抗裂耐擦玻璃及由其制备的外壳制造技术

一种玻璃和包含该玻璃的用于移动电子设备的外壳，包括窗口、盖板和基板。所述玻璃具有足以经受直接冲击的裂纹引发阈值，具有大于钠钙玻璃和碱金属铝硅酸盐玻璃的磨蚀后残留强度，并且在受到刮擦时抗损伤。所述外壳包括用于移动电子设备和信息终端设备的盖板、窗口、屏幕和盒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗裂耐擦玻璃及由其制备的外壳相关申请的交叉参考本申请要求2009年8月21日提交的美国临时申请第61/235767号的权益。
本专利技术涉及用于电子设备的玻璃外壳，包括窗口、盖板和基板。更具体地，本专利技术涉及抗裂和耐擦的外壳。
技术介绍
玻璃被设计到电子设备如电话，娱乐设备如游戏机、音乐播放机等，以及信息终端(IT)设备如膝上型计算机当中。造成移动设备玻璃盖破裂的主要原因是点接触或尖锐冲击。解决此问题的方案是提供玻璃框或类似的防护结构，用来固定玻璃，防范这样的冲击。具体而言，玻璃框防止玻璃边缘受到冲击。玻璃盖边缘最容易在直接冲击下碎裂。加玻璃框的措施将玻璃在设备中的应用限制为平坦玻璃片，使得利用玻璃的水晶状外观的设计无法应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种玻璃和一种包含所述玻璃并用于移动电子设备的玻璃外壳，所述外壳包括窗口、盖板和基板。所述玻璃具有足以经受直接冲击的裂纹引发阈值，大于钠钙玻璃和碱金属铝硅酸盐玻璃的磨蚀后残留强度，并在受到刮擦时更抗损伤。所述外壳包括用于电子设备和信息终端设备的盖板、窗口、屏幕、触摸板、盒子等。所述玻璃还可用于其它需要重量轻、强度高和经久耐用的玻璃的应用，如汽车挡风玻璃。因此，本专利技术一方面提供了一种铝硼硅酸盐玻璃，所述铝硼硅酸盐玻璃在一些实施方式中包含至少50mol％的SiO2，在另一些实施方式中包含至少58mol％的SiO2，在又一些实施方式中包含至少60mol％的SiO2，并且包含至少一种选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物的改性剂。所述铝硼硅酸盐玻璃可进行离子交换，且满足如下比例：本专利技术第二方面提供一种铝硼硅酸盐玻璃。所述铝硼硅酸盐玻璃包含：50-72mol％的SiO2、9-17mol％的Al2O3、2-12mol％的B2O3、8-16mol％的Na2O以及0-4mol％的K2O，其中比例所述改性剂选自碱金属氧化物和碱土金属氧化物。所述铝硼硅酸盐玻璃可进行离子交换。本专利技术第三方面提供了一种用于电子设备的玻璃外壳，所述玻璃外壳包含强化玻璃，当用努普(Knoop)金刚石以至少5N的负荷刮擦形成宽w的擦痕时，该玻璃没有产生尺寸大于宽度w的三倍的碎屑。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它方面、优点和显著特征。附图说明图1a是固定在玻璃框中的现有技术玻璃盖板的示意图；图1b是挺出(proud)玻璃框的玻璃盖板的示意图；图2a是具有用努普金刚石以10N的负荷形成的擦痕的现有技术离子交换碱金属铝硅酸盐玻璃的显微图；图2b是具有用努普金刚石以10N的负荷形成的擦痕的强化铝硼硅酸盐玻璃的显微图；图3a是未经离子交换的钠钙硅酸盐玻璃中的1千克力(kgf)维氏(Vickers)压痕305的顶视图；图3b是未经离子交换的现有技术钠钙硅酸盐玻璃中的1kgf维氏压痕的侧视图或截面图；图4是经过离子交换的现有技术钠钙硅酸盐玻璃的1kgf维氏压痕的侧视图或截面图；图5a是未经离子交换的铝硼硅酸盐玻璃中的1kgf维氏压痕的顶视图；图5b是未经离子交换的铝硼硅酸盐玻璃中的1kgf维氏压痕的侧视图或截面图；图6是经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃的30kgf维氏压痕的顶视图；以及图7是测得的铝硼硅酸盐玻璃的裂纹引发阈值随Al2O3+B2O3-Na2O变化的图线。具体实施方式在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中相同或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便用语，不应视为限制性术语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意子范围。除非另外指出，本文所述的所有组分和这些组分的构成关系均以摩尔百分数(摩尔％)表示。至于附图，总体上应理解，这些图解是出于描述本专利技术的具体实施方式的目的，不构成对本专利技术公开内容或所附权利要求的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。本文所用的术语“外壳”、“盖板”和“窗口”可互换使用，是指形成用于移动电子设备的显示屏、窗口或结构的外面部分的玻璃制品，包括窗口、盖板、屏幕、面板和基板。玻璃被设计到电子设备如电话，包括游戏机、音乐播放机等在内娱乐设备，信息终端(IT)设备如膝上型计算机，以及这些设备的类似固定形式当中。在一些情况下，这种设计限于受玻璃框保护的平坦玻璃片；所述玻璃框就是用来固定和保护指定设备中的玻璃窗或盖板的边框。图1a示意性地显示了用玻璃框固定的玻璃盖板或玻璃窗的例子。盖板110搁在玻璃框120的边沿122内，玻璃框将盖板110固定在设备100的主体105上，防止盖板110的边缘112受到尖锐冲击。为了在这种设备中采用玻璃窗、盖板等的水晶状外观，将设计延伸，使玻璃“挺出”玻璃框。术语“挺出玻璃框”是指玻璃延伸到设备边缘，向上凸出，超出设备的任何玻璃框或边沿。图1b示意性地显示了挺出玻璃框120并附连于设备100的主体105的玻璃盖板110。玻璃盖板110安装在玻璃框120的表面上，使玻璃盖板110的边缘112露出来，而不是被玻璃框120盖住。盖板110的边缘112延伸到主体105的边缘107。在这种设计中采用挺出玻璃框的盖板或窗口的主要限制因素是玻璃盖板110——特别是边缘112——不能经受直接冲击，因此需要用玻璃框120(图1a)保护玻璃盖板110的边缘112。