[發明專利]在玻璃中獲得應力分布的方法

有效

• 申請號: 202010483996.1
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN111592236B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: D·C·埃蘭;郭曉菊;胡廣立;彭高柱
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03C21/00
• 分類號: C03C21/00;C03C3/083;C03C3/085;C03C3/091;C03C3/093;C03C3/097
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐鑫;郭輝

本申請涉及在玻璃中獲得應力分布的方法以及用于為化學強化玻璃產生各種應力分布的方法。使堿金屬鋁硅酸鹽玻璃接觸離子交換介質，例如包含比玻璃中堿金屬陽離子更大的堿金屬陽離子的熔鹽浴。在大于約420℃且在玻璃退火點以下至少約30℃的溫度下實施離子交換。

本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2014/065920，國際申請日為2014年11月17日，進入中國國家階段的申請號為201480071853.2，發明名稱為“在玻璃中獲得應力分布的方法”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請根據35U.S.C.§119要求2013年11月25日提交的美國臨時申請系列第61/908369號的優先權，本文以該申請的內容為基礎并通過參考將其完整地結合于此。

背景

本發明涉及化學強化玻璃的方法。具體來說，本發明涉及通過離子交換以在玻璃中產生應力分布來化學強化玻璃的方法。

離子交換已用于化學強化玻璃,這給玻璃表面提供耐受瑕疵的壓縮層，該瑕疵導致玻璃形成裂紋和破碎。從表面延伸進入玻璃的壓縮應力分布通常是線性降低的，或可通過互補誤差函數(erfc)來近似。

概述

本發明提供為化學強化玻璃產生各種應力分布的方法。使堿金屬鋁硅酸鹽玻璃(alkali aluminosilicate glass)接觸離子交換介質例如包含比玻璃中堿金屬陽離子更大的堿金屬陽離子的熔鹽浴。在大于約420℃且在玻璃退火點以下至少約30℃的溫度下實施離子交換。還提供在堿金屬鋁硅酸鹽玻璃中形成應力分布的方法，以及具有改造的應力分布的堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品。

因此，本發明的一個方面是提供一種對堿金屬鋁硅酸鹽玻璃進行強化的方法。所述堿金屬鋁硅酸鹽玻璃具有退火點，且包含多個第一金屬陽離子。所述方法包括：將堿金屬鋁硅酸鹽玻璃浸沒于包含至少一種第二金屬鹽的熔鹽浴中,其中第二金屬陽離子大于第一金屬陽離子；以及在大于約420℃和比退火點低至少約30℃的溫度下，使來自熔鹽浴的第二金屬陽離子離子交換堿金屬鋁硅酸鹽玻璃中的第一金屬陽離子。離子交換形成具有壓縮應力的區域，該區域從玻璃表面延伸進入玻璃到達至少約40微米的層深度,其中在第一深度處的壓縮應力是在玻璃表面處的壓縮應力的至少約50％，且第一深度是層深度的約30％-約70％。

本發明的第二方面是提供在堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品中形成壓縮應力分布的方法。所述方法包含在大于約420℃且比堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品退火點低至少約30℃的溫度下，在離子交換浴中浸沒堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品,以及用單一離子交換浴中的多個第一陽離子交換堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品中的多個第二陽離子，以形成具有壓縮應力的區域，該區域從堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品表面延伸進入堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品到達至少約40微米的層深度,其中在第一深度處的壓縮應力是在表面處的壓縮應力的至少約50％，且第一深度是層深度的約30％-約70％。

本發明的第三方面是提供堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品，其具有處于壓縮應力下的區域。該區域從堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品的表面延伸到在堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品之內的至少約40微米的層深度。所述堿金屬鋁硅酸鹽玻璃制品在表面處具有壓縮應力且在第一深度處具有第一壓縮應力,第一深度是層深度的約30％-約70％,其中第一壓縮應力是在表面處壓縮應力的至少約50％。

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上述及其他方面、優點和顯著特征。

附圖簡要說明

圖1是離子交換玻璃制品的橫截面示意圖；

圖2示意性地顯示通過離子交換獲得的壓縮應力分布(即,壓縮應力隨深度的變化)；

圖3a和3b是使用逆向WKB方法測定的第一堿金屬鋁硅酸鹽玻璃(玻璃A)樣品的壓縮應力分布圖，該樣品在不同條件下進行離子交換；

圖4示意性地顯示改造的壓縮應力分布；