分案申請說明

本申請系申請日為2009年08月07日、國際申請?zhí)枮閜ct/us2009/004531、進入中國國家階段后的國家申請?zhí)枮?00980135969.7、題為“強化的玻璃制品及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關申請交叉參考

本申請要求2008年8月8日提交的美國臨時專利申請第61/087324號的權益。

技術背景

已知化學強化的玻璃可用于手持式裝置中，例如移動電話、媒體播放器和其他裝置，以及要求透明性、高強度和耐磨性的其他應用。但是，這些玻璃可能容易具有易碎性，即，所述玻璃在受到足夠的穿透力沖擊的時候容易碎裂成大量小片。

發(fā)明概述

本文提供和描述了強化的玻璃，所述玻璃具有一定的中心張力，該中心張力低于一定的閾值，超過該閾值時，所述玻璃表現(xiàn)出易碎性。所述中心張力隨著玻璃的厚度非線性地變化。所述玻璃可用作便攜式或移動式電子通訊和娛樂裝置(如手機、音樂播放器)和信息終端(it)裝置(如膝上電腦等)的蓋板或窗口。

因此，本發(fā)明的一個方面提供一種強化的玻璃制品。所述強化的玻璃制品具有厚度t，該玻璃制品包括：外部區(qū)域，該外部區(qū)域從制品表面延伸到制品內層的深度dol，其中該外部區(qū)域受到壓縮應力cs；內部區(qū)域，其中該內部區(qū)域受到中心張力ct，且-15.7t+52.5＜ct≤-38.7ln(t)+48.2，其中ct按兆帕(mpa)表示，t按毫米(mm)表示。

本發(fā)明另一個方面提供一種強化的玻璃制品。所述強化的玻璃制品具有小于約2毫米的厚度t，該玻璃制品包括：外部區(qū)域，和受到中心張力ct的內部區(qū)域，其中ct按兆帕(mpa)表示，ct＞-15.7t+52.5。該強化玻璃制品在受到足以使強化玻璃制品碎裂的尖銳物沖擊時基本上不易碎。

本發(fā)明另一個方面提供一種制造基本不易碎的強化玻璃制品的方法。該方法包括以下步驟：提供玻璃制品，該玻璃制品具有厚度t；在玻璃制品的外部區(qū)域中形成直到一定層深度dol的壓縮應力cs，以形成強化的玻璃制品，該壓縮應力足以在玻璃制品的中心區(qū)域中產生中心張力ct，使得ct≤-38.7ln(t)+48.2，其中ct按兆帕(mpa)表示，t按毫米(mm)表示，該強化玻璃制品基本不易碎。

通過以下詳細說明、附圖和所附權利要求，這些和其他方面、優(yōu)點和特征將是顯而易見的。

附圖簡要描述

圖1a是顯示強化玻璃制品的照片，1)表現(xiàn)碎裂時的易碎性；2)表現(xiàn)碎裂時的不易碎性；

圖1b是顯示強化玻璃片的照片，表現(xiàn)碎裂時的不易碎性；

圖2包括閾值中心張力隨強化的堿性鋁硅酸鹽玻璃制品的玻璃厚度變化的圖；和

圖3是強化的玻璃制品的示意圖。

發(fā)明詳述

在以下說明中，類似的附圖標記表示附圖中顯示的所有若干視圖中類似或相應的部件。還應該理解，除非有另外的表示，否則，術語“頂部”、“底部”、“向外”、“向內”等都是為了方便而采用的用語，不應理解為限制性術語。另外，將基團描述為包含一組元素的至少一種及其組合時，應理解該組可包括、基本包括單獨或互相組合形式的任意數(shù)量的所引述的那些元素，或由其組成。類似地，將基團描述為由一組元素的至少一個及其組合組成時，應理解該組可包括單獨或互相組合形式的任意數(shù)量的所引述的那些元素。除非有另外的表示，否則，引述的值范圍包括該范圍的上限和下限、以及其間的任意子范圍。

