具有改善的幸存能力的强化玻璃制品制造技术

本发明专利技术的实施方式涉及具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层的强化玻璃制品，其中，t≤1mm(1000μm)，所述内部区域处于中心张力CT(单位为MPa)之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域，且在所述强化玻璃制品内部从所述强化玻璃制品的表面延伸至层深度DOL(单位为μm)处，所述强化玻璃制品处于表面压缩应力CSS(单位为MPa)之下，且所述强化玻璃制品为包含0～5摩尔％的Li2O和至少3摩尔％的Al2O3的碱金属铝硅酸盐玻璃制品，且所述DOL≥90μm，CSS/DOL的比值≥2.5MPa/μm。

Reinforced glass product with improved survival ability

Embodiments of the present invention relates to a thickness of T, the internal region and at least one compressive stress layer reinforced glass products, including T, 1mm (1000 m), the internal region of the tension at the center of CT (MPa), the at least one compressive stress layer adjacent the interior in the region, and strengthen the internal glass products from the surface strengthening glass products and extending to the depth of DOL (unit m), the glass products in the surface compressive stress of CSS (MPa), and the reinforced glass product containing 0 ~ 5 mol% Li2O and at least 3 mol% of Al2O3 alkali metal aluminosilicate glass products, and the DOL of more than 90 m, the ratio of CSS/DOL over 2.5MPa/ M.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请依据35U.S.C.要求2014年2月24日提交的美国临时申请序列号61/943758的优先权，本申请以其内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。背景本专利技术的实施方式总体上涉及具有改善的耐破裂性的强化玻璃，更具体而言，涉及具有压缩层的耐破裂的强化玻璃，所述压缩层具有至少90μm的深度(DOL)。强化玻璃已被确定用于电子装置和其它应用中。随着强化玻璃日益广泛地被使用，特别是当强化玻璃材料要经受在“现实生活”里使用和应用中由例如沥青或混凝土等坚硬/锋利表面接触所导致的拉伸应力时，开发具有改善的幸存能力的强化玻璃材料变得越来越重要。专利技术概述强化玻璃可用作移动或便携式电子通讯和娱乐装置(例如手机、智能手机、平板电脑、视频播放器、信息终端(IT)装置、手提电脑等)的盖板或视窗。如本文所用，术语“盖板”或“盖板玻璃”包括用于显示器和触摸屏应用中的、以及用于其它需要透明性、高强度和耐磨性的应用中的视窗等。另外，盖板玻璃可用作装饰片材，例如电子装置的背面和侧面。为了评价电子装置的盖板玻璃的强度和耐磨性性能，生产商、消费者和其它市场主体使用各种坠落测试方法。当考察由尖锐接触损伤而导致的失效概率时，混凝土和沥青是两种典型的坠落表面。在这种失效中，包含盖板玻璃的玻璃面板可由于玻璃与尖锐或坚硬的坠落表面的接触而失效。本专利技术的实施方式涉及在与尖锐或坚硬的坠落表面接触时不会失效的强化玻璃制品。本专利技术的另一些实施方式涉及开发用以对在移动电子装置中产生现场失效的条件(例如装置坠落到沥青或混凝土上)进行一致地模拟的测试方法。在本专利技术的一些特定的实施方式中，这些测试方法使用与表面结合的具有受控尺寸和化学组成的磨损介质(例如砂纸)来模拟坚硬/尖锐表面接触，同时渐进地增加连续坠落测试的坠落高度。根据本专利技术的一个方面，提供了一种强化玻璃制品。该强化玻璃制品具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层，其中，t≤1mm(1000μm)，所述内部区域处于中心张力CT(单位为MPa)之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域，且在所述强化玻璃制品内部从所述强化玻璃制品的表面延伸至层深度DOL(单位为μm)处，所述强化玻璃制品处于表面压缩应力CSS(单位为MPa)之下。该强化玻璃制品为包含0～5摩尔％的Li2O和至少3摩尔％的Al2O3的碱金属铝硅酸盐玻璃制品。另外，该强化玻璃制品的DOL≥90μm，且CSS/DOL的比值≥2.5MPa/μm。这些CSS和DOL值通过使用如下文所述的FSM技术算得。在另一个方面中，该强化玻璃制品包含至少5摩尔％的Na2O，且当对该强化玻璃制品施加足以使其破裂的点冲击时，该强化玻璃制品具有小于3的易碎指数。根据另一个方面，该强化玻璃制品的CSS/DOL比值≥3.0MPa/μm，且CT≤150MPa。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。附图的简要说明图1是本专利技术的一种或多种实施方式的强化玻璃制品的示意图。图2是显示强化玻璃制品表面上的缺陷的显微照片。