CN107001112A - 化学强化碱铝硅酸盐玻璃用玻璃组合物及其具短缩离子交换时间的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的玻璃组合物及用于制造该化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法。该化学强化碱铝硅酸盐玻璃是适合用于触控显示器的高强度覆盖玻璃、太阳能电池覆盖玻璃以及层迭安全玻璃，并且可以较短的时间制得。
Description
技术领域
本发明是关于化学强化碱铝硅酸盐玻璃，以及用于制造与使用该化学强化碱铝硅酸盐玻璃的组合物和方法。
背景技术
化学强化玻璃一般会比退火玻璃明显更强，这是因为用以制造该玻璃的玻璃组合物与化学强化工艺之故。这种化学强化工艺可被用以强化所有尺寸与形状的玻璃而不产生光学失真，其可生产无法进行热回火的薄型、小型及复杂形状的玻璃样品。这些特性已经使得化学强化玻璃(且更具体而言为化学强化碱铝硅酸盐玻璃)成为消耗性行动电子裝置(例如智能电话、平板电脑与记事本)的常见且广泛使用的选择。
化学强化工艺一般是包括离子交换工艺。在这类离子交换工艺中，玻璃是置于含有离子的熔融盐中，所述离子具有比玻璃中存在之离子更大的离子半径，因此在玻璃中的较小离子会被來自加热溶液中的较大离子所置换。一般而言，熔融盐中的钾离子取代在玻璃中的较小的钠离子。玻璃中的较小钠离子被來自加热溶液中较大的钾离子所置换，可导致在玻璃的两侧表面上形成压缩应力层，并且于压缩应力层之间形成中央张力区。典型以百万帕斯卡(MPa)表示之中央张力区的张力应力(CT)与压缩应力层的压缩应力(CS)(其同样是以MPa表示)有关，而且压缩应力层的深度(DOL)是由下式表示：
CT＝CS×DOL/(t-2DOL)
其中，t为玻璃的厚度。
目前之厚度为0.7mm的玻璃之规格为层深约40μm、压缩应力不低于650MPa、且中央张力区的张应力低于60MPa。的确，中央张力区的张应力应保持在大约60-70Mpa内，以确保良好的切割产率。
为使用作为触控显示器之覆盖玻璃，需要增加玻璃的抗刮性及抗冲击破坏性，这可藉由增加压缩应力和压缩应力层的深度而达成。然而，为了使中央张力区的张应力保持在可接受范围内，压缩应力和压缩应力层的深度两者皆增加会导致不期望的玻璃厚度增加。
同时，覆盖玻璃需要尽可能为薄。然而，由于中央张力区的张应力会因玻璃厚度減少而增加，故难以维持可接受的中央张力区张应力，同时又维持高压缩应力与高压缩应力层深度。在这些例子中，一般是希望压缩应力对层深的比例(CS/DOL)尽可能为高。
化学强化工艺的历时是化学强化玻璃的制造成本中的一个关键因素。一般而言，离子交换工艺的历时必须要延长以增加压缩应力层的深度。然而，通常想要的是较短的离子交换时间。离子交换时间越短，产线与工艺就更具竞争力。离子交换时间是由反应温度和离子扩散速率所控制。降低温度可避免翘曲，但会增加离子交换时间。使玻璃片保持在较高的温度下会增加离子扩散速率，但会导致翘曲和结构松弛，继而导致压缩应力降低。因此，在较高的温度下进行离子交换工艺可缩短离子交换时间，但会有其他不想要的結果。
化学强化工艺可以两种方式執行：(1)工件工艺(piece process)与(2)单片玻璃方案(OGS)工艺。工件工艺涉及將一玻璃片切割为要被使用的最終尺寸，及然后钻孔、研磨、斜切与抛光个別工件。经处理的工件接著被置于熔融钾盐中进行化学强化。较小尺寸的工件提供较佳的温度与熔融盐浓度控制。此外，在工件两侧上的边缘可经化学强化。因此，可实现高强度与低翘曲率而导致高产量。
相较之下，OGS工艺涉及先强化整片玻璃，于玻璃表面上加入触控感測器与印刷电路，然后对玻璃划线，最后切割该玻璃。相较于工件工艺，在OGS工艺中一般都需要较大的加热炉。处理及放置玻璃的方式会导致玻璃的翘曲或破裂。在OGS工艺中，化学强化玻璃表面上的CS增进了抗表面破坏能力，但会使切割玻璃更为困难。当CT过高时，用以切割玻璃的划线轮在其进入CT区时会使玻璃产生裂紋、破片或破裂。划线边缘与侧部在OGS工艺中无法完全化学强化，因此以OGS工艺所制得的玻璃的强度一般都低于工件工艺所制得的玻璃。尽管OGS工艺有困难性，但OGS工艺的成本效益与生产效率是优于工件工艺的。
当化学强化玻璃变得更薄且更强时，则变得难以在不增加CT下维持高DOL和高CS。亟需一种薄的、具有高CS及受控制CT、且可以较短离子交换时间生产的化学强化玻璃。
发明内容
本文提出一种化学强化碱铝硅酸盐玻璃。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物包括以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)的下述成份：
约63.0％至约68.0％的二氧化硅(SiO2)；
约12.0％至约16.0％的氧化铝(Al2O3)；
约10.0％至约15.0％的氧化钠(Na2O)；
约2.0％至约6.0％的三氧化二硼(B2O3)；
约0％至约6.0％的氧化钾(K2O)；
约0％至约3.0％的氧化镁(MgO)；及
约0％至约1.5％的氧化钙(CaO)；
其中28％<Al2O3+B2O3+Na2O<33％；
其中(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3>1；及
其中(B2O3+CaO)/MgO≥1。
详细说明
用语「约」在用以描述一单一数值时是指包括±5％的范围。在应用至一范围时，用语「约」是表示所述范围包括数值下限的-5％及数值上限的+5％，除非下限是0。举例如而言，介于从约100℃至约200℃的范围包括介于从95℃至210℃的范围。然而，当用语「约」修饰一百分比例时，则所述用语是表示数值字或数值边界的±1％，除非下限值小于1。因此，5-10％的范围包括了4-11％，0-5％的范围包括0-6％。