參考一般意義的附圖，將會理解，說明書的目的是描述具體實施方式，而不是限制公開內容或所附權利要求。附圖不一定是按比例的，可以夸張表現(xiàn)一些特征和一些附圖，或者為了清楚和一致性示意表示。

易碎性(本文也稱為“脆性”)表示玻璃制品的極端碎裂性質。易碎性是制品內形成過大的內部或中心張力ct的結果，導致制品破裂時發(fā)生強力或劇烈的碎裂。在熱回火、層壓的或化學強化的(例如通過離子交換強化)玻璃制品中，當玻璃制品(如板或片)的表面或外部區(qū)域中的壓縮應力(cs)與玻璃板中心的拉伸應力的平衡提供足夠能量從而導致多重裂縫支化，使小玻璃片和/或顆粒從制品脫出(ejection)或“飛出(tossing)”時，產生易碎性。形成這些脫出物的速度是玻璃制品內作為中心張力ct儲存的過多能量的結果。

玻璃制品的易碎性是中心張力ct和壓縮應力cs的函數(shù)。具體來說，玻璃制品內的中心張力ct可以由壓縮應力cs計算。壓縮應力cs在表面附近(即，100微米以內)測量，給出最大cs值和壓縮應力層的測量深度(本文也稱為“層深度”或“dol”)。cs和ct之間的關系通過以下表達式給出：

ct＝(cs·dol)/(t-2dol)(1)，

其中t是玻璃制品的厚度。除非有另外的表示，否則，中心張力ct和壓縮應力cs在本文中按兆帕(mpa)表示，其中厚度t和層深度dol按毫米表示?？梢詾椴Ａе破吩O計或提供的壓縮層深度dol和壓縮應力cs最大值受到這種易碎性的限制。因此，易碎性是設計各種玻璃制品時需要考慮的因素之一。

易碎性具有以下至少一種特征：強化的玻璃制品(如板或片)碎裂成多個小片(如≤1毫米)；每單位面積玻璃制品形成的碎片數(shù)量；從玻璃制品中的一個初始裂縫得到多重裂縫支化；暴力脫出的至少一個碎片與其初始位置的規(guī)定距離(如約5厘米，或約2英寸)；以及任意上述破裂(尺寸和密度)、碎裂和脫出行為的組合。如本文所用，術語“易碎性”和“脆性”表示沒有任何外部限制(例如涂層、粘合劑層等)的強化玻璃制品的暴力或劇烈碎裂的那些模式。雖然可以將涂層、粘合劑層等與本文所述的強化玻璃制品聯(lián)合使用，但是在確定玻璃制品的易碎性或脆性的時候并未使用這些外部限制。

圖1a和1b說明強化玻璃制品在受到尖銳壓頭的尖端沖擊(pointimpact)時的易碎性和不易碎性。用來確定易碎性的尖端沖擊測試包括對玻璃制品的表面施加作用力的設備，所述作用力正好足以釋放強化玻璃制品內存在的內部儲存能量。也就是說，尖端沖擊作用力足以在強化玻璃片的表面產生至少一條新裂縫，并延伸該裂縫通過壓縮應力cs區(qū)域(即層深度)進入受到中心張力ct的區(qū)域。產生或活化強化玻璃片中的裂縫所需的沖擊能量取決于壓縮應力cs和制品的層深度dol，因此取決于對該片進行強化時的條件(即，通過離子交換強化玻璃時所用的條件)?；蛘撸瑢γ總€離子交換的玻璃板施加尖鏢壓頭接觸，這種接觸足以使得裂縫延伸進入板的內部區(qū)域，所述內部區(qū)域處于拉伸應力下。向玻璃板施加的作用力正好足以達到內部區(qū)域的開始位置，使得所述驅動裂縫的能量源自內部區(qū)域的拉伸應力，而不是源自外部表面上的尖鏢沖擊力。

