專利名稱：用于消費用途的具有壓縮表面的玻璃的制作方法
用于消費用途的具有壓縮表面的玻璃相關(guān)申請的交叉參考本申請要求2008年7月11日提交的美國臨時專利申請61/079，995的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本申請涉及強化的玻璃。更具體來說，本發(fā)明涉及通過離子交換對玻璃進行化學(xué) 強化。更具體來說，本發(fā)明涉及通過多種離子交換處理化學(xué)強化玻璃?？梢酝ㄟ^離子交換法來對玻璃進行化學(xué)強化。在此方法中，通常通過將玻璃浸泡 在熔鹽浴中，將玻璃表面或表面附近的區(qū)域存在的金屬離子交換成更大的金屬離子。玻璃 中存在的較大的離子通過在表面附近的區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力來強化玻璃。在玻璃的中心區(qū)域 產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，平衡了所述壓縮應(yīng)力。如果拉伸應(yīng)力過高，則玻璃會變得易碎-也就是說能 量破碎成大量小片_或微裂_也就是說會形成裂紋，而該裂紋不會貫穿玻璃。近來已確認化學(xué)強化玻璃可用于在手持器件如移動電話、媒體播放器和其它器件 以及需要透明度、高強度和耐磨性的其它應(yīng)用中。但是，對于這些應(yīng)用，不希望在受到?jīng)_擊 時玻璃是易碎或微裂的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在受到?jīng)_擊或接觸力的時候不會表現(xiàn)出易碎性的強化的玻璃， 還提供了對玻璃進行化學(xué)強化的方法。通過對玻璃進行多種離子交換處理使其強化。所述 多種離子交換處理在強化層的一定深度提供局部壓縮應(yīng)力最大值，在玻璃表面或表面附近 提供第二局部最大值。因此，本發(fā)明一個方面是提供一種強化的玻璃。所述玻璃包括處于壓縮應(yīng)力下的 外部區(qū)域以及中心拉伸區(qū)域，所述外部區(qū)域從玻璃的表面延伸到一定的層深度，所述中心 拉伸區(qū)域處于小于或等于約2. 8MPa ·αιι至最高約3. 2MPa ·αιι的積分中心張力(integrated centraltension)下。本發(fā)明的第二個方面提供了一種制造基本沒有易碎性質(zhì)的玻璃的方法。所述方法 包括以下步驟提供玻璃，所述玻璃具有表面；在外部區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力以強化所述玻璃， 所述外部區(qū)域從表面延伸到層的一定深度，所述壓縮應(yīng)力在玻璃的中心拉伸區(qū)域產(chǎn)生小于 或等于大約2. 8MPa · cm至最高3. 2MPa · cm的積分中心張力。從以下詳細描述、附圖和所附權(quán)利要求書能明顯地看出本發(fā)明的這些和其它方 面、優(yōu)點和顯著特征。附圖簡要說明

圖1是易碎的玻璃片以及不易碎的玻璃片的照片；圖2是玻璃片的示意圖；圖3是經(jīng)歷過一次、兩次和三次離子交換的堿性鋁硅酸鹽玻璃樣品的氧化鉀濃度 隨著深度變化的曲線圖。
具體實施例方式在以下描述中，類似的附圖標記表示附圖所示若干視圖中類似或相應(yīng)的部分。還 應(yīng)理解，除非另外指出，術(shù)語如“頂部”，“底部”，“向外”，“向內(nèi)”等是常用詞語，不被認作限 制性術(shù)語。此外，每當將一個組描述為包含一組要素中的至少一個和它們的組合時，應(yīng)將其 理解為所述組可以單個要素或相互組合的形式包含任何數(shù)量的這些所列要素，或者主要由 它們組成，或者由它們組成。類似地，每當將一個組描述為由一組要素中的至少一個或它們 的組合組成時，應(yīng)將其理解為所述組可以單個要素或相互組合的形式由任何數(shù)量的這些所 列要素組成。除非另外說明，列舉的數(shù)值范圍同時包括所述范圍的上限和下限，以及所述范 圍之間的任意子范圍。一般來說，關(guān)于附圖，應(yīng)理解為這些圖是為了描述本發(fā)明的具體實施方式