用语「以氧化物为基础的摩尔百分率」或「以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)」是指氧化物的摩尔数对玻璃中总摩尔数的百分率。可理解玻璃中的总摩尔数总是会上加至100％，并且不会超过100％。
根据数个例示具体实施例，本发明提供了一种用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃，该化学强化碱铝硅酸盐玻璃具有一压缩应力层，其具有高压缩应力(CS)、高层深(DOL)及受控制的中央张力区张应力(CT)。较高的CS与高DOL和受控制CT是一起经由一化学强化工艺而得，在该化学强化工艺中，玻璃表面上的钠离子会被较大的钾离子置换。较低的CT有利于玻璃完成，因为会增加划线工艺的产率。同时，具有较高CS的玻璃表面产生较强的玻璃而可抵抗增加的外部冲击力。根据数个例示具体实施例，化学强化玻璃具有高于750MPa的CS、深达约45μm的DOL、不大于70MPa的CT、及高达0.7mm的厚度。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物该组合物包括以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)的以下成份：
约63.0％至约68.0％的二氧化硅(SiO2)；
约12.0％至约16.0％的氧化铝(Al2O3)；
约10.0％至约15.0％的氧化钠(Na2O)；
约2.0％至约6.0％的三氧化二硼(B2O3)；
约0％至约6.0％的氧化钾(K2O)；
约0％至约3.0％的氧化镁(MgO)；及
约0％至约1.5％的氧化钙(CaO)；
其中28％<Al2O3+B2O3+Na2O<33％；
其中(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3>1；及
其中(B2O3+CaO)/MgO≥1。
根据数个具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物包括约63.0mol％至约68.0mol％的二氧化硅(SiO2)。二氧化硅是该碱铝硅酸盐玻璃中最大的单一成份，并且形成玻璃的基材。二氧化硅也作为玻璃的结构协调剂并且帮助玻璃的成形能力、刚性与化学耐受力。当二氧化硅以上述范围存在时可提升玻璃黏度。在高于68.0mol％的浓度下，二氧化硅会提高玻璃组合物的熔化温度，其不利地使具高碱性或碱金属氧化物浓度的玻璃的液相温度实质增加。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物含有约12.0mol％至约16.0mol％的氧化铝(Al2O3)。当氧化铝以这些量存在时，即可提升玻璃黏度。在氧化铝的浓度高于16.0mol％时，玻璃黏度会变得过高而倾向于使玻璃不透明。液相温度也会变得过高，以致无法进行连续的片材成形工艺。因此，玻璃组合物中的助熔剂氧化物(例如钠、钾、硼、镁与钙氧化物)的总含量应大于氧化铝的含量。玻璃组合物的熔化温度也会因助熔剂氧化物的添加而降低。根据数个例示具体实施例，玻璃的熔化温度是维持低于1690℃。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一种组合物，该组合物包括约2.0mol％至约6.0mol％的氧化硼(B2O3)。氧化硼是作为助熔剂氧化物与玻璃协调剂。与硅一起，三价硼是作用为网络成形元素，并且增加玻璃成形性。B-O键通常是以配位数为3与4出现在氧化物玻璃中，其具有高场强度，且表示该B-O键是非常强的。然而，在高温下，硼氧化物群组之间的键结一般都非常弱，其与硅氧化物不同。在高温下，三氧化二硼的黏度比二氧化硅更低许多，因此三氧化二硼可作为非常有效的助熔剂氧化物。
碱金属氧化物是用以辅助达成低液相温度与低熔化温度。根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一种组合物，该组合物包括碱金属氧化物，亦即氧化钠(Na2O)与氧化钾(K2O)。为了确保有效强度并且避免过多碱金属氧化物所带来的副作用，氧化钠和氧化钾是以下述的量存在于玻璃组合物中。根据数个例示具体实施例，为了实现有效熔化，玻璃组合物中三氧化二硼、氧化钠与氧化钾的总含量大于氧化铝的含量。根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一种组合物，该组合物含有的三氧化二硼、氧化钠与氧化钾的组合总含量对氧化铝的总含量之比例大于1。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物包含含有约10.0mol％至约15.0mol％的氧化钠。氧化钠是用于让离子交换成功。为了能有充足的离子交换而产生实质上增强的玻璃强度，氧化钠是以上述浓度存在于玻璃组合物中。
根据数个具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一种组合物，该组合物含有从0mol％至约6.0mol％的氧化钾。氧化钾增加了离子交换层的深度。碱金属离子(特别是钾离子)的半径是大于其他氧化物的金属离子半径，其会降低玻璃强度，并且增加膨胀系数。
氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)两者都是可作为助熔剂氧化物的碱土金属氧化物。根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一种组合物，该组合物含有从0mol％至约3.0mol％的氧化镁。由于该玻璃组合物含有约12.0mol％至约16.0mol％的氧化铝，玻璃组合物中的碱土金属氧化物含量是受控制的，以免不利地提高液相温度及高温下黏度。因此，在玻璃组合物中的氧化镁为不大于约3.0mol％。为了避免氧化镁所带来的副作用，可添加硼氧化物与钙氧化物来控制液相温度与黏度的增加。根据数个例示具体实施例，玻璃组合物中氧化硼和氧化钙的总含量大于氧化镁的含量。根据数个具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物包括的氧化硼与氧化钙的组合总含量对氧化镁的总含量之比例为大于1。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物含有0mol％至约1.5mol％的氧化钙。过多的氧化钙会降低离子交换速率，并且需要更多的离子交换时间或更高的温度来达到离子交换层的深度。