圖1a和1b中所示的玻璃片是50毫米×50毫米的離子交換的堿性鋁硅酸鹽玻璃片，各樣品的厚度為0.5毫米。各樣品的組成為：66.7摩爾％的sio2；10.5摩爾％的al2o3；0.64摩爾％的b2o3；13.8摩爾％的na2o；2.06摩爾％的k2o；5.50摩爾％的mgo；0.46摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.34摩爾％的as2o3；和0.007摩爾％的fe2o3；或者為：66.4摩爾％的sio2；10.3摩爾％的al2o3；0.60摩爾％的b2o3；4.0摩爾％的na2o；2.10摩爾％的k2o；5.76摩爾％的mgo；0.58摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.21摩爾％的sno2；和0.007摩爾％的fe2o3。對圖1a和1b中所示的各玻璃板進行離子交換，實現(xiàn)80兆帕(1b)到84兆帕(1a)的中心張力。

參見圖1a，玻璃板a(圖1a)可歸類為易碎性。具體來說，玻璃板a碎裂成多個脫出的小片，表現(xiàn)為從初始裂縫產生較高程度的裂縫支化，形成小片。約50％的碎片的尺寸小于1毫米，估計從初始裂縫產生約8-10條支化的裂縫。如圖1a中所示，脫出的玻璃片與初始玻璃板a的距離約為5厘米。表現(xiàn)出上述三項標準(即，多重裂縫支化、脫出和極多碎裂)中任意項的玻璃制品可歸類為易碎性。例如，若玻璃只表現(xiàn)出過多的支化，但是沒有表現(xiàn)出上述脫出或極多碎裂，則該玻璃仍可表征為易碎性。

玻璃板b、c(圖1b)和d(圖1a)歸類為不易碎性。在這各個樣品中，玻璃片破裂成少量的大片。例如玻璃板b(圖1b)破裂成兩個大片，沒有裂縫支化；玻璃板c(圖1b)破裂成四片，從初始裂縫形成兩條支化裂縫；玻璃板d(圖1a)破裂成四片，從初始裂縫形成兩條支化裂縫。根據沒有脫出碎片(即，沒有玻璃片強力脫出到與其初始位置相距2英寸以上)，沒有尺寸≤1毫米的可見碎片，以及觀察到很少量的支化裂縫的情況，樣品b、c和d歸類為不易碎性或基本不易碎性。

根據以上內容，可以設立易碎性指數(shù)(表1)來定量玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷制品在受到另一物體沖擊時的易碎性或不易碎性的程度。該指數(shù)從1到5，1表示不易碎性，5表示高度易碎性，用該指數(shù)描述易碎性或不易碎性的不同水平。使用該指數(shù)，以許多參數(shù)的形式表征易碎性：1)直徑(即最大尺寸)小于1毫米的碎片的數(shù)量百分比(表1中的“碎片尺寸”)；2)每單位面積(在這種情況下為平方厘米)樣品形成的碎片數(shù)量(表1中的“碎片密度”)；3)受到沖擊時由初始裂縫形成的支化裂縫的數(shù)量(表1中的“裂縫支化”)；和4)受到沖擊時從初始位置脫出超過約5厘米(或約2英寸)的碎片的數(shù)量百分比(表1中的“脫出”)。

表1.確定易碎程度和易碎性指數(shù)的標準。

若玻璃制品符合與具體指數(shù)數(shù)值相關的至少一項標準，則為該制品指定易碎性指數(shù)。或者，若玻璃制品符合兩個具體的易碎性水平之間的標準，則為該制品指定易碎性指數(shù)范圍(例如易碎性指數(shù)為2-3)。如根據表1中列出的單獨標準確定，可以為玻璃制品指定易碎性指數(shù)的最大值。在許多情況中，無法確定每個標準的值，例如表1中列出的碎片密度或從其初始位置脫出超過5厘米的碎片百分比。因此要單獨考慮不同標準、易碎性的其他測量和易碎性指數(shù)，從而為落在一個標準水平之內的玻璃制品指定相應的易碎程度和易碎性指數(shù)。若根據表1中所列四項標準中任意項的易碎性指數(shù)等于或大于3，則玻璃制品歸類為易碎性。

