃经历应力松弛。可通过降低实施离子交换的温度来减轻这种应力松弛。但是，降低温度会降低发生离子交换的速率和深度，以至于这种温度降低是不实际的。在离子交换前退火玻璃趋于增加压缩应力，但也会降低离子交换速率。概述 提供了一种具有高压缩应力层的铝硅酸盐玻璃制品。所述玻璃制品包括至少约50摩尔％Si02和至少约11摩尔％Na20，且包括处于至少约900MPa压缩应力下的层，以及从该玻璃制品的表面延伸进入该玻璃的层深度为至少约30微米。还提供一种制备这种玻璃制品的方法。因此，本专利技术的一方面是提供一种玻璃制品，该玻璃制品包括表面、处于压缩应力下且从该表面延伸到层深度的层。所述玻璃制品包括至少约50摩尔％Si02和至少约11摩尔％Na20。所述压缩应力至少为约900MPa，层深度至少为约30微米。本专利技术的第二方面是提供一种铝硅酸盐玻璃，其包括SiO2, Na2O, Al2O3,以及 B2O3, K2O, MgO 和 ZnO 中的至少一种，其中-340+27.1 ? Al2O3 - 28.7 ? B203+15.6 ? Na2O -61.4 ? K20+8.1 ? (MgO+ZnO)≥0 摩尔 ％。本专利技术的第三方面是提供一种玻璃制品，其包括表面、处于压缩应力下且从该表面延伸到层深度的层，其中所述压缩应力至少为约900MPa，层深度至少为约30微米，且其中所述层通过在温度最高至约410°C的浴中离子交换该玻璃制品最多至约16小时来形成。本专利技术第四方面提供一种铝硅酸盐玻璃。所述铝硅酸盐玻璃包含:至少约50摩尔％Si02 ;约I摩尔％ —约26摩尔％A1203 ；0摩尔％ —约9摩尔％B203 ;约11摩尔％ —约25摩尔％Na20 ；0摩尔％ —约2.5摩尔％K20 ；0摩尔％ —约8.5摩尔％MgO ；以及0摩尔％ —约1.5摩尔 ％CaO，其中-340+27.1.Al2O3 - 28.7.B203+15.6.Na2O - 61.4 *K20+8.1 ? (MgO+ZnO)≥0摩尔％。本专利技术的第五方面是提供一种制备玻璃制品的方法，该玻璃制品包括处于压缩应力下的层，该层从所述玻璃制品的表面延伸到层深度。该方法包括:提供一种铝硅酸盐玻璃制品，其包括至少约50摩尔％Si02和至少约11摩尔％Na20 ;在温度最高至约410°C的浴中离子交换该铝硅酸盐玻璃制品最多至约16小时来形成所述层，其中所述层处于至少为约900Mpa的压缩应力下且所述层深度至少为约30微米。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。附图简述图1是玻璃制品的截面示意图；图2是I种市售玻璃和2种本文所述的玻璃的失效负载的图表；以及图3是制备铝硅酸盐玻璃制品的方法的流程图。详细描述 在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”，或者“一(个/种)或多(个/种)”。[0021 ] 从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解图示是为了描述本专利技术的【具体实施方式】，这些图示不构成对本专利技术的内容或权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的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性方式显/Jn o在一种实施方式中，提供了一种铝硅酸盐玻璃制品(本文中也称为一种“玻璃制品”或“玻璃”)。该玻璃制品包括处于压缩应力下的层(本文中也称为“压缩层”)，该层从所述玻璃制品的表面延伸到该玻璃制品中的层深度。所述压缩应力(CS)至少为900MPa，且层深度至少为30微米。图1显不了一种玻璃制品的截面不意图。玻璃制品100包括厚度t、第一表面110和第二表面112。在一些实施方式中，玻璃制品的厚度t最多为约I毫米。虽然图1所述的实施方式中，玻璃制品100是平坦的平面片或板，但玻璃制品可具有其它的构造如三维形状或非平面构造。玻璃制品100包括第一压缩层120，该第一压缩层120从第一表面110延伸到在该玻璃制品100本体中的层深度屯。在图1所示的实施方式中，玻璃制品100还包括第二压缩层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Cl1延伸到d2的中央区域130。中央区域130处于拉伸应力或中央张力(CT)下，其平衡或抵消层120和122的压缩应力。第一和第二压缩层120、122的30微米厚度Clpd2保护该玻璃制品100，以免通过对玻璃制品100的第一和第二表面112的尖锐冲击造成的裂纹扩展，同时至少约900MPa的压缩应力最小化了裂纹穿透第一和第二压缩层120、122的30微米厚度(I1, d2的可能性。本文所述的该玻璃的更高的压缩应力导致了更高的强度和耐损坏性。图2比较了本文所述的2种组成的玻璃的I毫米厚的样品所测的失效负载与市售玻璃(康宁(Corning)2317玻璃)的I毫米厚的样品所测的失效负载。该市售玻璃(图2中的a)的压缩应力为798MPa且层深度为50微米，而本文所述的2种玻璃(图2中的b和c)的压缩应力分别为1012MPa和1423MPa，且厚度分别为47微米和55微米。对于抛光玻璃(图2中的组1)，更高的压缩应力(b和c)具有比市售玻璃(a)更高的失效负载。在5psi下用SiC摩擦之后(组2),压缩应力最高的玻璃(C)显示了 2倍以上(a factor of2greater)的失效负载，表明本专利技术的改善的耐损坏性和数值。可通过离子交换该玻璃制品来形成该玻璃制品的所述压缩层(或多层)。在一种【具体实施方式】中，通过将该玻璃制品浸没在主要包括硝酸钾(KNO3)的熔盐浴中来实施离子交换。