根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃具有一组合物，该组合物包含的氧化铝、氧化硼及氧化钠的总含量为介于28.0mol％至约33.0mol％。
根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃的数个例示具体实施例，该玻璃具有的液相温度(最先观察到结晶的温度)为至少约950℃。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃的数个例示具体实施例，该玻璃具有的液相温度为至少约980℃。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃的数个例示具体实施例，该玻璃具有的液相温度为高达约1000℃。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃的数个例示具体实施例，该玻璃具有的液相温度为至少约1100℃。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃的数个例示具体实施例，该玻璃具有的液相温度为约950℃至约1100℃。
根据数个例示具体实施例，本发明提供一种用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法。根据数个例示具体实施例，该方法包括：
混合及熔化成份，以形成一均质玻璃熔融物；
使用选自溢流下拉法、浮式法、及其组合来成形该玻璃；
退火该玻璃；及
藉由离子交换来化学强化该玻璃。
根据数个例示具体实施例，该化学强化碱铝硅酸盐玻璃的制造可使用传统溢流下拉法来实施，其为该领域中具有通常知识者所习知，且通常包括含有均质化装置、藉由精制以降低气泡含量的装置(澄清器)、用于冷却与热均质化的装置、分布装置及其他装置的直接或间接加热贵重金属系统。浮式法包括使熔融玻璃浮置在一熔融金属床(一般是锡)上，这产生非常平坦且具有一致厚度的玻璃。
根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该可离子交换玻璃组合物是于约1690℃下熔化长达约12小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该可离子交换玻璃组合物是于约1690℃下熔化长达约6小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该可离子交换玻璃组合物是于约1690℃下熔化长达约4小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该可离子交换玻璃组合物是于约1690℃下熔化长达约2小时。
根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该可离子交换玻璃组合物是以约1℃/小时的速率进行退火，直到其达570℃为止。该可离子交换玻璃组合物是自然冷却至其达到室温(或约21℃)为止。
根据数个具体实施例，上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃是根据传统离子交换条件而被化学强化。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该离子交换工艺是于熔融盐浴中发生。根据数个例示具体实施例，该熔融盐为硝酸钾(KNO3)。
根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该离子交换处理是在约390℃至约450℃的温度范围下发生。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该离子交换处理是在约420℃下发生。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该离子交换处理是在约至少420℃下发生。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，该离子交换处理是在高达约420℃下发生。
根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，是使用单片玻璃方案工艺。因此，根据数个例示具体实施例，用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的可离子交换玻璃是在其被切割之前进行化学强化。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，离子交换处理是进行长达约6小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，离子交换处理是进行长达约4小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，离子交换是进行长达约2小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，离子交换是进行约2小时至约6小时。根据上述用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法的数个具体实施例，离子交换是进行约2小时至约4小时。