的，這些 圖不構(gòu)成對本發(fā)明的說明書或者權(quán)利要求書的限制。為了清楚和簡明起見，附圖不一定按 比例繪制，所示的附圖的某些特征和某些視圖可能按比例放大顯示或以示意性方式顯示。希望用于消費產(chǎn)品(例如便攜式消費電子器件)中使用的玻璃，例如蓋板、顯示窗 等，在受到?jīng)_擊的時候不易碎；也就是說，當玻璃受到物體的沖擊，或者用足以破壞玻璃的 力擊打固體表面的時候，所述玻璃不會破碎成多塊(超過兩塊)小片(例如< 1mm)。還希 望用于這些用途的玻璃在沖擊的時候不會“微裂”;也就是說，玻璃會開裂，但是裂紋不會貫 穿玻璃的厚度。在本文中，術(shù)語“易碎的”和“易碎性”表示玻璃板或玻璃片在受到物體尖端沖擊 或者落在固體表面上，在受到的力足以使玻璃片破碎成多塊小片的時候，玻璃板或玻璃片 發(fā)生能量破裂，可包括以下情況在玻璃中分支出多條裂紋(即從最初的裂紋分支出超過5 條的多條裂紋)，碎片從其初始位置推出的距離至少為2英寸(約5厘米)，碎裂密度約大 于5塊碎片/厘米2玻璃板，或者這三種情況的任意組合。相反地，當玻璃板受到物體的尖 端沖擊或者落在固體表面上，受到足以使得該玻璃片破裂的力的時候，該玻璃板沒有破碎， 或者由初始的裂紋分支成小于5條的多條裂紋，而且碎片從初始位置推出的距離小于2英 寸，則認為玻璃是非易碎的。圖1顯示了厚度為0. 5毫米的5X5厘米的玻璃板所觀察到的易碎性和非易碎性 的例子。玻璃板a具有易碎性，其證據(jù)是多塊小碎片被推出的距離超過2英寸，從初始裂紋 產(chǎn)生很大程度的裂紋分支，產(chǎn)生小碎片。比較起來，玻璃板b，c和d不具有易碎性。在這些 情況下，玻璃板破碎成少數(shù)的大碎片，這些大碎片并沒有被力從初始位置推出2英寸(“X” 是破裂之前玻璃板的大致的中心)。玻璃板b破碎成兩塊大碎片，這兩塊大碎片上沒有裂紋 分支；玻璃板c破碎成四塊碎片，從初始裂紋分支出兩條裂紋；玻璃板d破碎成四塊碎片， 從初始裂紋分支出兩條裂紋。人們希望獲得在整個玻璃的表面附近區(qū)域(即在表面的10微米之內(nèi))的壓縮應(yīng) 力的大小以及壓縮應(yīng)力在此區(qū)域的分布、在整個玻璃中心區(qū)域的相關(guān)的拉伸應(yīng)力與玻璃在 過高應(yīng)力下變得易碎的趨勢之間的直接聯(lián)系。另外，因為在壓縮下的抗破壞性往往會直接 與層的厚度成正比，因此人們探尋特別是一般具有深度(層深度)等于或大于50微米的 壓縮層的玻璃的應(yīng)力與易碎性之間的關(guān)系。在一個具體實施方式
中，人們探尋鋁硅酸鹽玻 璃的這種關(guān)系，例如參見Adam James Ellison等在2007年7月31日提交的題為“用于蓋 板的可向下拉制的化學(xué)強化玻璃(Down-Drawable, ChemicallyStrengthened Glass forCover Plate)”的美國專利申請第11/888，213號，其要求2007年5月22日提交的美國臨 時專利申請第60/930，808號的優(yōu)先權(quán)，后者具有相同的標題；Matthew John Dejneka等 在2008年11月25日提交的題為“具有改進的韌性和抗刮擦性的玻璃(Glasses Having ImprovedToughness and Scratch Resistance) ” 的美國專利申請第 12/277，573 號，其要 求2007年11月29日提交的美國專利臨時申請第61/004，677號的優(yōu)先權(quán)，后者具有相同 的標題；Matthew John Dejneka等在2009年2月25日提交的題為“用于硅酸鹽玻璃的澄 清劑(Fining Agents for Silicate Glasses) ”的美國專利申請第 12/392，577 號，其要求 2008年2月26日提交的美國臨時專利申請第61/067，130號的優(yōu)先權(quán)，后者具有相同的標 題；以及Matthew JohnDejneka等在2009年2月26日提交的題為“離子交換的快速冷卻 的玻璃(Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses) ” 的美國專利申請第 12/393, 241 號，其要 求2008年2月29日提交的美國臨時專利申請第61/067，732號的優(yōu)先權(quán)，后者具有相同的 標題。以上參考的專利申請的全部內(nèi)容都參考結(jié)合于此。