將以上易碎性指數(shù)應用于圖1a和1b中所示的樣品，玻璃板a碎裂成多個脫出的小片，表現(xiàn)出從初始裂縫產生較高程度的裂縫支化，從而形成小片。約50％的碎片的尺寸小于1毫米，估計從初始裂縫產生約8-10條裂縫。根據表1中列出的標準，玻璃板a的易碎性指數(shù)約為4-5，歸類為具有中等到高的易碎程度。

可以將易碎性指數(shù)小于3(低易碎性)的玻璃制品認為是不易碎性或基本不易碎性。玻璃板b、c和d都不存在以下現(xiàn)象：直徑小于1毫米的碎片，受到沖擊時由初始裂縫產生多重支化，從其初始位置脫出超過5厘米的碎片。玻璃板b、c和d是不易碎性的，因此易碎性指數(shù)為1(不易碎性)。

如以上討論的，在圖1a和1b中觀察到的玻璃板a(其表現(xiàn)出易碎性)以及玻璃板b、c和d(其表現(xiàn)出不易碎性)之間的不同性質可歸因于所測試樣品中中心張力ct的區(qū)別?？赡墚a生這種易碎性是設計各種玻璃產品時需要考慮的一個因素，所述玻璃產品是，例如用于便攜式或移動式電子裝置(如手機、娛樂裝置等)的蓋板或窗口，以及用于信息終端(it)裝置(如膝上電腦)的顯示器。而且，可以在玻璃制品中設計或為其提供的壓縮層深度dol和壓縮應力cs最大值受到這種易碎性的限制。

因此，為了避免產生易碎性，應當將玻璃制品設計成中心張力ct等于或小于其臨界或閾值中心張力ct，以避免在受到另一物體沖擊時發(fā)生碎裂，同時考慮壓縮應力cs和層深度dol。根據對厚度大于或等于約2毫米的玻璃制品的易碎性的經驗觀察，據信產生不可接受的易碎性的“臨界”或“閾值”中心張力與玻璃厚度t之間的關系是線性的。將認為會產生不可接受的易碎性(在本文中也稱為“臨界”或“閾值”中心張力值)時的閾值中心張力ct(在本文中也稱為“閾值ct”)相對于厚度t作圖，這種關系的一個例子見圖2(線2)。

圖2中所示的線2代表的數(shù)據以一系列化學強化的堿性鋁硅酸鹽玻璃樣品實驗觀察到的性質為基礎，這些玻璃樣品的組成為：66.7摩爾％的sio2；10.5摩爾％的al2o3；0.64摩爾％的b2o3；13.8摩爾％的na2o；2.06摩爾％的k2o；5.50摩爾％的mgo；0.46摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.34摩爾％的as2o3；和0.007摩爾％的fe2o3；或者組成為：66.4摩爾％的sio2；10.3摩爾％的al2o3；0.60摩爾％的b2o3；4.0摩爾％的na2o；2.10摩爾％的k2o；5.76摩爾％的mgo；0.58摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.21摩爾％的sno2；和0.007摩爾％的fe2o3，已經通過離子交換進行了強化。每個樣品的厚度至少為2毫米。圖2中線2代表的數(shù)據表示，閾值中心張力ct(從等式(1)和cs、dol和t確定)和玻璃厚度t之間的關系是線性的(以下表示為“線性閾值中心張力ct2”或“ct2”)，由以下等式描述：

ct2＝-15.7t+52.5(2)(2)

等式(2)由化學強化的玻璃樣品獲得的實驗壓縮應力和層深度數(shù)據得到，各樣品厚度至少為2毫米。外延至較小厚度，等式(2)提供本文所述強化玻璃的ct下限。由于從厚度t≥2毫米的樣品獲得的數(shù)據得到的中心張力、壓縮應力和層深度之間的關系，如等式(2)中所示，相對于厚度t的閾值ct2的線性性質限制了可能產生的壓縮應力的量和層深度。因此，為某些應用設計易碎性，尤其是其中使用較薄玻璃片的應用，預期將根據這種預計的線性性質受到限制。例如，對玻璃片進行強化，以實現(xiàn)一定的cs和dol值，從而獲得低于通過等式(2)預測并如圖2中線2所示的閾值ct2值的中心張力。

