减少表面缺陷的方法技术

本公开提供了一种减少强化基材中含缺陷区域以生产无缺陷基材的方法。所述方法包括使经过强化的含缺陷基材与加热了的含有至少一种一价盐的盐浴接触；并且从该盐浴中取出该强化基材。在与盐浴接触之前，强化基材是具有至少一个含缺陷区域和一个或更多个无缺陷区域的含缺陷基材。从盐浴中取出后，至少一个含缺陷区域已被减少或基本上被除去，从而制得无缺陷基材。陷基材。陷基材。

【技术实现步骤摘要】
减少表面缺陷的方法
[0001]本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2017/046179，国际申请日为2017年8月9日，进入中国国家阶段的申请号为201780010886.X，专利技术名称为“减少表面缺陷的方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请依据35U.S.C.
§
119要求2016年8月10日提交的序列号为62/373025的美国临时申请的优先权，本申请以其内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。


[0004]本公开总体上涉及减少表面缺陷的方法。更具体而言，本公开涉及减少离子交换基材或以其它方式强化的基材中的表面缺陷的方法。
[0005]背景
[0006]钢化或强化玻璃因具有物理和化学耐久性而常被用于消费类电子装置中，例如智能电话和平板电脑。然而，强化处理可使玻璃处于很大的应力之下，这可能会使表面不良情况或其它缺陷蔓延。表面缺陷可能会改变玻璃的外观和强度。如果玻璃制品因表面缺陷而无法满足电子装置中所要求的美观或功能性要求，该玻璃可能无法使用，并且可能不得不将其作为废品丢弃。因此，需要减少或除去基材中的表面缺陷。
[0007]专利技术简述
[0008]本文所述的实施方式提供通过使含缺陷基材与加热了的包含至少一种一价盐的盐浴接触来减少离子交换基材或以其它方式强化的基材中的表面缺陷的方法，从而解决了上述需求。
[0009]在一些实施方式中，提供了一种除去强化基材中的含缺陷区域的方法，所述方法将包含至少一种一价盐的盐浴加热至高于或等于95℃的温度，使强化基材与加热了的盐浴接触，并且从加热了的盐浴中取出强化基材。强化基材在与加热了的盐接触之前具有至少一个含缺陷区域和一个或更多个无缺陷区域，其中，无缺陷区域具有金属一价阳离子平均浓度，且含缺陷区域的金属一价阳离子平均浓度与无缺陷区域的金属一价阳离子平均浓度相差至少10摩尔％。从加热了的盐浴中取出基材之后，含缺陷区域的金属一价阳离子平均浓度与无缺陷区域的金属一价阳离子平均浓度相差小于10摩尔％，含缺陷区域被有效除去。如本文所用，术语“相差”是指至少一个含缺陷区域与一个或更多个无缺陷区域的浓度差的绝对值。
[0010]在一些实施方式中，提供了一种生产无缺陷离子交换基材的方法，所述方法将包含至少一种一价盐的盐浴加热至高于或等于95℃且低于或等于430℃的温度，使离子交换基材与加热了的盐浴接触，并且从加热了的盐浴中取出离子交换基材。离子交换基材在与加热了的盐浴接触之前是算数平均粗糙度(Ra)大于或等于约0.002μm的含缺陷离子交换基材，所述Ra在尺寸为0.18mm
×
0.13mm的区域中测得。从加热了的盐浴中取出后，离子交换基材是Ra小于0.002μm的无缺陷离子交换基材。
[0011]附图的简要说明
[0012]图1A示意性地图示了根据本文所公开和描述的实施方式的一种含缺陷离子交换基材；
[0013]图1B示意性地图示了根据本文所公开和描述的实施方式的一种无缺陷离子交换基材；
[0014]图2A示意性地图示了根据本文所公开和描述的实施方式的一种表面具有盐晶体的离子交换基材；
[0015]图2B示意性地图示了根据本文所公开和描述的实施方式在盐晶体与离子交换基材之间发生的离子交换反应；
[0016]图2C示意性地图示了根据本文所公开和描述的实施方式除去盐晶体以使离子交换基材中的表面缺陷显露；
[0017]图3是根据本文所公开和描述的实施方式的一种含缺陷离子交换基材的表面轮廓图，其使用Zygo 3D成像和表面计量法测得；
[0018]图4是根据本文所公开和描述的实施方式的一种无缺陷离子交换基材的表面轮廓图，其使用Zygo 3D成像和表面计量法测得；
[0019]图5A是根据本文所公开和描述的实施方式的一种含缺陷离子交换基材的表面轮廓图，其使用Zygo 3D成像和表面计量法测得；
[0020]图5B是根据本文所公开和描述的实施方式的无缺陷离子交换基材的表面轮廓图，该无缺陷离子交换基材之前为含缺陷离子交换基材，该表面轮廓图使用Zygo 3D成像和表面计量法测得；
[0021]图6是根据本文所公开和描述的实施方式的含有KNO3、NaNO3和少量磷酸锂钠的熔融盐浴的高温X射线衍射分析。
[0022]专利技术详述
[0023]本文所述的实施方式针对用于减少离子交换玻璃基材或以其他方式强化的玻璃基材中的表面缺陷的方法。本公开的一些实施方式提供了通过使含缺陷基材与加热了的包含至少一种一价盐的盐浴接触来减少离子交换基材或以其它方式强化的基材中的表面缺陷的方法。