本發(fā)明描述了一種強化的玻璃。在一個實施方式中，所述玻璃為厚度約為0. 5-3 毫米的玻璃板、平面片、或者三維彎曲物體或片的形式。圖2顯示玻璃片的截面示意圖。對 該玻璃100進行處理，在表面110或表面110附近產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，所述表面本身處于至少一 些壓縮應(yīng)力下。在一個實施方式中，所述壓縮應(yīng)力至少約為200MPa。處于壓縮狀態(tài)的層的 深度(“層深度”，或"D0L") 120至少約為50 μ m。表面110附近的壓縮應(yīng)力在中心區(qū)域130引起拉伸應(yīng)力，使得玻璃內(nèi)的力平衡。所 述積分中心張力(ICT)是由整個應(yīng)力分布曲線的拉伸部分上的應(yīng)力積分得到的。ICT與玻 璃100的全部厚度、壓縮應(yīng)力層的深度(“層深度”，或“DL”)，以及壓縮應(yīng)力層的形狀或輪 廓有關(guān)。ICT是拉伸應(yīng)力乘以拉伸應(yīng)力區(qū)域沿著垂直于表面方向的長度的平均值，在本文 中，以MPa · cm單位表示。通過力平衡，積分的表面壓縮將與ICT的量值精確相等，但是符 號相反(_)，這是因為總積分應(yīng)力必須為零。為了使得玻璃在受到足以使該玻璃部分破碎 的尖端沖擊的時候不易碎，中心區(qū)域130的體積的積分小于或等于約2. 8MPa -cm至最高約 3. 2MPa · cm，在一些實施方式中約小于或等于3. OMPa · cm。在一個實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃包含以下成分、主要由以下成分組 成或由以下成分組成60-70摩爾％ Si02、6-14摩爾％ Al203、0-15摩爾％ B203、0_15摩 爾 % Li20,0-20 摩爾 ％ Na20、0-10 摩爾 ％ K20,0-8 摩爾 ％ MgO,0-10 摩爾 ％ CaO,0-5 摩 爾 % ZrO2、0-1 摩爾 ％ SnO2、0-1 摩爾 ％ CeO2、小于 50ppm As2O3 和小于 50ppm Sb2O3，其 中12摩爾％彡Li20+Na20+K20彡20摩爾％，0摩爾Mg0+Ca0彡10摩爾％。在另 一個實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃包含以下成分、主要由以下成分組成或由以 下成分組成64摩爾％ ^ SiO2 ^ 68摩爾％ ；12摩爾％ ^ Na2O <16摩爾摩爾％ 彡Al2O3彡12摩爾％ ；0摩爾％彡B2O3彡3摩爾％ ；2摩爾％彡K2O彡5摩爾％ ；4摩爾％ 彡MgO彡6摩爾％ ；和0摩爾彡5摩爾％，其中66摩爾Si02+B203+Ca0 彡 69 摩爾 ％ ； Na20+K20+B203+Mg0+Ca0+Sr0 >10 摩爾 摩爾 Mg0+Ca0+Sr0 彡 8 摩爾 % ； (Na2CHB2O3)-Al2O3 ( 2 摩爾 % ；2 摩爾 % ( Na2O-Al2O3 ( 6 摩爾 % ；和 4 摩爾 % ((Na2CHK2O)-Al2O3S 10摩爾％。在一些實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃基本不含鋰， 而在其它實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃基本不含砷、銻和鋇中的至少一種。在其它實 施方式中，可通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)例如但不限于熔融拉制(fusion-draw)方法、狹縫拉制(slot-draw)方法和重拉制(re-draw)方法，向下拉制所述堿性鋁硅酸鹽玻璃。在一個具體的實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃組成如下66. 7摩爾％ SiO2, 10. 5 摩爾 ％ Α1203、0· 64 摩爾 ％ B2O3>13. 8 摩爾 ％ Na20,2. 06 摩爾 ％ K20,5. 50 摩爾 ％ MgO、 0. 46摩爾% CaO,0. 01摩爾% Zr02、0. 34摩爾% As2O3和0. 