超薄、非易碎性玻璃及其制造方法技术

当厚度t在约0.1mm至小于0.4mm范围内的玻璃进行化学强化时，该玻璃是非易碎性的并且具有物理中心张力CT(在本文中也称为“物理CT”)，其中CT>|‑1.956x10

Ultra-thin and Non-fragile Glass and Its Manufacturing Method

When the glass thickness t is chemically strengthened in the range of about 0.1mm to less than 0.4mm, the glass is non-fragile and has a physical central tension CT (also known as \physical CT\) in which CT > | 1.956x10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超薄、非易碎性玻璃及其制造方法相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求于2016年1月13日提交的系列号为62/278,125的美国临时申请的优先权权益，本申请以该临时申请的内容为基础，并通过引用将其全文纳入本文。
技术介绍
本公开涉及可离子交换玻璃。更具体地，本公开涉及厚度小于0.4mm的可离子交换玻璃。甚至更具体地，本公开涉及玻璃，当该玻璃进行离子交换时，其是非易碎性的。在离子交换过程中，通过经典的互补误差函数引导较大的阳离子(例如K+)扩散到玻璃中。由离子交换得到的应力分布的形状和数值由物理中心张力极限事先确定，所述物理中心张力极限是拉伸应力或物理中心张力值，高于其则在玻璃经受冲击或损害时预计玻璃会出现不期望的性质，例如易碎性。
技术实现思路
本公开提供了厚度t在约0.1mm至小于0.4mm范围内的玻璃，当所述玻璃进行化学强化时，其是非易碎性的并且物理中心张力CT(在本文中也称为“物理CT”)超过易碎性极限；即，CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示。因此，本公开的一个方面在于提供一种玻璃制品，所述玻璃制品具有厚度t，其中0.1mm≤t<0.4mm；从玻璃制品表面延伸到压缩深度DOC的压缩层以及从压缩深度延伸到玻璃制品的中心区的拉伸区。拉伸区处于物理中心张力CT下，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示，并且其中所述玻璃是非易碎性的。本公开的另一个方面在于提供一种具有厚度t的玻璃制品，其中0.1mm≤t<0.4mm，并且所述玻璃制品包括：从玻璃制品表面延伸到压缩深度DOC的压缩层以及从压缩深度延伸到玻璃制品的中心区的拉伸区，所述拉伸区处于物理中心张力CT下，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示。压缩层具有应力分布，所述应力分布包括：至少从第一深度D1延伸到压缩深度DOC的第一区，其中至少一部分的第一区是线性的并且具有斜率m1，其中20MPa/μm≥|m1|≥1.2MPa/μm并且其中9μm≤D1≤17μm；从表面延伸到最高至第一深度D1的深度的第二区，所述第二区具有从表面延伸到最高至约5μm或更小深度的线性部分，并且具有斜率m2，其中200MPa/μm≥|m2|≥30MPa/μm；并且其中所述玻璃制品是非易碎性的。本公开的另一个方面在于提供一种对具有厚度t的玻璃制品进行离子交换的方法，其中0.1mm≤t<0.4mm。所述方法包括：在约300℃至约500℃范围内的温度下，在第一离子交换浴中对玻璃制品进行离子交换，所述第一离子交换浴包括约25重量％至约100重量％的KNO3和最高至约75重量％的NaNO3；形成压缩应力层，所述压缩应力层从玻璃制品的表面延伸到压缩深度DOC，其中0.05t≤DOC≤0.22t；以及在玻璃制品的中心部分中形成拉伸区，所述拉伸区从压缩深度DOC延伸到玻璃制品的中心区，所述拉伸区具有物理中心张力CT，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示，并且其中所述玻璃是非易碎性的。根据本公开的方面1，提供了一种玻璃制品。