CN108383398A

CN108383398A - 具有靠近玻璃表面处改进的k2o分布的含锂玻璃或者玻璃陶瓷制品

Info

Publication number: CN108383398A
Application number: CN201810107008.6A
Authority: CN
Inventors: R·C·安德鲁斯; J·M·霍尔; P·奥拉姆; R·V·鲁斯夫; V·M·施奈德; L·尤克雷辛克
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2018-08-10
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: US11453610B2; JP7148523B2; TWI824996B; KR20190112316A; US20210331965A1; JP2020506151A; US20220388894A1; WO2018143991A1; CN116119945A; TW201829337A; US20190389764A1; CN108383398B; US11795101B2; JP2022180541A; US11053162B2; EP3577082A1

Abstract

本申请涉及具有靠近玻璃表面处改进的K₂O分布的含锂玻璃或者玻璃陶瓷制品。提供了对含锂的经过离子交换的玻璃制品进行再加工的方法。该方法包括反向离子交换过程，其使得玻璃制品近似返回至在进行离子交换之前的产生玻璃制品的玻璃的组成。经过再加工的玻璃制品展现出如下K₂O浓度分布，其包括具有K₂O浓度增加到局部K₂O浓度最大值的一个部分。

Description

具有靠近玻璃表面处改进的K2O分布的含锂玻璃或者玻璃陶瓷制品

本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年02月02日提交的国际申请号PCT/US2017/016249的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术背景

本公开涉及化学强化玻璃制品。更具体来说，本公开涉及化学强化玻璃制品，其包括具有压缩应力的表面层以及在玻璃制品的表面下的K₂O浓度峰值。

玻璃制品被广泛地用于电子器件中作为便携式或手持式电子通讯和娱乐装置的盖板或窗口，例如，手机、智能手机、平板、视频播放器、信息终端(IT)装置和平板电脑等，以及其他应用。随着变得越来越广泛地使用玻璃制品，建立具有改善的耐用性的强化玻璃制品变得越来越重要，特别是当经受拉伸应力和/或由于与硬的和/或锋利表面接触所引起的较深瑕疵时。

化学强化工艺可能生产出具有表面缺陷(例如，划痕)或者不合乎希望的应力分布的玻璃制品。出于经济上的原因，希望对具有此类缺陷的玻璃制品进行再加工，以增加具有所需特性的强化玻璃制品的产率。但是，从强化玻璃制品的表面去除材料必需对材料进行再次离子交换，以实现所需的表面压缩应力特性，这会产生不合乎希望的尺寸变化或者使得玻璃制品发生翘曲。此外，再次离子交换步骤可能产生在化学强化过程期间引入的离子的不合乎希望的内部扩散，并使得玻璃制品中的应力发生松弛。因此，需要一种工艺来增加化学强化制品的产率，这是通过对具有不合乎希望的应力分布或者具有表面缺陷的化学强化玻璃制品的重新加工实现的，使得所得到的玻璃制品展现出所需的应力分布和表面压缩应力。

发明内容

在方面(1)，本公开提供了一种碱性铝硅酸盐玻璃制品，其包括：Li₂O、Na₂O和K₂O；从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力层；从层深度延伸进入玻璃制品内并且最大拉伸应力至少约40MPa的拉伸区域；以及K₂O浓度分布，其包括K₂O浓度增加到局部K₂O浓度最大值的一个部分。

在方面(2)，提供了方面(1)的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，该局部K₂O浓度最大值位于碱性铝硅酸盐玻璃制品的表面下方约3-30um的深度。

在方面(3)，提供了方面(1)或(2)的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，该局部K₂O浓度最大值的K₂O浓度是0.05-1.2摩尔％。

在方面(4)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，该局部K₂O浓度最大值的K₂O浓度是在碱性铝硅酸盐玻璃制品的表面处的K₂O浓度的0.5-15％。

在方面(5)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，最大拉伸应力至少约为50MPa。

在方面(6)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，压缩应力层的最大压缩应力至少约为600MPa。

在方面(7)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约0.1-10摩尔％的B₂O₃。

在方面(8)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃制品基本不含B₂O₃。

在方面(9)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括：约58-65摩尔％的SiO₂；约11-20摩尔％的Al₂O₃；约6-18摩尔％的Na₂O；0摩尔％至约6摩尔％的MgO；0.1摩尔％至约13摩尔％的Li₂O；以及0摩尔％至约6摩尔％的ZnO。