如本文所述，已經發(fā)現(xiàn)，在強化玻璃制品(尤其是厚度t小于2毫米的玻璃制品)中產生易碎性的中心張力ct的臨界或閾值的量與厚度t之間的關系是非線性的。因此，提供了如本文所述標準所定義的強化玻璃制品，例如基本不易碎性的(即并無易碎性)強化片或板，如圖3中所示。強化玻璃制品300的厚度為t，包括外部區(qū)域310和內部區(qū)域320，外部區(qū)域從表面312延伸到層314的深度。對玻璃制品300的外部區(qū)域310進行強化(即熱強化或化學強化)，從而使其處于壓縮應力cs下。外部區(qū)域310中的壓縮應力cs在內部區(qū)域320中產生了中心張力ct或拉伸應力，以平衡該壓縮應力。壓縮應力層314的深度dol是從表面到在與拉伸應力區(qū)域(內部區(qū)域320)的邊界處測得的壓縮應力減小到零應力的點的深度。中心張力ct和壓縮應力cs之間的關系由之前提出的等式(1)給出：

ct＝(cs·dol)/(t-2dol)(1)

參見圖2，將實際產生不可接受的易碎性(在本文中也稱為臨界或閾值中心張力)時的閾值中心張力(閾值ct)相對于厚度t作圖，由圖2中的線1表示。線1以對于一種堿性鋁硅酸鹽玻璃實驗觀察到的性質為基礎，該玻璃組成為：66.7摩爾％的sio2；10.5摩爾％的al2o3；0.64摩爾％的b2o3；13.8摩爾％的na2o；2.06摩爾％的k2o；5.50摩爾％的mgo；0.46摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.34摩爾％的as2o3；和0.007摩爾％的fe2o3；或者為：66.4摩爾％的sio2；10.3摩爾％的al2o3；0.60摩爾％的b2o3；4.0摩爾％的na2o；2.10摩爾％的k2o；5.76摩爾％的mgo；0.58摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.21摩爾％的sno2；和0.007摩爾％的fe2o3，已經進行了離子交換。線1表示的數(shù)據說明，中心張力ct(以下稱為“非線性閾值中心張力ct1”或“ct1”)和玻璃厚度t之間的關系實際上是非線性的，由以下等式描述：

ct1≤-38.7ln(t)+48.2(3)

等式(3)由經過離子交換的堿性鋁硅酸鹽玻璃樣品的壓縮應力cs和層深度dol的實驗測量得到，各玻璃樣品的厚度小于約1.4毫米。已經觀察到玻璃制品的非線性閾值中心張力ct1大于由以上等式(2)預計的ct和t之間的線性關系定義的線性中心張力ct2。因此由以下等式描述使不可接受的易碎性最小化或使該易碎性消失的中心張力ct1的出乎意料的范圍：

-15.7t+52.5≤ct1≤-38.7ln(t)+48.2(4)

考慮到之前對類似或相同組成的較厚的強化玻璃樣品觀察到的性質，由圖2的線1和等式(3)例證的允許的最大ct1與玻璃制品厚度之間的非線性關系是出乎意料的。若ct與厚度之間的關系是線性的(ct2)，如圖2的線2所證明并如等式(2)所示，則對于厚度約為0.2毫米到最大2毫米的部件，ct閾值易碎性將小于由等式(3)確定的值，cs和dol中的至少一項將相應地受到限制。在厚度較小的情況下，壓縮層深度(dol)和壓縮應力cs最大值也不得不減小。如圖2中所示線性性質所表示，cs和dol在這些范圍中的減小將限制對某些應用的設計靈活性。