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约750MPa的压缩应力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约850MPa的压缩应力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约950MPa的压缩应力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约1050MPa的压缩应力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有高达约1200MPa的压缩应力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约750MPa至约1200MPa的压缩应力。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约30.0μm的深度。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约35.0μm的深度。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约40.0μm的深度。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约45.0μm的深度。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有一表面压缩应力层，其具有至少约30.0μm至约45.0μm的深度。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有高达约40MPa的中央张力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有高达约50MPa的中央张力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有高达约60MPa的中央张力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有高达约70MPa的中央张力。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有约40MPa至约70MPa的中央张力。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃是藉由在约390℃至约450℃的温度下进行离子交换处理达约2至约6小时来进行化学强化，并且该玻璃具有：(1)一表面压缩应力层，其具有至少约750MPa的压缩应力，且该表面压缩应力层的深度是至少约30μm，(2)一中央张力区，其具有约40MPa至约70MPa的张应力，及(3)介于约0.1mm至约1.2mm的厚度。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃是藉由在约390℃至约450℃的温度下进行离子交换处理达约2至约4小时来进行化学强化，并且该玻璃具有：(1)一表面压缩应力层，其具有约750MPa至约1200MPa的压缩应力，且该表面压缩应力层的深度是约30μm至约45μm，(2)一中央张力区，其具有约60MPa至约70MPa的张应力，及(3)介于约0.4mm至约0.7mm的厚度。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃具有的密度高达约2.5g/cm3，且其线性膨胀系数(α25-300 10-7/℃)为约90.0至约105.0的范围。
根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃可被使用作为应用装置中的保护玻璃，例如太阳能板、冰箱门、以及其他家用产品。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃可被使用作为电视的保护玻璃，作为自动提款机、及其他电子产品的安全玻璃。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃可被使用作为消费性行动电子装置的覆盖玻璃，例如智能电话、平板与记事板。该玻璃也被使用于例如汽车挡风玻璃，及作为建筑物智能窗之基材的应用中。根据上述化学强化碱铝硅酸盐玻璃的数个具体实施例，该玻璃是因其高强度而可被使用作为触控屏幕或触控面板。
下述实例为上述组合物及方法的例示说明。
实例
制备含有下表1中所示成份之可离子交换玻璃组合物如下：
表1
| 氧化物 | Mol％ |
| SiO2 | 66.0 |
| Al2O3 | 15.1 |
| Na2O | 14.9 |
| B2O3 | 2.0 |
| K2O | 0 |
| MgO | 2.0 |
| CaO | 0 |
如表2所示的批次材料在加到2升的塑料容器中前被称重及混合。所使用的批次材料都具有化学药剂等级质量。
表2
砂石的颗粒大小是介于0.045与0.25mm之间。使用转鼓来混合原料，以产生均质批次且破坏软质集结体。混合的批次从塑料容器被转送至800毫升的铂铑合金坩埚以进行玻璃熔融。铂铑合金坩埚被放置在氧化铝背垫中、并且被加载配备有在900℃的温度下操作的MoSi加热组件的高温炉中。将炉温逐渐增加至1690℃，并使铂铑合金坩埚与其背垫保持在此温度4小时。接着将熔化的批次材料从铂铑合金坩埚浇注至不锈钢板上以形成玻璃饼材，从而形成玻璃样品。在玻璃饼材仍然为热时，将其转移至退火器、保持在630℃的温度两小时、且接着以1℃/min的速率冷却至570℃。然后，使样品自然冷却至室温(21℃)。
接着将该玻璃样品放置于熔融盐浴槽中进行化学强化，其中玻璃中的成份钠离子是在420℃温度(低于玻璃应变点)下于其中与外部供应的钾离子交换达4小时。藉由这个方法，玻璃样品是藉由离子交换而强化，以于处理表面处产生一压缩应力层。