007摩爾% Fe2O30在另一個具體 的實施方式中，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃組成如下66. 4摩爾％ SiO2UO. 3摩爾％ A1203、0. 60 摩爾 ％ B2O3>4. 0 摩爾 ％ Na20,2. 10 摩爾 ％ K20,5. 76 摩爾 ％ MgO,0. 58 摩爾 ％ CaO,0. 01 摩 爾 % ZrO2、0· 21 摩爾 % SnO2 和 0. 007 摩爾 % Fe2O3。用來在玻璃表面110或者延伸至一定的層深度的表面110附近(即在表面的10 微米以內(nèi))產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的方法包括多個-或多種——強化步驟。所述多種強化步驟以依 次——和互相獨立——的方式進行。在另一個實施方式中，可以在依次的強化步驟之間進 行至少一個另外的步驟，例如退火、洗滌、預(yù)熱等。在第三個實施方式中，強化步驟包括本領(lǐng) 域已知的化學(xué)強化步驟，例如但不限于離子交換步驟。在一個實施方式中，所述強化步驟是 離子交換步驟，其中本身最初包含堿金屬離子的玻璃浸泡在一系列鹽浴中，所述鹽浴包含 的堿金屬離子大于玻璃中包含的堿金屬離子。在一個實施方式中，依次的鹽浴的組成互不 相同。或者，依次的鹽浴可以具有基本相同的組成。在本文中，術(shù)語“鹽浴”和“浴”表示用 于離子交換的浴，其包括但不限于本領(lǐng)域已知的熔鹽浴。在鹽浴中將玻璃表面區(qū)域較小的 離子交換成較大的離子。在一個非限制性實施例中，將玻璃表面區(qū)域內(nèi)的鈉離子交換為熔 鹽中的鉀離子。由于現(xiàn)在存在占據(jù)表面區(qū)域位點的較大的離子在玻璃的表面區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了 壓縮應(yīng)力。表面區(qū)域內(nèi)存在的壓縮應(yīng)力在玻璃的中心區(qū)域或內(nèi)部區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了相應(yīng)的拉伸 應(yīng)力，或者中心張力，使得玻璃內(nèi)的力平衡。在多種強化步驟的一個非限制性實例中，玻璃片在處于第一溫度的第一鹽浴中浸 泡第一段時間。所述第一鹽浴具有第一組成(例如不同的鹽的組合或者單獨的鹽)。在該 段時間結(jié)束時，將玻璃片從第一鹽浴取出。然后將玻璃板在處于第二溫度的第二鹽浴中浸 泡第二段時間。所述第二鹽浴的組成不同于第一鹽浴。在第一鹽浴和第二鹽浴中進行浸泡 的步驟之間，可以對玻璃片進行洗滌(從而避免鹽浴的交叉污染)，退火，或者預(yù)熱，以免在 第二鹽浴中浸泡的過程中產(chǎn)生熱沖擊。盡管以上例子描述了利用兩個離子交換步驟來強化 玻璃，應(yīng)當理解可以采用任意數(shù)量的所述步驟在玻璃中產(chǎn)生所需的壓縮應(yīng)力水平或分布。本發(fā)明所述的方法——以及通過該方法制造的玻璃——具有一些優(yōu)點。為了制得 不易碎的玻璃，優(yōu)選的是高表面壓縮應(yīng)力和剛低于易碎性極限的積分中心張力的組合。受 到在表面處施加相當大的壓縮應(yīng)力的離子交換處理的玻璃一定具有較淺的層深度，否則此 種玻璃會是易碎的，而經(jīng)受產(chǎn)生相當大的層深度，同時沒有變得易碎的離子交換處理的玻 璃在表面具有低的壓縮應(yīng)力。表面附近的壓縮應(yīng)力分布可以很復(fù)雜，只要不超過易碎性限值或閾值即可。這提 供了一種為了特定應(yīng)用調(diào)節(jié)特定分布的方法，而不是依賴于常規(guī)的單一離子交換分布，單 一離子交換分布是最常見的市售離子交換玻璃的情況。無論玻璃是退火的或是拉制的，都 采用相同的易碎性限值；也就是說，可以不考慮玻璃的加熱經(jīng)歷而采用單一的度量。通過本領(lǐng)域已知的方法可以很容易地模擬離子交換工藝中的堿金屬離子分布以 及在離子交換或隨后的退火(導(dǎo)致應(yīng)力弛豫)步驟的過程中經(jīng)受較高的溫度。因為所得的 應(yīng)力分布圖嚴密遵循堿金屬濃度分布圖，因此可以將積分中心張力本身的上限用作繪制所有可接受的離子交換分布圖的限制。用來獲得各種工藝條件下的ICT的模型使用對擴散和應(yīng)力的標準描述。