之前預計的閾值ct(ct2，由圖2的線2表示)的線性性質并未提示對于易碎性t(圖2的線1)的實際閾值ct極限(ct1)與厚度之間的非線性關系。為了進一步說明這個出乎意料的結果，表2列出如本文所述使用等式(3)從圖2的線1計算的實際非線性閾值中心張力ct1，使用等式(2)從圖的線2計算的線性閾值中心張力ct2，以及使用等式(2)和(3)對玻璃選定厚度計算的閾值ct之間的差值(ct1-ct2)。

表2

從表2中列出的值可知，預計的閾值ct2(等式(2))和通過非線性關系(等式(3))預計的實際閾值ct1之間的差值(ct1-ct2)隨著厚度t減小而增大。由于ct與厚度t、層深度dol和壓縮應力cs相關(等式(1))，所以本文所述通過非線性關系預計的較大的閾值ct值(ct1；等式(3))提供了可以用來設計和制造表現(xiàn)出不易碎性的強化玻璃片的較大范圍的cs和dol值；即，易碎性指數(shù)小于3。所以，可以制造一定厚度的經過強化的不易碎性的玻璃制品，其閾值中心張力ct大于之前認為的可能值。

在一種實施方式中，如以上所述，強化玻璃制品300基本是不易碎性的，或者并無易碎性。也就是說，如本文表1中所示，強化玻璃制品300的易碎性指數(shù)小于3。

圖1的線2表示的數(shù)據并未提示用于易碎性的閾值ct極限ct1隨厚度變化的非線性性質。由表2中列出的值可知，通過等式(2)預計的閾值ct和通過非線性關系(等式3)預計的閾值ct之間的差值隨著厚度t減小而增大。

本文所述的強化玻璃制品可包含很多種組成。在一種實施方式中，其包含堿性鋁硅酸鹽玻璃。在一些實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃包含以下組分、主要由以下組分組成或由以下組分組成：60-70摩爾％的sio2；6-14摩爾％的al2o3；0-15摩爾％的b2o3；0-15摩爾％的li2o；0-20摩爾％的na2o；0-10摩爾％的k2o；0-8摩爾％的mgo；0-10摩爾％的cao；0-5摩爾％的zro2；0-1摩爾％的sno2；0-1摩爾％的ceo2；小于50ppm的as2o3；和小于50ppm的sb2o3；其中12摩爾％≤li2o+na2o+k2o≤20摩爾％且0摩爾％≤mgo+cao≤10摩爾％。在其他實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃包含以下組分、主要由以下組分組成或由以下組分組成：64摩爾％≤sio2≤68摩爾％；12摩爾％≤na2o≤16摩爾％；8摩爾％≤al2o3≤12摩爾％；0摩爾％≤b2o3≤3摩爾％；2摩爾％≤k2o≤5摩爾％；4摩爾％≤mgo≤6摩爾％；和0摩爾％≤cao≤5摩爾％，其中：66摩爾％≤sio2+b2o3+cao≤69摩爾％；na2o+k2o+b2o3+mgo+cao+sro＞10摩爾％；5摩爾％≤mgo+cao+sro≤8摩爾％；(na2o+b2o3)-al2o3≤2摩爾％；2摩爾％≤na2o-al2o3≤6摩爾％；和4摩爾％≤(na2o+k2o)-al2o3≤10摩爾％。在第三實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃包含以下組分、主要由以下組分組成或由以下組分組成：5-50重量％的sio2；2-20重量％的al2o3；0-15重量％的b2o3；1-20重量％的na2o；0-10重量％的li2o；0-10重量％的k2o；和0-5重量％的(mgo+cao+sro+bao)；0-3重量％的(sro+bao)；和0-5重量％的(zro2+tio2)，其中0≤(li2o+k2o)/na2o≤0.5。

在一種具體的實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃具有以下組成：66.7摩爾％的sio2；10.5摩爾％的al2o3；0.64摩爾％的b2o3；13.8摩爾％的na2o；2.06摩爾％的k2o；5.50摩爾％的mgo；0.46摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.34摩爾％的as2o3；和0.007摩爾％的fe2o3。在另一種具體的實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃具有以下組成：66.4摩爾％的sio2；10.3摩爾％的al2o3；0.60摩爾％的b2o3；4.0摩爾％的na2o；2.10摩爾％的k2o；5.76摩爾％的mgo；0.58摩爾％的cao；0.01摩爾％的zro2；0.21摩爾％的sno2；和0.007摩爾％的fe2o3。在一些實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃基本不含鋰，而在其他實施方式中，該堿性鋁硅酸鹽玻璃基本不含砷、銻和鋇中的至少一種。

