化學強化玻璃及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及化學強化玻璃及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)碼相機、移動電話或便攜式信息終端PDA(F*ersonal Digital Assistants)等 平板顯示裝置中，為了保護顯示器和提高美觀，進行將較薄的板狀的保護玻璃W達到比圖 像顯示部分更廣的區(qū)域的方式配置在顯示器的前面的操作。雖然玻璃的理論強度較高，但 會因受損而使強度大幅度降低，因此在要求強度的保護玻璃中，使用通過離子交換等而在 玻璃表面形成有壓應(yīng)力層的化學強化玻璃。
[0003] 伴隨著對平板顯示裝置的輕量化和薄型化的要求，要求保護玻璃本身也減薄。因 此，在保護玻璃中，為了滿足該目標而對主面(正面和背面)和端面均要求更高的強度。
[0004] 在此，作為玻璃的強度，玻璃主面的強度例如W面強度作為指標，玻璃端面的強度 例如W彎曲強度作為指標。
[0005] 為了提高化學強化玻璃的面強度、彎曲強度，已知W往在化學強化處理后實施表 面蝕刻處理(專利文獻1)。
[0006] 在此，關(guān)于玻璃的面強度，已知因玻璃中的氨（水分）的存在而使玻璃的面強度降 低(非專利文獻1、2)。
[0007] 另外，在專利文獻2、3中，提出了適合于觸控傳感器一體型強化保護玻璃的強化保 護玻璃。其內(nèi)容是通過將玻璃的組成特定化，并且對經(jīng)化學強化后的強化保護玻璃的端面 實施倒角加工、或蝕刻處理而提高強化保護玻璃的彎曲強度。
[000引現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1:日本特表2013-516387號公報
[0011 ] 專利文獻2:日本專利第4888845號公報
[0012] 專利文獻3:日本特開2011-178662號公報
[0013] 非專利文獻
[0014] 非專利文獻1: S . IT0 et. al"Crack Blunting of High-Si 1 ica Glass", Journal of the American Ceramic Society,Vol.65,No.8,(1982),368-371
[0015] 非專利文獻2:Won-Taek 化n et.al.,巧ffect of residual water in silica glass on static fatigue" Journal of Non-Crystalline Solids,127,(1991)97-104

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的問題
[0017] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):在化學強化后有時玻璃的面強度降低，其主要原因在于，因氣氛中 的水分侵入至玻璃表層而產(chǎn)生化學缺陷。另外發(fā)現(xiàn):該現(xiàn)象并不限于化學強化，在玻璃的制 造工序中也會因經(jīng)過升溫工序而產(chǎn)生。
[0018]作為除去玻璃表層的水分的方法，也考慮:通過對化學強化后的玻璃表面進行研 磨、或浸潰在氨氣酸等中而進行蝕刻處理等方法而將含有水分的層削去。但是，有可能因研 磨而使玻璃表面受損，強度反而降低。另外，在玻璃表面具有潛在損傷的情況下，在使用氨 氣酸等的蝕刻處理中，有可能使?jié)撛趽p傷擴大而產(chǎn)生因凹痕導致的外觀不良。此外，從安全 方面考慮，氨氣酸在操作時需要注意。
[0019]另外，在專利文獻2、3的加工方法中，端面的彎曲強度不充分。
[0020] 本發(fā)明的目的在于提供一種雖然進行了化學強化但是能夠有效地抑制玻璃的強 度降低且面強度、彎曲強度均優(yōu)異的化學強化玻璃。
[0021] 用于解決問題的手段
[0022] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):通過將化學強化玻璃的表層的氨濃度分布設(shè)定在特定范圍內(nèi)，且 將端面的表面粗糖度減小至特定范圍，從而使玻璃的面強度飛躍性地提高，由此完成本發(fā) 明。
[0023] 旨P，本發(fā)明為如下所述。
[0024] <1>
[0025] -種化學強化玻璃，其在表層具有通過離子交換法而形成的壓應(yīng)力層，其中，
[0026] 自玻璃的最外表面起算深度X的區(qū)域中的氨濃度Y在X = 0.1~0.4(皿)的情況下滿 足下述關(guān)系式（I)，并且，
[0027] 連接玻璃正面主面和背面主面的端面的算術(shù)平均粗糖度Ra為300nmW下，
[002引 Y = aX+b(I)
[0029] [式(I)中的各符號的含義如下所述：
[0030] Y:氨濃度m出0換算，mol/L)
[0031] X:自玻璃最外表面起算的深度(皿）
[0032] a :-0.255~-0.005
[0033] b:0.020~0.215。]
[0034] <2>
[0035] 如上述<1〉所述的化學強化玻璃，其中，所述玻璃為侶娃酸鹽玻璃、鋼巧玻璃或侶 棚娃酸鹽玻璃。
[0036] <3〉
[0037] -種化學強化玻璃的制造方法，其包括通過使玻璃接觸包含硝酸鐘的無機鹽而使 玻璃中的Na與所述無機鹽中的K進行離子交換的工序，其中，