所述玻璃制品具有厚度t，其中0.1mm≤t<0.4mm；从玻璃制品表面延伸到压缩深度DOC的压缩层以及从压缩深度延伸到玻璃制品的中心区的拉伸区，所述拉伸区处于物理中心张力CT下，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示。根据本公开的方面2，提供了如方面1所述的玻璃制品，其中0.05t≤DOC≤0.22t。根据本公开的方面3，提供了如方面1或2所述的玻璃制品，其中压缩层在表面处具有压缩应力CS1，并且其中200MPa≤CS1≤950MPa。根据本公开的方面4，提供了如方面1至3中任一方面所述的玻璃制品，其中所述玻璃制品是经过离子交换的。根据本公开的方面5，提供了如方面1至4中任一方面所述的玻璃制品，其中压缩层具有应力分布，其中至少一部分的应力分布是线性的并且具有斜率m1，并且其中200MPa/μm≥|m1|≥1MPa/μm。根据本公开的方面6，提供了如方面5所述的玻璃制品，其中20MPa/μm≥|m1|≥1.2MPa/μm。根据本公开的方面7，提供了如方面6所述的玻璃制品，其中1.5MPa/μm≤|m1|≤15MPa/μm。根据本公开的方面8，提供了如方面6所述的玻璃制品，其中应力分布还包括从表面延伸到最高至深度D1的深度的第二区，其中9μm≤D1≤17μm，所述第二区具有线性部分，所述线性部分从表面延伸到最高至约5μm的深度，并且具有斜率m2，其中200MPa/μm≥|m2|≥30MPa/μm。根据本公开的方面9，提供了如方面8所述的玻璃制品，其中160MPa/μm≥|m2|≥40MPa/μm。根据本公开的方面10，提供了如方面9所述的玻璃制品，其中120MPa/μm≥|m2|≥45MPa/μm。根据本公开的方面11，提供了如方面1至10中任一方面所述的玻璃制品，其中所述玻璃制品包括碱金属硅铝酸盐玻璃。根据本公开的方面12，提供了如方面11所述的玻璃制品，其中所述碱金属硅铝酸盐玻璃包含最高至约10摩尔％的Li2O。根据本公开的方面13，提供了如方面11所述的玻璃制品，其中所述碱金属硅铝酸盐玻璃不含锂。根据本公开的方面14，提供了如方面11所述的玻璃制品，其中所述碱金属硅铝酸盐玻璃包括至少约4摩尔％的P2O5和0摩尔％至约5摩尔％的B2O3，其中1.3<[(P2O5+R2O)/M2O3]≤2.3，其中M2O3＝Al2O3+B2O3，并且R2O是存在于所述碱金属硅铝酸盐玻璃中的单价阳离子氧化物的总和。根据本公开的方面15，提供了如方面14所述的玻璃制品，其中11摩尔％≤M2O3≤30摩尔％。根据本公开的方面16，提供了如方面14所述的玻璃制品，其中所述碱金属硅铝酸盐玻璃包含约40摩尔％至约70摩尔％的SiO2；约11摩尔％至约25摩尔％的Al2O3；0摩尔％至约5摩尔％的B2O3；约4摩尔％至约15摩尔％的P2O5；约13摩尔％至约25摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃制品，所述玻璃制品具有厚度t，其中0.1mm≤t

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 US 62/278,1251.一种玻璃制品，所述玻璃制品具有厚度t，其中0.1mm≤t<0.4mm；从玻璃制品表面延伸到压缩深度DOC的压缩层以及从压缩深度延伸到玻璃制品的中心区的拉伸区，所述拉伸区处于物理中心张力CT下，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.24274x10-12xt5-3.09196x10-9xt4+3.80391x10-6xt3-2.35207x10-3xt2+5.96241x10-1xt+36.5994|，其中t以微米表示。2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中0.05t≤DOC≤0.22t。3.如权利要求1或2所述的玻璃制品，其中压缩层在表面处具有压缩应力CS1，并且其中200MPa≤CS1≤950MPa。4.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品是经过离子交换的。5.