[0024]通常，通过增大玻璃基材或玻璃陶瓷基材的压缩应力(CS)值以及压缩深度(DOC)来增加钢化玻璃基材和玻璃陶瓷基材的耐久度。为了提供更大的CS并增大DOC，可使用离子交换处理作为玻璃基材或玻璃陶瓷基材的强化方法。如本文所用，DOC是指本文所述的经过化学强化的碱金属铝硅酸盐玻璃制品中的应力从压缩转变为拉伸时的深度。DOC可利用FSM或散射光偏光器(SCALP)来测量，这取决于离子交换处理。在玻璃制品中的应力是通过将钾离子交换入玻璃制品中而产生的情况下，使用FSM来测量DOC。在应力是通过将钠离子交换入玻璃制品中而产生的情况下，使用SCALP来测量DOC。在玻璃制品中的应力是通过将钾离子和钠离子交换入玻璃中而产生的情况下，使用SCALP来测量DOC，这是因为，认为钠的交换深度表明DOC，而钾离子的交换深度表明压缩应力大小上的改变(而非应力从压缩向拉伸的变换)，钾离子在这些玻璃制品中的交换深度利用FSM测量，并被称为钾层深度(DOL)。
[0025]在离子交换处理中，使含有至少一种较小的碱金属离子的玻璃基材或玻璃陶瓷基材与含有至少一种较大的碱金属离子的盐接触。较小的碱金属离子从玻璃表面扩散入盐中，同时，来自盐的较大的碱金属离子取代玻璃表面中的这些较小离子。玻璃中发生的这种
较大离子对较小离子的取代在玻璃表面产生压缩应力层，从而增加了玻璃对于破裂的耐性。随着离子交换处理的进行，盐中较小的碱金属离子(即，从玻璃扩散入盐中的离子)的盐浓度增大，同时，盐中较大的碱金属离子(即，从盐迁移入玻璃中的离子)的浓度减小。
[0026]在强化处理(例如离子交换处理)过程中，理想情况下，在整个玻璃表面上生成均匀的压缩应力层。然而，所引发的应力有时会分布得不均匀，应力在某一局部区域中高度集中，这可能会在玻璃表面中产生缺陷。随着离子交换的进行，由于离子体积的变化，可能会形成表面缺陷，例如凹陷或突起，这是因为取代较大离子的较小离子会在基材表面中留下空隙或凹陷。此外，在进行离子交换处理之后，盐浴中存在的一些盐可能会在玻璃表面上结晶。基材一旦冷却，可能就难以从其表面除去这些晶体，这会在玻璃中生成凹陷和突起。商业上经常不需要带圆坑、圆点的玻璃，且这些玻璃可能无法用于一些工业用途中。
[0027]在一些实施方式中，提供了一种通过使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除去强化玻璃陶瓷基材中的含缺陷区域的方法，所述方法包括：将包含至少一种一价盐的盐浴加热至高于或等于95℃的温度；使强化玻璃陶瓷基材的至少一部分与所述盐浴接触，其中，在所述强化玻璃陶瓷基材与所述盐浴接触之前，所述强化玻璃陶瓷基材具有一个或更多个无缺陷区域和至少一个含缺陷区域，其中，所述无缺陷区域具有总金属一价阳离子平均浓度，所述含缺陷区域具有与所述一个或更多个无缺陷区域的所述平均浓度相差大于或等于10摩尔％的总金属一价阳离子平均浓度；以及从所述盐浴中取出所述强化玻璃陶瓷基材的所述至少一部分，且取出后，所述至少一个含缺陷区域具有与所述一个或更多个无缺陷区域的所述总金属一价阳离子平均浓度相差小于10摩尔％的总金属一价阳离子平均浓度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述强化玻璃陶瓷基材与所述盐浴接触之前，所述至少一个含缺陷区域的所述平均浓度包含大于或等于60摩尔％的第一金属一价阳离子；从所述盐浴中取出所述强化玻璃陶瓷基材的所述至少一部分之后，所述至少一个含缺陷区域的所述平均浓度包含小于60摩尔％的所述第一金属一价阳离子。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一金属一价阳离子包含碱金属。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述强化玻璃陶瓷基材与所述盐浴接触之前，所述至少一个含缺陷区域具有与所述一个或更多个无缺陷区域的所述金属一价阳离子平均浓度相差大于或等于20摩尔％的第一金属一价阳离子浓度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述盐浴中取出所述强化玻璃陶瓷基材的所述至少一部分之后，所述至少一个含缺陷区域具有与所述一个或更多个无缺陷区域的总金属一价阳离子的所述金属一价阳离子平均浓度相差小于5摩尔％的第二金属一价阳离子浓度。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化玻璃陶瓷基材在与所述盐浴接触之前具有大于或等于0.002μm的算数平均粗糙度(Ra)，且从所述盐浴中取出后具有小于0.002μm的Ra，所述Ra在尺寸为0.18mm
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0.13mm的区域中测得。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：