在方面(10)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含约0.5-2.8摩尔％的P₂O₅。

在方面(11)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约0.05-1.5mm的厚度。

在方面(12)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括银、铜、铯和铷中的至少一种。

在方面(13)，提供了任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括玻璃陶瓷。

在方面(14)，提供了消费者电子器件，其包括：外壳；提供成至少部分位于外壳内部的电子组件，电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，显示器提供成位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻；以及布置在外壳的前表面上方或者前表面上且位于显示器上方的覆盖制品，其中，外壳或覆盖制品包括任意前述方面的碱性铝硅酸盐玻璃制品。

在方面(15)，提供了一种碱性铝硅酸盐玻璃制品，其包括：Li₂O、Na₂O和K₂O；从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力层；从层深度延伸进入玻璃制品内并且最大拉伸应力至少约40MPa的拉伸区域；以及在约15-25um深度处的K₂O浓度至少比碱性铝硅酸盐玻璃制品的中心处的K₂O浓度高了约0.3摩尔％。

在方面(16)，提供了方面(15)的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，该局部K₂O浓度最大值的K₂O浓度是0.3-1.2摩尔％。

在方面(17)，提供了方面(15)或(16)的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，约15-25um的深度包括的K₂O浓度是碱性铝硅酸盐玻璃制品的表面处的K₂O浓度的0.5-15％。

在方面(18)，提供了方面(15)至(17)中任一项的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，压缩应力层的最大压缩应力至少约为600MPa。

在方面(19)，提供了方面(15)至(18)中任一项的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约0.05-1.5mm的厚度。

在方面(20)，提供了方面(15)至(19)中任一项的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括银、铜、铯和铷中的至少一种。

在方面(21)，提供了方面(15)至(20)中任一项的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括玻璃陶瓷。

在方面(22)，提供了一种方法，其包括：在反向离子交换浴中对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，以产生经过反向离子交换的玻璃制品，其中，反向离子交换浴包含锂盐；以及在再次离子交换浴中对经过反向离子交换的玻璃制品进行再次离子交换，以形成经过再次离子交换的玻璃制品，其中，再次离子交换玻璃制品包含：Li₂O、Na₂O和K₂O；压缩应力层从经过再次离子交换的玻璃制品的表面延伸到压缩深度(DOC)；拉伸区域从层深度延伸进入经过再次离子交换的玻璃制品内并且具有至少约40MPa的最大拉伸应力；以及K₂O浓度分布包括K₂O浓度增加到局部K₂O浓度最大值的一个部分。

在方面(23)，提供了方面(22)的方法，其还包括：从经过反向离子交换的玻璃制品的表面去除1-10um。

在方面(24)，提供了方面(23)的方法，其中，去除包括机械抛光或化学蚀刻。

在方面(25)，提供了方面(22)至(24)中任一项的方法，其中，反向离子交换浴包括3-40重量％的LiNO₃和55-97重量％的NaNO₃。

在方面(26)，提供了方面(22)至(25)中任一项的方法，其中，反向离子交换浴包括至多1重量％的KNO₃。

在方面(27)，提供了方面(22)至(26)中任一项的方法，其中，反向离子交换浴不含KNO₃。

在方面(28)，提供了方面(22)至(27)中任一项的方法，其中，反向离子交换浴的温度约为320-520℃。

在方面(29)，提供了方面(22)至(28)中任一项的方法，其还包括：在第二反向离子交换浴中，对经过反向离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，其中，第二反向离子交换浴包含锂盐。

