[發明專利]使用等離子炬和/或電弧噴射來強化玻璃的方法以及根據該方法的制品

在審

• 申請號: 201280052406.3
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN103906716A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 維賈伊·維拉薩米;胡學群;格倫·A.·塞爾尼
• 申請（專利權）人: 葛迪恩實業公司
• 主分類號: C03C21/00
• 分類號: C03C21/00;C03C23/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 黎艷;何沖

本發明的示例性實施例涉及一種強化玻璃基板(例如，鈉鈣硅玻璃基板)的改進方法。在示例性實施例中，通過在玻璃內生成電場來化學地強化玻璃基板。在一些例子中，通過使包含有類似Li⁺、K⁺、Mg²⁺、和/或其他離子的等離子圍繞基板來執行化學鋼化，由此，該離子經電極產生的電場的半周期作用被推入至玻璃基板中從而形成等離子。在一些示例性實施例中，電場可設置在浮槽中，從而鈉離子從熔融玻璃帶中被推入錫槽中，其有利于獲得強化的玻璃基板且鈉含量減少。

發明背景和示例性實施例概述

鈉鈣硅在廣泛條件下具有多種優秀的性質，包括：例如具有較好的透明度和清晰度、較高的耐久性等。但是，在一些情況下，鈉鈣硅玻璃的機械強度可能會受到以下因素：(i)制作中引起的玻璃缺陷；和/或(ii)由于玻璃的表面隨時間推移腐蝕，表面缺陷加重，導致玻璃表面的“起泡”。上述表面缺陷有時會成為玻璃片的表面積與體積比增加(例如，較薄的玻璃制品)的重要原因。雖然，在特定環境的制造過程中使用二氧化鈉(NaO₂)可有助于減少玻璃的熔點，但是在一些情況下，玻璃制品中(尤其是玻璃制品的表面/接近表面區域)的Na⁺離子的存在可能會對制品的化學和/或機械耐久性具有負面影響。

例如，在一些情況下，Na⁺離子可能會導致鈉鈣硅玻璃質量惡化。其可能發生在該情況下的兩個階段過程中。第一階段，滲透至鈉鈣硅玻璃的表面來自濕氣的H⁺和/或H3O⁺離子和從玻璃中移出的堿金屬離子(例如Na⁺)之間的離子交換過程。在該過程中，二氧化硅網狀物可能保持不變，但NaOH和H₂O的堿性薄膜或包含有NaOH和H₂O的堿性薄膜可能會形成在玻璃表面。在一些示例中，當更多的濕氣滲透至玻璃的表面與鄰近玻璃表面的鈉離子反應時，薄膜可能會越來越呈堿性。在一些情況下，當pH達到近9或更高時(例如，當薄膜成為要素)，可出現第二階段。該第二階段可包括二氧化硅網狀物的分解，導致納米裂縫的形成，進一步可能會使玻璃基板弱化。

此外，玻璃強度有時受控于“最差”或最嚴重缺陷(例如，裂縫和/或納米裂縫)的尺寸，每種情況都會不同。在一些情況下，表面納米裂縫和/或鈉鈣硅玻璃中(例如，由Na⁺離子和濕氣之間的反應和/或其他因素的存在所生成)的其他缺陷可能會導致“應力集中點”。在一些情況下，由于納米裂縫的出現，僅需較少的應力便可使裂縫變大，延伸、和/或使玻璃基板破裂。此外，由于裂縫可能形成在玻璃表面附近(例如，由于鈉離子和濕氣的反應，玻璃表面附近形成堿性“涂層”)，低于正常的應力也會使該玻璃的表面特別容易損壞(例如，相比鈉鈣硅玻璃的無裂縫部分更容易發生)。

在一般情況下，較大的裂縫，較小的應力會使裂縫繁衍。潛在的缺陷相比通常情況可導致玻璃更容易斷裂。在一些情況下，由于裂縫/納米裂縫的出現，未強化的玻璃在應力下斷裂的可能性為低于玻璃的理論強度5倍、10倍、甚至100倍。其會導致較難地來準確預測玻璃裂開、斷裂、和/或破裂之前玻璃基板可承受的應力。具有相似成分和厚度的玻璃基板的強度變化會導致意外破損的增加和/或生產成本的增加，例如，相比安全更需要生產具更高強度的玻璃基板。事實上，約25％的應力變化可導致具有相似成分和厚度的玻璃基板裂開、斷裂、和/或破裂。

也就是說，導致具有相似成分和厚度的不同玻璃基板裂開、斷裂、和/或破裂的應力可以是不同的。導致一個基板斷裂的應力可能不會使具有相似的成分和厚度的第二個基板斷裂。在一些情況下，當玻璃被完全使用時，由于較低的整體強度和較高的強度變化的可能組合，會需要增加玻璃的厚度。因此，在一些情況下，將鈉鈣硅玻璃作為工程材料來使用時，會由于上述缺陷引起的問題受到限制，類似脆性斷裂、強度變化、和/或正常使用條件下的低效強度。

當薄玻璃的應用逐漸廣泛(例如在電子市場)，類似機械硬度、抗破壞和刮傷、以及熱穩定性等因素成為更重要的考慮因素。

因此，需要改進玻璃表面和/或近表面的性質，從而在維持和/或改進其另一些優選性質(例如電子級、透明度)的同時可充分具耐用性。