深层非易碎应力曲线及其制造方法技术

提供了一种通过双离子交换法或两步离子交换(IOX)法强化的非易碎玻璃制品，其具有厚度t、位于t/2处的中心和从所述玻璃制品的表面延伸至大于0.1

【技术实现步骤摘要】
深层非易碎应力曲线及其制造方法
[0001]本申请依据35U.S.C.
§
119要求于2014年11月4日提交的美国临时申请系列号62/074872的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
[0002]背景
[0003]本公开涉及玻璃中的应力曲线。更具体而言，本公开涉及具有深层压缩应力曲线的玻璃。更具体而言，本公开涉及具有深层压缩应力曲线且展现出非易碎特征的玻璃。
[0004]经过化学强化的玻璃被广泛用于诸如手机、笔记本电脑等的手持式电子装置的显示器中。化学强化在玻璃表面形成压缩层，并且在玻璃的中心部分形成拉伸区域。压缩应力(CS)和层深度(DOL)通常由使用市售可得的仪器(例如由鲁机欧有限公司(Luceo Co.,Ltd.，日本东京)制造的FSM
‑
6000表面应力计等)的表面应力测量方法(FSM)来测定。
[0005]对于压缩应力层延伸至玻璃内较深深度处的强化玻璃制品，FSM技术会遭遇对比度问题，这会影响所观察到的DOL。在较深的DOL值处，TE与TM图谱之间的对比可能不够明显，使得对于TE与TM图谱之间差异的计算(以及DOL的精确确定)更加困难。而且，FSM软件分析无法确定压缩应力曲线(即，压缩应力随玻璃内深度的变化而发生的变化)。另外，FSM技术无法确定由某些元素(例如玻璃中存在的用钠交换锂的离子交换)的离子交换而导致的层深度。
[0006]专利技术概述
[0007]本公开的范围延伸至可能的压缩应力曲线。对基于折原(Orihara)FSM仪的计量学所作的改进已允许对具有“超深”压缩层深度DOL的经过化学强化的玻璃进行测量，即，该玻璃试样的压缩层深度(本文中称为“FSM_DOL”或简称为“DOL”)大于约120μm，且在一些实施方式中大于约140μm，标准偏差在4μm左右，其通过表面应力/FSM测量方法来测定。在一些实施方式中，DOL可约为186μm，且得到约10μm的标准偏差。这些玻璃是非易碎的，即，这些玻璃在冲击或侵犯后不展现出易碎性(爆裂性或高能碎片)特征。
[0008]因此，在一个方面中，提供了一种强化玻璃制品。该玻璃制品具有厚度t和从玻璃制品表面延伸至大于0.1
·
t的层深度DOL的压缩层。该玻璃制品在表面具有大于约500MPa的最大压缩应力CS，并且该玻璃制品具有应力曲线，所述应力曲线具有在约1μm～约30μm范围内的尖峰区域。尖峰区域内的应力曲线具有斜率。该斜率具有大于约20MPa/μm的绝对值。
[0009]在另一个方面中，提供了一种玻璃制品，其具有在约0.2mm～约1.5mm范围内的厚度t、从所述玻璃制品的表面延伸至层深度DOL或压缩深度DOC的压缩层、和从所述层深度或压缩深度延伸至t/2处的所述玻璃的所述中心且处于物理中心张力CT之下的拉伸区域。物理中心张力CT大于|
‑
1.956
×
10
‑
16
×
t6+1.24274
×
10
‑
12
×
t5‑
3.09196
×
10
‑9×
t4+3.80391
×
10
‑6×
t3‑
2.35207
×
10
‑3×
t2+5.96241
×
10
‑1×
t+36.5994|，且玻璃制品具有归一化为每单位玻璃厚度的总弹性能量E
总
，其中，(E
总
/t(mm))＝174.75J/m2·
mm。
[0010]在另一个方面中，提供了一种玻璃制品，其具有在约0.3mm～约1mm范围内的厚度t、从所述玻璃制品的表面延伸至层深度DOL或压缩深度DOC的压缩层、和从所述层深度或压缩深度延伸至t/2处的所述玻璃的所述中心且处于物理中心张力CT之下的拉伸区域。物理中心张力CT大于|
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1.956
×
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t6+1.24274
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t5‑
3.09196
×