使用由已 知工藝條件對濃度分布的電子微探針測量結(jié)果擬合相互的擴散系數(shù)(即與鉀(K)和鈉(Na) 沿著相反方向運動有關(guān)的有效擴散系數(shù))。如本領(lǐng)域已知，這些值遵循以溫度的倒數(shù)表示 的阿累尼烏斯趨勢(Arrheniustrend)。擴散計算的邊界條件是基于鹽浴組成以及玻璃的 起始組成。已知擴散系數(shù)，玻璃板厚度的幾何特征以及鹽浴組成，可以沿著以下文獻的內(nèi) 容給出的線對得到的一維擴散方程求解例如J. Crank的“擴散數(shù)學(xué)(TheMathematics of Diffusion) ”，第二版，1975 年。例如如 A. K. Varshneya 在“無機玻璃基礎(chǔ)(Fundamentals of norganic Glasses) ”，第二版，2006中所述，加工步驟完成之后，應(yīng)力與玻璃中的K+濃度 成正比。為了滿足力平衡的要求，必須減去一個常數(shù)，因此所得的應(yīng)力曲線積分值為零。在 較高溫度下，玻璃中的應(yīng)力弛豫作用開始變得重要。以伸長指數(shù)(stretched exponential) 形式包含應(yīng)力弛豫，該伸長指數(shù)包括拉伸指數(shù)(stretching exponent)以及取決于溫度的 弛豫時間，對其進行擬合以重現(xiàn)在已知工藝條件下測得的應(yīng)力。將伸長指數(shù)用于玻璃的應(yīng) 力弛豫是本領(lǐng)域已知的，例如參見G. W. Scherer的“玻璃和復(fù)合體中的弛豫(Relaxation in Glass and Composites) ”，1992。通過以下方式對模型進行測試將預(yù)測的濃度分布曲 線與電子微探針直接測得的濃度相比較，在可獲得的情況下，與直接測得的壓縮應(yīng)力和層 深度相比較。可以使用本發(fā)明所述的多種離子交換工藝強化的鋁硅酸鹽玻璃的非限制性例 子是大致具有以下組成的堿性鋁硅酸鹽玻璃66摩爾％ SiO2 ； 14摩爾％ Na2O; 10摩爾％ Al2O3 ；0. 59 摩爾 % B2O3 ；2. 45 摩爾 ％ K2O ；5. 7 摩爾 % MgO ；0. 57 摩爾 ％ CaO ；0. 18 摩爾 ％ SnO2 ；以及0. 02摩爾％ &02?？梢詫⒋朔N玻璃內(nèi)的鈉與鉀、銣或銫交換，從而在表面附近產(chǎn) 生高壓縮應(yīng)力區(qū)域，在玻璃內(nèi)部或中心區(qū)域產(chǎn)生中心張力區(qū)域。除非另外說明，在本文中， 術(shù)語“鋰”、“鈉”、“鉀”、“銫”和“銣”表示這些堿金屬各自的一價陽離子。如果使用銣和銫， 則也可以使用銣和銫交換玻璃中的鉀離子以及鈉離子。在一個實施方式中，玻璃中一部分 或者所有的鈉和鉀被鋰代替。然后可以用鈉、鉀、銣或銫交換鋰，產(chǎn)生高的表面壓縮應(yīng)力和 內(nèi)部拉伸體積。為了產(chǎn)生表面壓縮應(yīng)力(而不是產(chǎn)生張力)，玻璃中的一種或多種離子必須 被鹽溶液中具有更高原子數(shù)的離子取代，例如用鉀取代玻璃中的鈉，用銣取代玻璃中的鉀， 用鈉取代玻璃中的鋰等。在一個實施方式中，可以通過在表面以下提供至少一個壓縮應(yīng)力極大值或“峰 值”，同時在表面保持高的壓縮應(yīng)力，改進抗破壞性。離子交換形成不同等級的堿金屬濃度 分布曲線。該分布的結(jié)果是層狀的，雖然在不同的玻璃部分之間沒有任何內(nèi)部界面。因此預(yù) 期在玻璃下落或者受到?jīng)_擊的時候，通過離子交換產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力的峰值能夠提供益處。表1中列出了使用一次(表1和表2中的1X1)和兩次離子交換(表1和表2中的 1X2)獲得的應(yīng)力分布。表2中列出了使用兩次離子交換和三次離子交換(表2中的1X3) 獲得的應(yīng)力分布圖。對進行過所述工藝處理的不同厚度(表1和表2的L)的玻璃樣品進 行實驗(大致組成66. 18摩爾% SiO2 ； 14. 00摩爾% Na2O ； 10. 29摩爾% Al2O3 ；0. 59摩爾% B2O3 ；2. 45 摩爾 ％ K2O ；5. 71 摩爾 ％ MgO ；0. 