在玻璃表面处的压缩应力、以及压缩应力层(以双折射为基础)的深度的测量是利用偏光显微镜(Berek补偿器)于玻璃截面上决定。玻璃表面的压缩应力是由测量的双折射加以计算，假设应力光学常数为0.26(nm*cm/N)(见文献Scholze,H.,Nature,Structureand Properties,Springer-Verlag,1988,p.260)。
上表1所示组合物的结果于下表3中标记为「实例1」的字段中说明。表3与表4中所示的被标示为「实例2」至「实例14」的其他组合物是以与上述实例1所代表组合物之类似方式制备。
表3
表4
表3与表4中所记载符号的定义如下：
●d：密度(g/ml)，以阿基米得法(ASTM C693)测得；
●nD：折射率，以折射仪测得；
●α：热膨胀系数(CTE)，其为由膨胀仪测量的从25至300℃的线性维度变化量；
●T10e2.5：黏度为102.5poise时的温度，由高温柱黏度计测得；
●Tw：在黏度为104poise时的玻璃工作温度；
●Tliq：液相温度，在梯度温度加温炉(ASTM C829-81)内舟中观察到第一结晶体的温度，一般测试为结晶化72小时；
●Tsoft：以纤维加长法测得黏度为107.6poise的玻璃软化温度；
●Ta：以纤维加长法测得黏度为1013poise的玻璃退火温度；
●Ts：以纤维加长法测得黏度为1014.5poise的玻璃应变温度；
●VH：维式硬度；
●VHcs：在化学强化之后的维式硬度；
●CS：压缩应力(倾向于压实表面中原子的平面内应力)；
●DOL：层深度，其代表在表面以下至最接近零应力平面的压缩深度；及
●CT：中央张力。
本发明是以特定具体实施例来加以描述，然该领域中具有通常知识者将理解，可在如附权利要求的精神与范畴内修饰本发明任何空间上的参考用语，例如「上」、「下」、「上方」、「下方」、「之间」、「底部」、「垂直」、「水平」、「倾斜」、「向上」、「向下」、「并排」、「左至右」、「上下」、「左」、「右」、「右至左」、「上至下」、「下至上」、「顶部」、「底部」、「底部-顶部」、「顶部-底部」等，仅是用于说明目的、且不限制上述结构的特定方位或位置。
已经相对于某些实施方式来说明本发明。本领域的技术人员仅在阅读本公开后可得知的改进或修饰是在本申请案的精神与范围内。要理解的是，数种修饰、变化与替代都是包含在前述公开中，且在某些例子中，将能应用本发明的某些特征，而不对应使用其他特征。因此，应知可以与本发明范围一致的方式来广泛的解释所附权利要求。
Claims (38)
1.一种可离子交换玻璃，用于制造具有组合物的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，所述组合物包括以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)的以下成份：
约63.0％至约68.0％的SiO2；
约12.0％至约16.0％的Al2O3；
约10.0％至约15.0％的Na2O；
约2.0％至约6.0％的B2O3；
约0％至约6.0％的K2O；
约0％至约3.0％的MgO；及
约0％至约1.5％的CaO；
其中28％<Al2O3+B2O3+Na2O<33％；
其中(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3>1；及
其中(B2O3+CaO)/MgO≥1。
2.根据权利要求1所述的可离子交换玻璃，其中所述玻璃具有的液相温度为至少约950℃。
3.根据权利要求2所述的可离子交换玻璃，其中所述玻璃具有的液相温度为至少约980℃。
4.根据权利要求3所述的可离子交换玻璃，其中所述玻璃具有的液相温度为至少约1000℃。
5.根据权利要求4所述的可离子交换玻璃，其中所述玻璃具有的液相温度为至少约1100℃。
6.根据权利要求1所述的可离子交换玻璃，其中所述玻璃具有的液相温度为介于约950℃至约1100℃。
7.一种化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其由具有组合物的可离子交换玻璃所制成，所述组合物包括以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)的以下成份：
约63.0％至约68.0％的SiO2；
约12.0％至约16.0％的Al2O3；
约10.0％至约15.0％的Na2O；
约2.0％至约6.0％的B2O3；
约0％至约6.0％的K2O；
约0％至约3.0％的MgO；及
约0％至约1.5％的CaO；
其中28％<Al2O3+B2O3+Na2O<33％；
其中(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3>1；及
其中(B2O3+CaO)/MgO≥1；
其中所述玻璃是经离子交换且具有表面压缩应力层与中央张力区；
其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为至少约750MPa及深度为至少约30.0μm；
其中所述中央张力区具有约40MPa至约70MPa的张应力；及
其中所述玻璃具有厚度为约0.1mm至约1.2mm。
8.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为约750MPa至约1200MPa以及具有深度为约30μm至约45μm；其中所述中央张力区具有约60MPa至约70MPa的张应力；及其中所述玻璃具有约0.4mm至约0.7mm的厚度。
9.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为至少约850MPa。
10.根据权利要求8所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为至少约950MPa。