描述這些堿性鋁硅酸鹽玻璃的非限制性例子的文獻有：adamj.ellison等在2007年7月31日提交的題為“用于蓋板的可下拉的化學強化玻璃(down-drawable，chemicallystrengthenedglassforcoverplate)”的美國專利申請第11/888213號，該專利申請要求2007年5月22日提交的具有相同名稱的美國臨時專利申請60/930808的優(yōu)先權；matthewj.dejneka等在2008年11月25日提交的題為“具有改進的韌性和耐劃性的玻璃(glasseshavingimprovedtoughnessandscratchresistance)”的美國專利申請第12/277573號，該專利申請要求2007年11月29日提交的具有相同名稱的美國臨時專利申請61/004677的優(yōu)先權；matthewj.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(finingagentsforsilicateglasses)”的美國專利申請第12/392577號，該專利申請要求2008年2月26日提交的具有相同名稱的美國臨時專利申請第61/067130號的優(yōu)先權；matthewj.dejneka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，fastcooledglasses)”的美國專利申請第12/393241號，該專利申請要求2008年2月29日提交的具有相同名稱的美國臨時專利申請第61/067762號的優(yōu)先權，這些文獻的內容都通過參考全文結合于此。

在一種實施方式中，本文所述的玻璃制品如玻璃制品300通過離子交換進行了化學強化。在這個過程中，玻璃表面層中的離子被具有相同價態(tài)或氧化態(tài)的較大離子替換或交換。在玻璃制品包含堿性鋁硅酸鹽玻璃、基本上由堿性鋁硅酸鹽玻璃組成或由堿性鋁硅酸鹽玻璃組成的那些實施方式中，玻璃表面層中的離子和較大離子都是單價堿金屬陽離子，例如li⁺(當存在于玻璃中時)、na⁺、k⁺、rb⁺和cs⁺?；蛘?，表面層中的單價陽離子可以被堿金屬陽離子以外的其他單價陽離子替換，例如ag⁺等。

離子交換工藝通常通過以下方式進行：將玻璃制品浸入包含要與玻璃中的較小離子交換的較大離子的熔融鹽浴中。本領域普通技術人員將會理解，離子交換工藝的參數(shù)包括但并不限于浴組成和溫度、浸漬時間、將玻璃浸入一種或多種鹽浴中的次數(shù)、多種鹽浴的使用、附加步驟(例如退火、洗滌等)，這些參數(shù)一般通過玻璃組成、層的所需深度、和由于強化操作產生的玻璃的壓縮應力確定。例如，可以通過以下方式實現(xiàn)含堿金屬玻璃的離子交換：浸入至少一種包含較大堿金屬離子的鹽的熔融浴中，所述鹽例如但并不限于硝酸鹽、硫酸鹽和氯化物。熔融鹽浴的溫度通常約為380℃到最高約450℃，浸漬時間約為15分鐘到最長約16小時。但是也可以采用不同于上述內容的溫度和浸漬時間。這些離子交換處理通常產生具有以下性質的強化堿性鋁硅酸鹽玻璃：層深度約為10微米到最大至少50微米，壓縮應力約為200兆帕到最大約800兆帕，中心張力小于約100兆帕。