所述离子交换浴还可包括最多为约0.6摩尔％以及在一些实施方式中，最多为约0.2摩尔％的硝酸钠(NaNO3)。如本文所使用，术语“主要包括”指在该熔盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃制品，所述玻璃制品具有表面、处于压缩应力下且从该表面延伸到层深度的层，其中所述压缩应力至少为900Mpa且层深度至少为30微米，以及所述玻璃制品包括至少50摩尔%SiO2和至少11摩尔%Na2O。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.01 US 61/503,7341.一种玻璃制品，所述玻璃制品具有表面、处于压缩应力下且从该表面延伸到层深度的层，其中所述压缩应力至少为900Mpa且层深度至少为30微米，以及所述玻璃制品包括至少50摩尔%Si02和至少11摩尔%Na20。2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品还包括Al2O3,以及B2O3,K2O, MgO 和 ZnO 中的至少一种，以及其中-340+27.1 ? Al2O3 - 28.7 ? B203+15.6 ? Na2O -61.4 ? K20+8.1 ? (MgO+ZnO)≥ 0 摩尔 ％。3.如权利要求1或2所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品包括:7摩尔％-26摩尔％A1203 ;0摩尔％-9摩尔％B203 ;11摩尔％_25摩尔％Na20 ;0摩尔％_2.5摩尔％K20 ；0摩尔％-8.5摩尔％MgO ；以及0摩尔％-1.5摩尔％CaO。4.如权利要求2所述的玻璃制品，其中，-5摩尔％≤Na2CHK2O-MgO-ZnO ≤ 4摩尔％。5.如权利要求4所述的玻璃制品，其中，0摩尔％≤ Na2CHK2O-MgO - ZnO06.如权利要求2-5任一项所述的玻璃制品，其中，Si02+Al203+B203+Na20+K20+Mg0+Zn0≥95摩尔％。7.如权利要求2-6任一项所述的玻璃制品，其中，Na20+Al203+Mg0+Zn0>25摩尔％。8.如前述权利要求任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品是离子交换的。9.如前述权利要 求任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品的厚度最多为I毫米。10.如前述权利要求任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品基本上不含Li02。11.如前述权利要求任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品还包括至少I种澄清剂。12.如权利要求11所述的玻璃制品，其中，所述至少一种澄清剂选自下组:F，Cl，Br，I，As2O3, Sb2O3, CeO2, SnO2 及其组合。13.如前述权利要求任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品还包括ZrO2,TiO2,V2O3, Cr2O3, Co3O4,和 Fe2O3 中的至少一种。14.一种铝硅酸盐玻璃，其包括SiO2, Na2O, Al2O3,以及B2O3, K2O, MgO和ZnO中的至少一种，其中-340+27.1 ? Al2O3 - 28.7 ? B203+15.6 ? Na2O - 61.4 ? K20+8.1 ? (MgO+ZnO)≥ 0 摩尔％。15.如权利要求14所述的铝硅酸盐玻璃，其中，所述铝硅酸盐玻璃包括表面、处于压缩应力下且从该表面延伸到层深度的层，其中所述压缩应力至少为900MPa，层深度至少为30微米。16.如权利要求14或15所述的铝硅酸盐玻璃，其中，所述铝硅酸盐玻璃是离子交换的。17.如权利要求14-16中任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，所述铝硅酸盐玻璃包括:7摩尔%-26摩尔%A1203 ;0摩尔%-9摩尔%B203 ;11摩尔%_25摩尔%Na20 ;0摩尔%-2.5摩尔%K20 ；0摩尔%-8.5摩尔%MgO ；以及0摩尔%-1.5摩尔％CaO。18.如权利要求14-17任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，-5摩尔 ％ ( Na2CHK2O-MgO-ZnO ≤ 4 摩尔 ％。19.如权利要求18所述的铝硅酸盐玻璃，其中，Na2CHK2O-MgO- ZnO ^ 0摩尔％。20.如权利要求14-19任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，Si02+Al203+B203+Na20+K20+Mg0+Zn0≥95摩尔％。21.如权利要求14-20任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，Na20+Al203+Mg0+Zn0>25摩尔％。22.如权利要求14-21任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，所述铝硅酸盐玻璃的厚度最多至I毫米。23.如权利要求14-22任一项所述的玻璃，其中，所述玻璃基本上不含Li02。24.如权利要求14-23任一项所述的铝硅酸盐玻璃，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·德内卡，A·J·艾利森，J·C·莫罗，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：