11.根据权利要求9所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为至少约1050MPa。
12.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为高达约1200MPa。
13.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有压缩应力为约750MPa至约1200MPa。
14.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的所述深度为至少约35.0μm。
15.根据权利要求14所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的所述深度为至少约40.0μm。
16.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的所述深度为高达约45.0μm。
17.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的所述深度为约30.0μm至约45.0μm。
18.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述中央张力区具有中央张力为高达约40.0MPa。
19.根据权利要求18所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述中央张力区具有中央张力为高达约50MPa。
20.根据权利要求19所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述中央张力区具有中央张力为高达约60MPa。
21.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述中央张力区具有中央张力为约40MPa至约70MPa。
22.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述玻璃具有密度高达约2.5g/cm3。
23.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硅酸盐玻璃，其中所述玻璃具有线性膨脹是數(α25-300 10-7/℃)为约90.0至约105.0。
24.一种用于制造化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法，包括：
混合及熔化玻璃原料成份，以形成均質玻璃熔融组合物，所述均質玻璃熔融组合物包括以氧化物为基础的摩尔浓度(mol％)的以下成份：
约63.0％至约68.0％的SiO2；
约12.0％至约16.0％的Al2O3；
约10.0％至约15.0％的Na2O；
约2.0％至约6.0％的B2O3；
约0％至约6.0％的K2O；
约0％至约3.0％的MgO；及
约0％至约1.5％的CaO；
其中28％<Al2O3+B2O3+Na2O<33％；
其中(B2O3+Na2O+K2O)/Al2O3>1；及
其中(B2O3+CaO)/MgO≥1；
使用选自所述溢流下拉法、所述浮式法、及其组合中的所述方法來成形所述玻璃；
退火该玻璃；及
藉由在约390℃至约450℃的温度下进行离子交换长达约2小时至约6小时以化学强化所述玻璃。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：在所述化学强化之后切割所述玻璃。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃原料成份是在约1690℃的温度下熔融长达约12小时。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃原料成份是在约1690℃的温度下熔融长达约6小时。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述玻璃原料成份是在约1690℃的温度下熔融长达约4小时。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述玻璃原料成份是在约1690℃的一温度下熔融长达约2小时。
30.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是以约1℃/小时的速率进行退火。
31.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是藉由在熔融盐浴中离子交换而化学强化。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述熔融盐为KNO3。
33.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是在高达约420℃的温度下离子交换而化学强化。
34.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是在至少约420℃的温度下离子交换而化学强化。
35.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是藉由离子交换约4小时而化学强化。
36.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是藉由离子交换长达约4小时而化学强化。
37.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是藉由离子交换长达约2小时而化学强化。
38.根据权利要求24所述的方法，其中所述玻璃是藉由离子交换约2小时至约4小时而化学强化。
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