以上參考的美國專利申請和臨時美國申請中提供了離子交換工藝的非限制性例子。另外，在以下文獻中描述了將玻璃浸漬在多種離子交換浴中、浸漬操作之間包括洗滌和/或退火步驟的離子交換工藝的非限制性例子：douglasc.allan等在2008年7月11日提交的題為“用于消費應用的具有壓縮表面的玻璃(glasswithcompressivesurfaceforconsumerapplications)”的美國臨時專利申請第61/079995號，其中通過在不同濃度的鹽浴中進行多次連續(xù)浸漬的離子交換處理來強化玻璃；christopherm.lee等在2008年7月29日提交的題為“用于玻璃化學強化的兩階段離子交換(dualstageionexchangeforchemicalstrengtheningofglass)”的美國臨時專利申請第61/084398號，其中通過以下方式的離子交換對玻璃進行強化：第一浴用換出(effluent)離子進行稀釋，然后浸入第二浴中，第二浴中的換出離子濃度小于第一浴中的濃度。美國臨時專利申請第61/079995號和第61/084398號的內容通過參考全文結合于此。

在一種實施方式中，可以通過本領域中已知的工藝將玻璃下拉，例如狹縫拉制、熔合拉制、再拉制等，液相線粘度為至少130千泊。

在一些實施方式中，強化玻璃制品的厚度為最大約2毫米，在一種具體的實施方式中，厚度為約0.2毫米到最大約2毫米。在另一種實施方式中，玻璃制品的厚度為約0.5毫米到最大約0.75毫米，在另一種實施方式中，為約0.9毫米到最大約2毫米。在一種具體的實施方式中，強化玻璃制品外部區(qū)域的層深度為至少30微米，壓縮應力為至少600兆帕。

還提供了制造基本不易碎性或并無易碎性(即，如上所述易碎性指數(shù)小于3)的強化玻璃制品的方法。首先提供厚度為t的玻璃制品。在一種實施方式中，玻璃制品是堿性鋁硅酸鹽玻璃，例如上文所述的那些玻璃。在玻璃制品的外部區(qū)域中產生壓縮應力cs以使玻璃制品強化。壓縮應力cs足以在玻璃制品的中心區(qū)域中產生中心張力ct，使得ct≤-38.7ln(t)+48.2。在一種實施方式中，壓縮應力cs足以在玻璃制品的中心區(qū)域中產生中心張力ct，使得-15.7t+52.5≤ct≤-38.7ln(t)+48.2。

在一種實施方式中，通過對玻璃制品進行化學強化來產生壓縮應力，例如通過本文之前描述的離子交換工藝進行化學強化，其中用大量第二金屬離子交換玻璃制品的外部區(qū)域中的大量第一金屬離子，使得外部區(qū)域包含大量第二金屬離子。各種第一金屬離子具有第一離子半徑，各種第二堿金屬離子具有第二離子半徑。所述第二離子半徑大于第一離子半徑，外部區(qū)域中存在較大的第二堿金屬離子使得在外部區(qū)域中產生壓縮應力。

第一金屬離子和第二金屬離子中的至少一種優(yōu)選是堿金屬離子。第一離子可以是鋰、鈉、鉀和銣的離子。第二金屬離子可以是鈉、鉀、銣和銫中一種的離子，前提是第二堿金屬離子的離子半徑大于第一堿金屬離子的離子半徑。

強化玻璃制品(例如圖3中所示的玻璃制品300)300可用作顯示器和觸摸屏應用的保護性蓋板(如本文所用，術語“蓋板”包括窗口等)，所述應用是例如但并不限于便攜式通訊和娛樂裝置，例如電話、音樂播放器、視頻播放器等；可用作信息相關終端(it)(如便攜式或膝上電腦)裝置的顯示屏；以及用于其他應用中。

雖然已經為了說明的目的提出了典型的實施方式，但是以上說明不應看作是對

技術實現(xiàn)要素：
或所附權利要求的范圍的限制。例如，可以使用離子交換以外的工藝對玻璃進行化學強化，可以互相組合使用不同的強化玻璃的手段，從而在玻璃中產生壓縮應力。在另一種實施方式中，可以在離子交換工藝中替代性地使用銀等金屬離子，或者將其與堿金屬離子組合使用。因此，對于本領域普通技術人員，可以在不偏離本發(fā)明內容或所附權利要求的精神和范圍的條件下設計各種修改、改進和選項。