在方面(30)，提供了方面(29)的方法，其中，第二反向离子交换浴包括0.1重量％至约5.0重量％的KNO₃；和NaNO₃。

在方面(31)，提供了方面(29)或(30)的方法，其中，第二反向离子交换浴基本不含KNO₃。

在方面(32)，提供了方面(29)至(31)中任一项的方法，其中，第二反向离子交换浴中的反向离子交换延续约5-30分钟。

在方面(33)，提供了方面(29)至(32)中任一项的方法，其中，第二反向离子交换浴的温度约为320-520℃。

在方面(34)，提供了方面(22)至(33)中任一项的方法，其中，反向离子交换浴中的反向离子交换延续约2-48小时。

在方面(35)，提供了方面(22)至(34)中任一项的方法，其中，再次离子交换浴包括：15重量至约40重量％的NaNO₃和约60-85重量％的KNO₃。

在方面(36)，提供了方面(22)至(35)中任一项的方法，其中，再次离子交换浴中的再次离子交换延续约30-120分钟。

在方面(37)，提供了方面(22)至(36)中任一项的方法，其中，再次离子交换浴的温度约为350-420℃。

在方面(38)，提供了方面(22)至(37)中任一项的方法，其还包括：在第二再次离子交换浴中，对经过再次离子交换的玻璃制品进行再次离子交换。

在方面(39)，提供了方面(38)的方法，其中，第二再次离子交换浴包括：约3-15重量％的NaNO₃和约85-97重量％的KNO₃。

在方面(40)，提供了方面(38)或(39)的方法，其中，第二再次离子交换浴的温度约为350-420℃。

在方面(41)，提供了方面(38)至(40)中任一项的方法，其中，在第二再次离子交换浴中的再次离子交换延续约10-30分钟。

在方面(42)，提供了方面(22)至(41)中任一项的方法，其还包括：在离子交换浴中对玻璃制品进行离子交换，以形成所述经过离子交换的玻璃制品。

在方面(43)，提供了方面(42)的方法，其中，离子交换浴包括：约15-40重量％的NaNO₃和约60-85重量％的KNO₃。

在方面(44)，提供了方面(42)或(43)的方法，其中，离子交换浴中的离子交换延续约30-120分钟。

在方面(45)，提供了方面(42)至(44)中任一项的方法，其中，离子交换浴的温度约为350-420℃。

在方面(46)，提供了方面(42)至(45)中任一项的方法，其还包括：在第二离子交换浴中，对经过离子交换的玻璃制品进行离子交换。

在方面(47)，提供了方面(46)的方法，其中，第二离子交换浴包括：约3-15重量％的NaNO₃和约85-97重量％的KNO₃。

在方面(48)，提供了方面(46)或(47)的方法，其中，第二离子交换浴的温度约为350-420℃。

在方面(49)，方面(46)至(48)中任一项的方法，其中，在第二再次离子交换浴中的再次离子交换延续约10-30分钟。

在方面(50)，提供了方面(22)至(49)中任一项的方法，其中，经过再次离子交换的玻璃制品包括：在经过再次离子交换的玻璃制品的表面下方10um的深度处的Li₂O浓度是经过再次离子交换的玻璃制品的表面处的Li₂O浓度的约0.5-20％；以及在经过再次离子交换的玻璃制品的表面下方10um的深度处的K₂O浓度是经过再次离子交换的玻璃制品的表面处的K₂O浓度的约0.5-20％。

在方面(51)，提供了含锂玻璃制品，其包括：强度耦合分布，其包含多个耦合共振；其中，第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

在方面(52)，提供了方面(51)的含锂玻璃制品，其中，第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振的半宽半峰最大值的2倍。

在方面(53)，提供了方面(51)或(52)的含锂玻璃制品，其中，横向磁化偏振和横向电子偏振这两个的强度耦合分布包括：第一个耦合共振和第二个耦合共振，所述第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是所述第二个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

在方面(54)，提供了方面(51)至(53)中任一项的含锂玻璃制品，其中，第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振和第三个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

在方面(55)，提供了一种含锂玻璃制品，其包括：平滑的强度耦合分布，其包括多个耦合共振；其中，平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是所述平滑的强度耦合分布在第二个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

在方面(56)，提供了方面(55)的含锂玻璃制品，其中，平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是平滑的耦合分布在第二个耦合共振的二阶导数的1.8倍。

在方面(57)，提供了方面(55)或(56)的含锂玻璃制品，其中，横向磁化偏振和横向电子偏振这两个的强度耦合分布包括：平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是所述平滑的耦合分布在第二个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

在方面(58)，提供了方面(55)至(57)中任一项的含锂玻璃制品，其中，平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是平滑的耦合分布在第二个耦合共振和第三个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出这些及其他方面、优点和显著特征。