图3A是描绘缺陷对具有较浅DOL压缩层的强化玻璃制品的影响的示意图。图3B是描绘缺陷对具有较深DOL压缩层的强化玻璃制品的影响的示意图。图4是描绘缺陷分别对具有15μm和45μm的DOL值的强化玻璃制品的对比性效果图(“检查深度图”)。图5是具有901MPa的表面压缩应力CSS和40μm的DOL的1mm厚的强化玻璃的应力曲线图。图6是本专利技术的一种或多种实施方式的具有897MPa的CSS和108μm的DOL的1mm厚的强化玻璃的应力曲线图。图7是本专利技术的一种或多种实施方式的具有225MPa的CSS和112μm的DOL的1mm厚的强化玻璃的应力曲线图。图8是描绘本专利技术的一种或多种实施方式的示例性双离子交换应力曲线图。图9是图示本专利技术的一种或多种实施方式的具有各种DOL值的强化玻璃制品失效时的坠落高度的图。图10a是显示强化玻璃制品的照片，其显示：1)在碎裂时展现出易碎特征；以及2)在碎裂时展现出非易碎特征；以及图10b是显示在碎裂时展现出非易碎特征的强化玻璃片的照片。专利技术详述下面提供具有改善的幸存能力的强化玻璃制品的实施方式。本专利技术的强化玻璃制品通常通过离子交换来化学强化，但也可通过层压或热钢化来强化，包括各种玻璃类型，例如铝硅酸盐玻璃(例如碱金属铝硅酸盐玻璃)、钠-钙玻璃、硼硅酸盐玻璃等。例如而非限定，玻璃制品包含碱金属铝硅酸盐玻璃。经过化学强化的玻璃制品的实施方式的截面示意图示于图1。玻璃制品100具有厚度t、第一表面110和第二表面112。虽然图1所示的实施方式描绘了作为平面片材或板材的玻璃制品100，但玻璃制品可具有其它构型，例如三维形状或非平面构型。玻璃制品100具有第一压缩层120，该第一压缩层120从第一表面110延伸至玻璃制品100主体内的层深度DOL1处。在图1所示的实施方式中，玻璃制品100还具有第二压缩层122，该第二压缩层122从第二表面112延伸至第二层深度DOL2处。玻璃制品100还具有位于压缩层120与122之间的中心区域130。中心区域130处于拉伸应力或中心张力(CT)之下，其分别平衡或抵消层120和122的压缩应力。如下所述，玻璃制品100在压缩应力层120与122内具有中间临界深度CD1和CD2。无意受限于理论，这些中间临界深度CD1和CD2以及这些临界深度处的压缩应力足以通过包覆或包封由玻璃制品100的第一和第二表面110、112所受的尖锐冲击而引入的缺陷来增加玻璃制品100的幸存能力。作为参考，接触玻璃表面的缺陷的图示于图2的显微照片中。常规的用于覆盖应用的强化玻璃具有＜50μm的层深度(DOL)，其常常受限于玻璃在实际离子交换时间内实现高DOL的能力。无意受限于理论，强化玻璃耐压缩，不耐张力。参照图3B，如果缺陷250存在于玻璃表面上，假设缺陷150在由层深度DOL定义的压缩层220内，且不会穿透入中心区域230，则玻璃不太可能会失效。然而，参照图3A，如果缺陷250穿透压缩层222进入中心区域232，则玻璃可能会失效。如图3B所示，随着压缩层222的DOL在玻璃内的增加，该玻璃能够含有或包裹压缩层222内的更深的缺陷。例如，图4显示了现场失效的强化玻璃中的典型缺陷的深度。如本文所用，“现场失效”是指由现实生活使用者使他们的商业智能手机或电子装置坠落而导致的盖板玻璃失效。数据显示对于玻璃而言，在DOL约为15μm的场合下，典型的导致失效的缺陷大于15μm。同样地，对于层深度为45μm的玻璃而言，典型的导致失效的缺陷大于45μm。当观察图4的现场数据时，显然，层深度为15μm的强化玻璃制品的失效要比层深度为45μm的强化玻璃制品的缺陷多得多，因为更深的DOL在包裹缺陷方面更加优异。所以，无意受限于理论，具有更深DOL的压缩层的强化玻璃制品由于玻璃包裹或包封压缩层内更深缺陷的能力而能够改善装置的现场幸存能力。通过离子交换实现的化学强化程度可基于中心张力(CT)、压缩应力(CS)和层深度(DOL)这些参数进行量化。压缩应力CS可在表面附近或者在强化玻璃内的不同深度处测量。最大压缩应力值是在强化玻璃表面测得的压缩应力(CSS)。离子交换法形成厚度由层深度(DO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化玻璃制品，其具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层，其中，t≤1mm，所述内部区域处于中心张力CT之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域且从所述强化玻璃制品的表面延伸至所述强化玻璃制品内的层深度DOL处，0.2t≥DOL≥0.1t；且所述强化玻璃制品具有应力曲线，以使所述强化玻璃制品的所述表面以下50μm的中间临界深度处的压缩应力CSD至少为50MPa。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种强化玻璃制品，其具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层，其中，t≤1mm，所述内部区域处于中心张力CT之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域且从所述强化玻璃制品的表面延伸至所述强化玻璃制品内的层深度DOL处，0.2t≥DOL≥0.1t；且所述强化玻璃制品具有应力曲线，以使所述强化玻璃制品的所述表面以下50μm的中间临界深度处的压缩应力CSD至少为50MPa。2.如权利要求1所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS大于300MPa。3.如权利要求1或2所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品包含0～5摩尔％的K2O。4.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述厚度t小于或等于0.9mm。5.