57 摩爾 ％ CaO ；0. 18 摩爾 ％ SnO2 ；以及 0. 02 摩 爾％&02)。在完成強化工藝之后，通過將各個樣品打碎來評價上文定義的易碎性(實施例 14和15例外，此二個實施例樣品沒有進行測試)。積分壓縮張力(ICT)約小于3的樣品不是易碎的，而ICT值約大于3的樣品是易碎的。檢查表1和表2中的ICT值和易碎性結(jié)果 表明，從非易碎性向易碎性的轉(zhuǎn)變并不是特別的明顯，而是在ICT為大約2. SMPa · cm至最 高達3. 2MPa · cm的范圍內(nèi)發(fā)生的。使用上文所述的模型計算可獲得層深度值(D0L，定義 為從表面到應(yīng)力符號改變的位置的距離)，CS(表面處的壓縮應(yīng)力)以及ICT。表中所列的 DOL和CS的值與測得的值類似。但是，為了計算ICT，必須使用擴散/應(yīng)力模型提供全應(yīng)力 分布圖的細節(jié)形狀。如果能夠使用儀器測量整個層深度的實際應(yīng)力分布，可以在無需模型 的情況下由應(yīng)力分布曲線直接計算ICT。在任意情況下，ICT作為一種用來預(yù)測非易碎性和 /或易碎性的方法。表1.采用--次離子交換和二次離子交換的玻璃獲得的應(yīng)力分布圖。
權(quán)利要求
1.一種玻璃，所述玻璃是強化的，包括處于壓縮應(yīng)力下的外部區(qū)域以及中心拉伸區(qū)域， 所述外部區(qū)域從玻璃的表面延伸到一定的層深度，所述中心拉伸區(qū)域處于小于或等于約 2. 8MPa · cm至最高約3. 2MPa · cm的積分中心張力下。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃在受到足以打破該玻璃的尖端沖 擊的時候，基本不具有易碎性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃在受到足以打破該玻璃的尖端 沖擊的時候會以下列方式破裂由初始裂紋分支成小于五條的多條裂紋，碎片從其初始位 置拋離的距離小于2英寸。
4.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述外部區(qū)域的層深度至少為 50 μ m0
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述壓縮應(yīng)力至少約為 200MPa。
6.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃是堿性鋁硅酸鹽玻璃。
7.如權(quán)利要求6所述的玻璃，其特征在于，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃包含64摩 爾％≤ SiO2≤ 68摩爾％;12摩爾Na2O≤ 16摩爾摩爾Al2O3≤ 12摩 爾％ ;0摩爾％≤ B2O3≤ 3摩爾摩爾≤ 5摩爾摩爾≤ 6 摩爾％ ；和0摩爾≤ 5摩爾％，其中66摩爾Si02+B203+Ca0≤ 69摩 爾 ％ ； Na20+K20+B203+Mg0+Ca0+Sr 0 >10 摩爾摩爾 ％ ≤ MgO+CaO+SrO ≤ 8 摩 爾% ； (Na2CHB2O3) -Al2O3≤ 2摩爾摩爾Na2O-Al2O3≤ 6摩爾％ ；和4摩爾％ ≤ (Na20+K20) -Al2O3 ≤ 10 摩爾 ％。
8.如權(quán)利要求6所述的玻璃，其特征在于，所述堿性鋁硅酸鹽玻璃包含60-70摩爾％ SiO2,6-14 摩爾 ％ Al203、0-15 摩爾 ％ B203、0_15 摩爾 ％ Li20,0-20 摩爾 ％ Na20、0_10 摩爾 ％ K20,0-8 摩爾 ％ Mg0、0-10 摩爾 ％ Ca0、0-5 摩爾 ％ Zr02、0_l 摩爾 ％ Sn02、0_l 摩爾 ％ CeO2、小 于 50ppm As2O3 和小于 50ppm SId2O3,其中 12 摩爾 ％ ≤ Li20+Na20+K20 ≤ 20 摩爾 ％，0 摩爾 ％ ≤ MgO+CaO≤ 10摩爾％。
9.如權(quán)利要求6所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的液相粘度至少為130千泊。
10.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃是平面片和三維彎曲 片中的一種。
