[發明專利]用于消費用途的具有壓縮表面的玻璃

有效

• 申請號: 200980133798.4
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN102131740A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: D·C·埃蘭;A·J·埃利森;S·戈麥斯
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03C3/085
• 分類號: C03C3/085;C03C3/093;C03C21/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生

相關申請的交叉參考

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的權益。

背景技術

本申請涉及強化的玻璃。更具體來說，本發明涉及通過離子交換對玻璃進行化學強化。更具體來說，本發明涉及通過多種離子交換處理化學強化玻璃。

可以通過離子交換法來對玻璃進行化學強化。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域產生壓縮應力來強化玻璃。在玻璃的中心區域產生拉伸應力，平衡了所述壓縮應力。如果拉伸應力過高，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用中。但是，對于這些應用，不希望在受到沖擊時玻璃是易碎或微裂的。

發明內容

本發明提供了一種在受到沖擊或接觸力的時候不會表現出易碎性的強化的玻璃，還提供了對玻璃進行化學強化的方法。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力下的外部區域以及中心拉伸區域，所述外部區域從玻璃的表面延伸到一定的層深度，所述中心拉伸區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(integrated?centraltension)下。

本發明的第二個方面提供了一種制造基本沒有易碎性質的玻璃的方法。所述方法包括以下步驟：提供玻璃，所述玻璃具有表面；在外部區域產生壓縮應力以強化所述玻璃，所述外部區域從表面延伸到層的一定深度，所述壓縮應力在玻璃的中心拉伸區域產生小于或等于大約2.8MPa·cm至最高3.2MPa·cm的積分中心張力。

從以下詳細描述、附圖和所附權利要求書能明顯地看出本發明的這些和其它方面、優點和顯著特征。

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的部分。還應理解，除非另外指出，術語如“頂部”，“底部”，“向外”，“向內”等是常用詞語，不被認作限制性術語。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量的這些所列要素組成。除非另外說明，列舉的數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，關于附圖，應理解為這些圖是為了描述本發明的具體實施方式的，這些圖不構成對本發明的說明書或者權利要求書的限制。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，在受到沖擊的時候不易碎；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。