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品包含5～20摩尔％的Na2O。6.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品包含0～10摩尔％的MgO。7.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述DOL在90～120μm的范围内。8.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS在700～1200MPa的范围内。9.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述厚度t在约0.5mm～约0.8mm的范围内。10.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述CT≤150MPa。11.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品具有由第一压缩应力区和第二压缩应力区定义的应力曲线，所述第一压缩应力区从所述强化玻璃制品的表面延伸至所述表面以下的距离x处，所述第二压缩应力区从所述距离x处延伸至所述DOL处，其中，所述第一压缩应力区定义了压缩应力从所述表面至所述表面以下的所述距离x处的减小速率r1，所述第二压缩应力区定义了压缩应力从所述距离x处至所述DOL处的减小速率r2，且r1≥2r2。12.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS≥350MPa。13.如前述权利要求中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品包含碱金属铝硅酸盐玻璃。14.如权利要求13所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述碱金属铝硅酸盐玻璃包含至少约4摩尔％的P2O5，其中，(M2O3(摩尔％)/RxO(摩尔％))＜1，且M2O3＝Al2O3+B2O3，且RxO是所述碱金属铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的总和。15.一种强化玻璃制品，其具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层，其中，t≤1mm，所述内部区域处于中心张力CT之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域且从所述强化玻璃制品的表面延伸至层深度DOL处，0.2t≥DOL≥0.1t，其中，所述强化玻璃制品处于表面压缩应力CSS之下，且所述强化玻璃制品为包含0～5摩尔％的Li2O、至少3摩尔％的Al2O3和至少5摩尔％的Na2O的碱金属铝硅酸盐玻璃制品，且当对所述强化玻璃制品施加足以使其破裂的点冲击时，所述强化玻璃制品具有小于3的易碎指数。16.如权利要求15所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS＞300MPa。17.如权利要求15或16所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS≥350MPa。18.如权利要求15～17中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，t≤0.9mm。19.如权利要求15～18中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述厚度t在约0.5mm～约0.8mm的范围内。20.如权利要求15～19中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品具有由第一压缩应力区和第二压缩应力区定义的应力曲线，所述第一压缩应力区从所述强化玻璃制品的表面延伸至所述表面以下的距离x处，所述第二压缩应力区从所述距离x处延伸至所述DOL处，其中，所述第一压缩应力区定义了压缩应力从所述表面至所述表面以下的所述距离x处的减小速率r1，所述第二压缩应力区定义了压缩应力从所述距离x处至所述DOL处的减小速率r2，且r1≥2r2。21.如权利要求15～20中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述强化玻璃制品具有应力曲线，以使所述强化玻璃制品的所述表面以下50μm的中间临界深度处的压缩应力CSD至少为50MPa。22.如权利要求15～21中任一项所述的强化玻璃制品，其特征在于，所述碱金属铝硅酸盐玻璃包含至少约4摩尔％的P2O5，其中，(M2O3(摩尔％)/RxO(摩尔％))＜1，且M2O3＝Al2O3+B2O3，且RxO是所述碱金属铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的总和。23.一种强化玻璃制品，其具有厚度t、内部区域和至少一个压缩应力层，其中，t≤1mm，所述内部区域处于中心张力CT之下，所述至少一个压缩应力层毗邻所述内部区域且从所述强化玻璃制品的表面延伸至所述强化玻璃制品内的层深度DOL处，0.2t≥DOL≥0.1t，其中，所述强化玻璃制品处于表面压缩应力CSS之下，且所述强化玻璃制品为包含0～5摩尔％的Li2O、至少3摩尔％的Al2O3和至少5摩尔％的Na2O的碱金属铝硅酸盐玻璃制品，且所述中心张力CT小于或等于150MPa。24.如权利要求23所述的强化玻璃制品，其特征在于，CSS＞...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·R·莫里，J·D·佩桑斯基，K·B·赖曼，B·A·斯蒂文斯，B·P·斯特林纳斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US