11.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃是電子器件中的蓋板 和顯示窗中的一種。
12.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃的厚度范圍約為 0. 5mm至丨J最高5mmο
13.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃通過在多種離子交換 浴中依次浸泡而化學(xué)強化。
14.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述表面區(qū)域包含多種第一堿 金屬離子的離子以及多種第二堿金屬的離子，所述第一堿金屬的離子各自具有第一離子半 徑，所述第二堿金屬的離子各自具有第二離子半徑，所述第一堿金屬不同于所述第二堿金 屬，所述第二離子半徑大于所述第一離子半徑。
15.如權(quán)利要求14所述的玻璃，其特征在于，所述表面區(qū)域已進行過離子交換。
16.如以上權(quán)利要求中任一項所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃在表面的10微米以 內(nèi)具有壓縮應(yīng)力。
17.一種強化玻璃的方法，所述方法包括以下步驟a.提供玻璃，所述玻璃具有表面；b.在外部區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力以強化所述玻璃，所述外部區(qū)域從表面延伸到一定的 層深度，所述壓縮應(yīng)力在玻璃的中心拉伸區(qū)域產(chǎn)生小于或等于約2. SMPa · cm至最高約 3. 2MPa · cm的積分中心張力。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述在表面區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的步驟 包括將玻璃的至少一部分依次浸泡在多種離子交換浴中。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述依次的離子交換浴具有互不相同的 組成。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，該方法還包括在多種離子交換浴中對玻璃進行依次浸 泡的步驟之間，對玻璃進行退火。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述將玻璃的至少一部分浸泡在多種離 子交換浴中的步驟包括將所述玻璃浸泡在包含第一金屬的鹽的第一離子交換浴中，然后 將所述玻璃浸泡在包含第二金屬的鹽的第二離子交換浴中，其中所述第一金屬不同于所述 弟·~ 金屬ο
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一金屬和第二金屬是堿金屬。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述多種離子交換浴各自包含至少一種堿金屬鹽。
24.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述玻璃是堿性鋁硅酸鹽玻璃。
25.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述玻璃在強化后基本沒有易碎性。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在受到?jīng)_擊或接觸力的時候不會表現(xiàn)出易碎性的強化的玻璃，還提供了對玻璃進行強化的方法。通過對玻璃進行多種依次離子交換處理而使其強化。所述多種離子交換處理在強化層的一定深度提供局部壓縮應(yīng)力最大值，在玻璃表面或表面附近提供第二局部最大值。
文檔編號C03C21/00GK102131740SQ200980133798
公開日2011年7月20日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者A·J·埃利森, D·C·埃蘭, S·戈麥斯 申請人:康寧股份有限公司