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‑9×
t4+3.80391
×
10
‑6×
t3‑
2.35207
×
10
‑3×
t2+5.96241
×
10
‑1×
t+36.5994|，且玻璃制品具有储存在处于张力下的试样的内部的弹性能量E
内部
，其中，(E
内部
/t)＝30J/m2·
mm。
[0011]在另一个方面中，提供了一种通过两步离子交换(IOX)法进行了强化且具有应力曲线的玻璃制品。该玻璃制品具有在约0.4mm～约1mm范围内的厚度t、位于t/2处的中心、从所述玻璃制品的表面延伸至层深度DOL或压缩深度DOC的压缩层、和从层深度延伸至玻璃制品的中心且处于物理中心张力CT之下的拉伸区域。该玻璃制品在第一离子交换步骤之后在表面具有100MPa～400MPa、且在一些实施方式中为150MPa～300MPa的压缩应力CS1，并且在第一离子交换步骤之后具有大于0.1
·
t、或者在一些实施方式中大于0.15
·
t的层深度FSM_DOL。在第一离子交换步骤之后进行第二离子交换步骤，玻璃制品在第二离子交换步骤之后在表面具有大于约500MPa、或在一些实施方式中大于700MPa的压缩应力CS2，并且具有应力曲线，所述应力曲线具有从大致表面至约30μm、或在一些实施方式中从大致表面至约8μm～15μm范围内的尖峰区域。尖峰区域内的应力曲线具有斜率，其具有大于约20MPa/μm的绝对值。
[0012]还公开了一种玻璃制品的强化方法。该玻璃制品具有厚度t和位于t/2处的中心。该方法包括：在包含钾盐和至少30重量％的钠盐的第一离子交换浴中对玻璃制品进行离子交换，以形成压缩层和拉伸区域，所述压缩层在表面具有约100MPa～约400MPa的压缩应力CS1且从玻璃制品表面延伸至大于0.1
·
t的层深度FSM_DOL或压缩深度DOC，所述拉伸区域从层深度或压缩深度延伸玻璃制品的中心且处于物理中心张力CT之下；以及在包含至少90重量％的钾盐的第二离子交换浴中对该玻璃制品进行离子交换，以形成从表面延伸至表面以下约30μm的尖峰区域。尖峰区域在表面处具有大于约500MPa的最大压缩应力CS，其中，尖峰区域内的应力曲线具有斜率，所述斜率具有大于约20MPa/μm的绝对值。
[0013]本公开的这些和其它方面、优势和显著特征会通过以下的详细描述、附图和所附的权利要求而变得显而易见。
[0014]附图的简要说明
[0015]图1是物理中心张力极限的典型数值(M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃制品，其具有厚度t、位于t/2处的中心和从所述玻璃制品的表面延伸至大于0.1
·
t的层深度DOL的压缩层，其中，t是所述玻璃的厚度，所述玻璃制品在所述表面处具有大于约500MPa的最大压缩应力CS，且所述玻璃制品具有应力曲线，所述应力曲线具有所述表面下1μm至约30μm范围内的尖峰区域，所述尖峰区域内的应力曲线具有斜率，且所述斜率具有大于约20MPa/μm的绝对值；其中，所述玻璃制品具有从所述压缩深度延伸至所述玻璃的所述中心且处于物理中心张力CT之下的拉伸区域；其中，所述玻璃制品具有总弹性能量E
总
和储存在处于张力下的试样的内部的弹性能量E
内部
，其中(E
总
/t(mm))<174.75J/m2·
mm，且(E
内部
/t(mm))<30J/m2·
mm。2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述压缩层具有大于0.12
·
t的物理_DOL。3.如权利要求2所述的玻璃制品，其中，所述最大压缩应力CS大于约700MPa。4.如权利要求3所述的玻璃制品，其中，所述尖峰区域从所述表面延伸至所述表面以下约8μm～约15μm范围内的深度。5.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述厚度t为0.8mm，所述层深度DOL大于约120μm，且所述最大压缩应力大于约700MPa。6.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述玻璃制品包含碱性铝硅酸盐玻璃。7.如权利要求6所述的玻璃制品，其中，所述碱性铝硅酸盐玻...

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