具有高裂縫引發(fā)閾值的離子可交換玻璃的制作方法
【專利說明】具有高裂縫引發(fā)閾值的離子可交換玻璃
[0001] 相關申請案的交叉引用
[0002] 本申請案根據(jù)專利法35U. S. C§ 119主張2013年9月13號提出申請的美國臨時申請 案第61/877492號的權利，所述申請案的內容為本案的依據(jù)且所述申請案全文以引用方式 并入本文中。
【背景技術】
[0003] 本公開案涉及抗損壞玻璃。更具體來說，本公開案涉及能通過浮法工藝形成為片 的抗損壞玻璃。甚至更具體來說，本公開案涉及視情況通過離子交換強化的抗損壞含硼玻 璃。

【發(fā)明內容】

[0004] 提供堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述堿硼鋁硅酸鹽玻璃在經(jīng)強化時抵抗因為劇烈沖擊導 致的損壞且能夠進行快速離子交換。玻璃包含Si0 2、Al203、B203及堿性氧化物的組合，且當玻 璃經(jīng)離子交換時具有至少約12kgf的維氏壓痕裂縫引發(fā)載荷。
[0005] 因此，一個方面包含堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述堿硼鋁硅酸鹽玻璃包含：
[0006] 約60至約70莫耳％的51〇2
[0007] 約8至約13莫耳％的厶12〇3
[0008] 約9至約15莫耳％的82〇3
[0009] 約2至約8莫耳％的]\%0
[0010] 約8至約13莫耳％的]?2〇。
[0011] 在一些實施例中，M2O包含Na2〇。在一些組成物中，玻璃不含磷酸鹽或基本上不含磷 酸鹽。
[0012] 另一方面包含堿硼鋁硅酸鹽玻璃，所述堿硼鋁硅酸鹽玻璃包含：
[0013] 約62至約69莫耳％的51〇2
[0014] 約9至約12莫耳％的六12〇3
[0015] 約10至約14莫耳％的82〇3
[0016] 約3至約7莫耳％的]\%0
[0017] 約9至約12莫耳％的恥2〇。
[0018] 在一些組成物中，玻璃不含磷酸鹽或基本上不含磷酸鹽。在一些組成物中，以上堿 鋁硅酸鹽玻璃在410°C下具有至少約2.4X10_ 1()cm2/s的鉀/鈉相互擴散系數(shù)。在一些實施例 中，以上玻璃具有約550°C至約625°C的退火點。在一些實施例中，玻璃可具有約500°C至約 575°C的應變點。在一些情況下，以上玻璃具有約780°C至約870°C的軟化點。玻璃在1300°C 下可具有小于1〇4泊的黏度。此外，以上玻璃可具有約2.320至約2.380的密度。以上玻璃的 一些示例性實施例可具有約55至約75 X 10_7/°C的熱膨脹系數(shù)CTE2(rc-3(xrc。
[0019] 在一些實施例中，以上堿鋁硅酸鹽玻璃經(jīng)離子交換至至少約10μπι、20μπι或30μπι的 層深度。在一些實施例中，玻璃具有自玻璃的表面延伸至層深度的壓縮層，且其中壓縮層在 至少約300MPa的壓縮應力之下。在一些實施例中，以上經(jīng)離子交換的玻璃具有至少約7kgf 的維氏壓痕裂縫引發(fā)載荷。在一些實施例中，玻璃具有至少約12kgf的維氏壓痕裂縫引發(fā)載 荷。在一些實施例中，以上經(jīng)離子交換的玻璃具有約12kgf至約45kgf的維氏壓痕裂縫引發(fā) 載荷。
[0020] 另一方面包含一種方法，所述方法包含通過使玻璃組成物在錫浮浴上浮動來制造 玻璃片，所述玻璃組成物包含：
[0021] 約60至約70莫耳％的51〇2
[0022] 約8至約13莫耳％的六1203
[0023] 約9至約15莫耳％的出03
[0024] 約2至約8莫耳％的]\%0
[0025] 約8至約13莫耳％的跑0，
[0026] 或
[0027] 約62至約69莫耳％的3;[02
[0028] 約9至約12莫耳％的六1203
[0029] 約10至約14莫耳％的出03
[0030] 約3至約7莫耳％的]\%0
[0031] 約9至約12莫耳％的他2〇。