[003引所述無機鹽包含選自由 K2CO3、化2C03、KHC03、化HC03、K3PO4、化3P04、K2SO4、化2S04、 KOH和NaOH所構(gòu)成的組中的至少一種鹽，且
[0039] 該制造方法包括：
[0040] 在所述離子交換前，對連接玻璃正面主面和背面主面的端面進行鏡面拋光的工 序；
[0041 ]在所述離子交換后對玻璃進行清洗的工序；
[0042] 在所述清洗后對玻璃進行酸處理的工序；W及
[0043] 在所述酸處理后對玻璃進行堿處理的工序。
[0044] <4〉
[0045] 如上述<3〉所述的制造方法，其中，通過在所述鏡面拋光工序中對所述端面進行拋 光而使該端面的算術(shù)平均粗糖度Ra為300nmW下。
[0046] 巧〉
[0047] -種化學強化玻璃，其為通過上述<3〉或<4〉所述的制造方法而得到的化學強化玻 璃。
[004引發(fā)明效果
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的化學強化玻璃，通過將玻璃表層的氨濃度分布設(shè)定在特定范圍內(nèi)、 W及將端面的表面粗糖度減小至特定范圍，由此可W同時大幅度提高玻璃的面強度和彎曲 強度。
[0050] 另外，根據(jù)本發(fā)明的化學強化玻璃的制造方法，可W得到同時提高了面強度和彎 曲強度的化學強化玻璃。酸處理與堿處理可W通過浸潰在溶液中而進行處理，因此在容易 應(yīng)對各種玻璃形狀或大面積的玻璃的方面、可W同時處理玻璃的兩面的方面，均是有效的。 另外，無論玻璃表面有無潛在損傷，均可W得到?jīng)]有因凹痕導致的外觀不良的化學強化玻 璃。此外，端面的鏡面拋光、酸處理、堿處理中的任一工序中均不使用氨氣酸等，因此與蝕刻 處理相比安全性較高且成本低。
【附圖說明】
[0051] 圖1為用于說明球環(huán)試驗的方法的概略圖。
[0052] 圖2為表示毛刷拋光裝置的構(gòu)成的側(cè)面圖。
[0053] 圖3(a)~(e)為表示本發(fā)明的化學強化玻璃的制造工序的示意圖。
[0054] 圖4為用于從對實施例1中所得到的化學強化玻璃的表層的氨濃度分布進行繪圖 而得到的曲線圖導出關(guān)系式(I)的說明圖。
[0055] 圖5為用于從對比較例1中所得到的化學強化玻璃的表層的氨濃度分布進行繪圖 而得到的曲線圖導出關(guān)系式(I)的說明圖。
【具體實施方式】
[0056] W下，對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明并不限定于W下的實施方案，在不脫離本 發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可W進行任意變形而實施。
[0化7] <化學強化玻璃〉
[0058] 本發(fā)明的化學強化玻璃為在表層具有通過離子交換法而形成的壓應(yīng)力層的化學 強化玻璃，其特征在于：自玻璃的最外表面起算的一定深度區(qū)域中的氨濃度滿足下述關(guān)系 式（I)，且玻璃端面的算術(shù)平均粗糖度Ra為300nmW下。
[0059] 所謂壓應(yīng)力層，是指通過使作為原料的玻璃接觸硝酸鐘等無機鹽而使玻璃表面的 Na離子與無機鹽中的K離子進行離子交換而形成的高密度層。
[0060] 本發(fā)明的化學強化玻璃的玻璃表層的氨濃度分布處于特定范圍內(nèi)。具體而言，自 玻璃的最外表面起算的深度X的區(qū)域中的氨濃度Y在X = 〇.l~〇.4(μπι)的情況下滿足下述關(guān) 系式(I)。
[0061] Y = aX+b(I)
[0062] [式(I)中的各符號的含義如下所述。
[00創(chuàng) Υ:氨濃度m出ο換算，mol/L)
[0064] X:自玻璃的最外表面起算的深度(皿）
[00化]a :-0.255 ~-0.005
[0066] b:0.020~0.215]
[0067] 關(guān)于玻璃的強度，已知因玻璃中的氨(水分）的存在而會使玻璃的強度降低，本發(fā) 明人發(fā)現(xiàn):在化學強化處理后有時強度降低，其主要原因在于，因氣氛中的水分侵入至玻璃 中而產(chǎn)生化學缺陷。另外也發(fā)現(xiàn):該現(xiàn)象并不限于化學強化，在玻璃的制造工序中也會因經(jīng) 過升溫工序而產(chǎn)生。
[006引玻璃中的氨濃度高時，氨WSi-OH的形式進入至玻璃的Si-0-Si的鍵合網(wǎng)絡(luò)中，并 將Si-0-Si的鍵切斷。認為玻璃中的氨濃度高時，Si-0-Si的鍵合被切斷的部分增多，容易產(chǎn) 生化學缺陷，而強度降低。
[0069] 上述關(guān)系式(I)在自最外表面起算的深度X = 0.1~0.4皿的區(qū)域內(nèi)成立。通過離子 交換而形成的壓應(yīng)力層的厚度雖取決于化學強化的程度，但在5~50μπι的范圍內(nèi)形成。并 且，氨在玻璃中的侵入深度取決于擴散系數(shù)、溫度和時間，除了運些W外，氨的侵入量也受 氣氛中的水分量影響。
[0070] 化學強化后的氨濃度在最外表面最高，并朝向未形成壓應(yīng)力層的深部(主體)緩緩 降低。上述關(guān)系式（I)規(guī)定了該降低情況，但在最外表面(Χ = 〇皿)中，有可能因經(jīng)時變質(zhì)而 使水分濃度發(fā)生變化，因此設(shè)定為在認為無該影響的近表面(Χ = 〇.1