此外，挺出玻璃框120(图1b)的玻璃盖板110在加工和使用过程中更容易受到刮擦，因为玻璃盖板110的边缘112露在外面。因此，为了实现上述新型设计，玻璃盖板必须比目前用于这种应用的那些玻璃更能经受直接冲击。此外，玻璃还必须抗刮擦，应在刮擦或磨损后具有高残留强度。在诸如挡风玻璃或电子设备中的玻璃盖这样的应用中，造成玻璃破裂的主要原因是点接触或尖锐冲击。为了在这种应用中用作玻璃盖或其它外壳，玻璃的裂纹引发负荷必须足够高，使其能经受直接冲击。处于压缩应力下的玻璃表层必须具有足够的深度，以提供高残留强度，在受到刮擦或磨损时具有增大的抗损伤性。相应地，本专利技术提供了更抗尖锐冲击并能经受直接冲击或点冲击的玻璃或玻璃制品。这种玻璃制品包括挡风玻璃或玻璃外壳，所述玻璃外壳是例如但不限于用于电子设备的盖板、窗口、盒子、屏幕、触摸板等。玻璃外壳包含强化玻璃，该强化玻璃没有横向损伤，所述横向损伤是例如但不限于用努普金刚石以0.4mm/s的速率刮擦时起屑(chipping)，所述努普金刚石的取向使努普金刚石压头的前缘与后缘之间的夹角是172°30′，负荷是5N，在一些实施方式中负荷是10N。本文所用的“起屑”是指用物体如针尖刮擦玻璃表面时，从玻璃表面上刮去或弹起玻璃碎片。本文所用的“碎屑”是指在刮擦玻璃表面的过程中刮去的玻璃碎片，“缺损”是指表面上被刮去碎屑的区域。在后一种情况下，“缺损”通常表征为刮擦处附近本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.21 US 61/235,7671.一种铝硼硅酸盐玻璃，所述铝硼硅酸盐玻璃包含：60-72mol％的SiO2、9-16mol％的Al2O3、5-12mol％的B2O3、8-16mol％的Na2O以及0-4mol％的K2O，其中所述铝硼硅酸盐玻璃可离子交换并且不含锂，比例其中改性剂选自锂以外的碱金属氧化物和碱土金属氧化物，并且所述铝硼硅酸盐玻璃具有小于69GPa的杨氏模量，其中0.9＜R2O(mol％)/Al2O3(mol％)＜1.3，B2O3(mol％)＞2(R2O(mol％)-Al2O3(mol％))。2.如权利要求1所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃是强化铝硼硅酸盐玻璃。3.如权利要求2所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述强化铝硼硅酸盐玻璃是经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃。4.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃具有至少10kgf的维氏中间/径向裂纹引发阈值。5.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃具有至少20kgf的维氏中间/径向裂纹引发阈值。6.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃具有至少30kgf的维氏中间/径向裂纹引发阈值。7.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃受到至少500gf的压痕负荷时发生致密化变形引起的压痕变形，并且没有形成表面下剪切断层。8.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃具有至少400MPa的压缩应力和至少15μm的层深。9.如权利要求3所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述经过离子交换的铝硼硅酸盐玻璃在努普金刚石以至少5N的负荷作用下形成的横向损伤延伸范围不超出擦痕宽度w的两倍。10.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃具有至少500gf的维氏中间/径向裂纹引发阈值。11.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃受到至少500gf的压痕负荷时发生致密化变形引起的压痕变形，并且没有形成表面下剪切断层。12.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃具有至少27cm3/mol的摩尔体积。13.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，14.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃不含砷、锑和钡中的至少一种。15.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃可向下拉制。16.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃具有至少130千泊的液相线黏度。17.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述改性剂包括至少一种锂以外的碱金属氧化物。18.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃不含非桥氧。19.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃的厚度范围为0.1mm至最高2.0mm。20.如权利要求1-3中任一项所述的铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述铝硼硅酸盐玻璃经过强化，并形成用于电子设...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·L·贝尔富特，M·J·德内卡，S·戈麦斯，T·M·格罗斯，N·沙什德哈，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：