[0032] 在一些實施例中，M20包含Na20。在一些組成物中，玻璃不含磷酸鹽或基本上不含磷 酸鹽。在一些組成物中，以上堿鋁硅酸鹽玻璃在410°C下具有至少約2.4Xl(T1()Cm2/ S的鉀/ 鈉相互擴散系數(shù)。在一些實施例中，以上玻璃具有約550°C至約625°C的退火點。在一些實施 例中，玻璃可具有約500°C至約575°C的應變點。在一些情況下，以上玻璃具有約780°C至約 870°(：的軟化點。玻璃在1300°(：下可具有小于10 4泊的黏度。此外，以上玻璃可具有約2.320 至約2.380的密度。以上玻璃的一些示例性實施例可具有約55至約75 X10_7/°C的熱膨脹系 數(shù) CTE2(TC-300"C。
[0033] 在一些情況下，工藝進一步包含使以上玻璃經(jīng)受后形成熱處理，所述后形成熱處 理包含以約150-350 °C /min的速率將玻璃冷卻至室溫(約25 °C)。
[0034] 工藝可進一步包含離子交換玻璃片至至少約10μπι、20μπι或30μπι的層深度。在一些 情況下，在大于375°C下于ΚΝ03浴中對玻璃進行離子交換大于4小時、8小時或16小時。
[0035] 上文所述的玻璃可具有自玻璃的表面延伸至層深度的壓縮層，且其中壓縮層在至 少約300、400、500或600MPa的壓縮應力之下。在一些實施例中，以上經(jīng)離子交換的玻璃具有 至少約7kgf、12kgf或15kgf的維氏壓痕裂縫引發(fā)載荷。通過以上工藝形成的一些經(jīng)離子交 換的玻璃具有約12kgf至約45kgf的維氏壓痕裂縫引發(fā)載荷。
[0036] 所述及其它方面、優(yōu)勢及顯著特征將自以下詳細描述、隨附圖式及所附專利要求 書變得顯而易見。
[0037]附圖簡要說明
[0038]圖1圖示表1中的玻璃的高溫黏度。圖示為100的浮法工藝窗是由錫蒸氣壓、最高熱 容量及玻璃形成黏度確定的。
[0039] 圖2A至圖2C呈現(xiàn)顯示表1中所列出的玻璃在410°C下離子交換4小時、8小時及16小 時之后的平均D0L與CS值關系的資料。對經(jīng)退火玻璃及在高于退火點的20°C及60°C下經(jīng)不 良活化(fictivated)的玻璃執(zhí)行離子交換。
[0040] 圖3A至圖3C呈現(xiàn)顯示表1中的玻璃組成物的維氏壓痕閾值性能的數(shù)據(jù)。在410°C下 對玻璃進行離子交換達4小時、8小時及16小時。對經(jīng)退火玻璃及在高于退火點的20 °C及60 °(：下經(jīng)不良活化的玻璃執(zhí)行離子交換。
【具體實施方式】
[0041] 在以下詳細描述中，可闡述許多特定細節(jié)以便提供對本發(fā)明的實施例的透徹理 解。然而，熟悉這項技術的人員將清楚本發(fā)明的實施例何時可在無所述特定細節(jié)中的一些 或全部的情況下得以實踐。在其它情況中，可不詳細描述熟知的特征或工藝以免對本發(fā)明 的不必要模糊。另外，相似或相同元件符號可用以表示共同或類似要素。此外，除非另有定 義，如本發(fā)明所屬領域的一般技術人員通常所理解，本文中所使用的所有技術及科學術語 具有相同意義。在有沖突的情況下，將以本說明書(包括本文中的定義)為準。
[0042] 盡管其它方法可用于本發(fā)明的實踐或測試，但本文中描述某些合適的方法及材 料。
[0043] 公開材料、化合物、組成物及組份，所述材料、化合物、組成物及組份可用于、可共 同用于、可準備用于所公開方法及組成物或為所公開方法及組成物的實施例。本文公開這 些材料及其它材料，且應理解，當公開這些材料的組合、子集、相互作用、群組等而可能未具 體引用所述化合物中的每一、各種、個別及共同組合及排列時，本文特別涵蓋及描述每一 者。
[0044] 因此，若公開一類取代物A、B及C且公開一類取代物D、E及F以及組合實施例A-D的 實例，則個別地及共同地涵蓋每一者。因此，在此實例中，特別涵蓋組合A-E、A-F、B-D、B-E、 B-F、C-D、C-E及C-F中的每一組合且應將每一組合視為自A、B及/或C的公開內容、D、E及/或F 的公開內容以及示例性組合A-D的公開內容公開。同樣，也具體地涵蓋及公開所述材料中的 任何子集或組合。因此，舉例來說，特別地涵蓋A-E、B-F及C-E的子群組，且應將所述子群組 視為自A、B及/或C的公開內容、D、E及/或F的公開內容以及示例性組合A-D的公開內容公開。 這個概念適用于本公開案的所有方面，包括(但不限于)組成物的任何組份及制造及使用所 公開組成物的方法中的步驟。更具體來說，將本文所給定的示例性組成物范圍視為本說明 書的部分，且進一步視為向本文中的范圍的特定包含提供在各方面相當?shù)氖纠詳?shù)值范圍 端點，且特別地涵蓋及公開所有