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，压缩层具有应力分布，其中至少一部分的应力分布是线性的并且具有斜率m1，并且其中200MPa/μm≥|m1|≥1MPa/μm。6.如权利要求5所述的玻璃制品，其中，20MPa/μm≥|m1|≥1.2MPa/μm。7.如权利要求6所述的玻璃制品，其中，应力分布还包括从表面延伸到最高至深度D1的深度的第二区，其中9μm≤D1≤17μm，所述第二区具有线性部分，所述线性部分从表面延伸到最高至约5μm的深度，并且具有斜率m2，其中200MPa/μm≥|m2|≥30MPa/μm。8.如权利要求7所述的玻璃制品，其中，160MPa/μm≥|m2|≥40MPa/μm。9.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品包括碱金属硅铝酸盐玻璃。10.如权利要求9所述的玻璃制品，其中，所述碱金属硅铝酸盐玻璃包括最高至约10摩尔％的Li2O。11.如权利要求9所述的玻璃制品，其中，所述碱金属硅铝酸盐玻璃不含锂。12.如权利要求9所述的玻璃制品，其中，所述碱金属硅铝酸盐玻璃包含至少约4摩尔％的P2O5和0摩尔％至约5摩尔％的B2O3，其中1.3<[(P2O5+R2O)/M2O3]≤2.3，其中M2O3＝Al2O3+B2O3，并且R2O是所述碱金属硅铝酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。13.如权利要求12所述的玻璃制品，其中11摩尔％≤M2O3≤30摩尔％。14.如权利要求12所述的玻璃制品，其中，所述碱金属硅铝酸盐玻璃包含约40摩尔％至约70摩尔％的SiO2；约11摩尔％至约25摩尔％的Al2O3；0摩尔％至约5摩尔％的B2O3；约4摩尔％至约15摩尔％的P2O5；约13摩尔％至约25摩尔％的Na2O；以及0摩尔％至约1摩尔％的K2O。15.如权利要求12所述的玻璃制品，其中RxO是所述玻璃中存在的碱金属氧化物、碱土金属氧化物和过渡金属一氧化物的总和，并且其中13摩尔％≤RxO≤30摩尔％。16.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述物理中心张力CT小于或等于约200MPa。17.如权利要求16所述的玻璃制品，其中，所述中心张力CT小于或等于约135MPa。18.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，DOC>0.15t，其中CT(MPa)≤(85/√t(mm))。19.如权利要求18所述的玻璃制品，其中，0.18t<DOC<0.22t，其中CT(MPa)≤(79/√t(mm))。20.如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品是非易碎性的。21.一种消费电子产品，其包括：壳体，所述壳体具有前表面、后表面和侧表面；至少部分位于所述壳体内的电子部件，所述电子部件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或者毗邻所述壳体的前表面；以及设置在所述显示器上方的如前述权利要求中任一项所述的玻璃制品。22.一种玻璃制品，所述玻璃制品具有厚度t，其中0.1mm≤t<0.4mm，并且所述玻璃制品包括：a.从玻璃制品的表面延伸到压缩深度DOC的压缩层，所述压缩层具有应力分布，所述应力分布包括：i.至少从第一深度D1延伸到压缩深度DOC的第一区，其中，至少一部分的第一区是线性的并且具有斜率m1，其中20MPa/μm≥|m1|≥1.2MPa/μm并且其中9μm≤D1≤17μm；和ii.从表面延伸到最高至第一深度D1的深度的第二区，所述第二区具有线性部分，所述线性部分从表面延伸到最高至约5μm或更小的深度，并且具有斜率m2，其中200MPa/μm≥|m2|≥30MPa/μm；以及b.从压缩深度延伸到玻璃制品的中心区的拉伸区，所述拉伸区处于物理中心张力CT下，其中CT>|-1.956x10-16xt6+1.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·奥拉姆，R·V·鲁斯夫，V·M·施奈德，
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