附图说明

图1是根据一个或多个实施方式的强化碱性铝硅酸盐玻璃制品的横截面示意图；

图2是经过离子交换的玻璃制品的生产工艺的流程图；

图3是包括反向离子交换工艺的再加工工艺的流程图；

图4是基于实验数据和实验数据拟合的xLi_g与xLi_b的关系图；

图5是包括本文所述的一个或多个实施方式的碱性铝硅酸盐玻璃制品的消费者电子产品的前平面示意图；

图6是图5的消费者电子产品的透视示意图；

图7是经过离子交换的玻璃制品中的氧化物浓度与深度关系图；

图8是经过离子交换的玻璃制品和经过抛光和再次离子交换的玻璃制品中的应力与深度关系图；

图9表示理论离子交换玻璃的应力与深度关系；

图10是当能够在各种含LiNO₃离子交换浴中实现平衡的玻璃制品的百分比重量增加；

图11是在两次离子交换过程和多次反向离子交换过程之后的玻璃制品中的K₂O浓度与深度关系；

图12是对于多种反向离子交换浴，峰值K₂O浓度与反向离子交换时间的关系；

图13是在两次离子交换过程和多次反向离子交换过程之后的玻璃制品中的Na₂O浓度与深度关系；

图14是在两次离子交换过程和多次反向离子交换过程之后的玻璃制品中的Li₂O浓度与深度关系；

图15是在再加工反向离子交换工艺的各个阶段之后，玻璃制品中的K₂O浓度与深度关系；

图16是在再加工反向离子交换工艺的各个阶段之后，玻璃制品中的氧化物浓度与深度关系；

图17是在再加工反向离子交换工艺之后，玻璃制品中的氧化物浓度与深度关系；

图18是经过离子交换和反向离子交换的玻璃制品的应力与玻璃制品的表面下深度的关系；

图19是对于各种反向离子交换工艺，玻璃制品中的K₂O浓度与深度关系；

图20是反向离子交换再加工过程中的不同阶段的玻璃制品的一系列FSM谱图；

图21是采用4点弯曲测试测量的边缘强度的威布尔图；

图22是经过离子交换的玻璃制品的FSM谱图；

图23是经过反向离子交换的玻璃制品的FSM谱图；

图24是图22的棱镜耦合强度信号；

图25是图23的棱镜耦合强度信号；

图26是经过反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合强度信号；

图27是图24的一阶导数和二阶导数图；

图28是图25的一阶导数和二阶导数图；

图29是图26的一阶导数和二阶导数图。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”是方便词语，不构成对术语的限制。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。

如本文所用术语“玻璃制品”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃(包括玻璃陶瓷)制成的任何物体。除非另有说明，否则本文所述的玻璃的所有组分以摩尔百分比(摩尔％)表示，并且组成是以氧化物计。热膨胀系数(CTE)的单位是每百万份(ppm)/℃，表示在约为20-300℃的温度范围上测得的值，除非另有说明。高温(或液体)热膨胀系数(高温CTE)也表述为每百万份(ppm)/摄氏度(ppm/℃)，表示在瞬时热膨胀系数(CTE)与温度曲线的高温高台区域测得的值。高温CTE测量了与加热或冷却玻璃通过转变区域相关的体积变化。

除非另有说明，否则所有温度都表述为摄氏度(℃)。如本文所用术语“软化点”指的是玻璃的粘度约为10^7.6泊(P)的温度，术语“退火点”指的是玻璃的粘度约为10^13.2泊的温度，术语“200泊温度(T^200P)”指的是玻璃的粘度约为200泊的温度，术语“10¹¹泊温度”指的是玻璃的粘度约为10¹¹泊的温度，术语“35kP温度(T^35kP)”指的是玻璃的粘度约为35千泊(kP)的温度，以及术语“160kP温度(T^160kP)”指的是玻璃的粘度约为160kP的温度。

如本文所用术语“锆石分解温度”或者“T^分解”指的是常用作玻璃加工和制造中的耐火材料的锆石分解形成氧化锆和氧化硅的温度，以及术语“锆石分解粘度”指的是玻璃在T^分解时的粘度。术语“液相线粘度”指的是熔融玻璃在液相线温度的粘度，其中，液相线温度指的是如下温度：随着熔融玻璃从熔化温度开始冷却晶体第一次出现的温度，或者随着温度从室温开始增加，最后一点晶体熔化时的温度。术语“35kP温度”或者“T^35kP”指的是玻璃或玻璃熔体的粘度为35000泊(P)或者35千泊(kP)的温度。

应注意，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。例如，“基本不含K₂O”的玻璃是这样一种玻璃，其中，没有主动将K₂O添加或者配料到玻璃中，但是可能以非常少量作为污染物存在。

通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器，来测量压缩应力(包括表面CS)。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃碟的方法)来测量SOC，题为“Standard Test Method for Measurement ofGlass Stress-Optical Coefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文。采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)来测量最大拉伸应力或中心张力(CT)值。

如本文所用，压缩深度(DOC)表示本文所述的化学强化铝硅酸盐玻璃制品中的应力从压缩变化至拉伸的深度。取决于离子交换处理，可以通过FSM或散射光偏光镜(SCALP)测量DOC。当通过将钾离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用FSM来测量DOC。当通过将钠离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用SCALP来测量DOC。当通过将钾离子和钠离子这两者交换进入玻璃中，在玻璃中产生应力时，通过SCALP测量DOC，因为相信钠的交换深度表示了DOC，以及钾离子的交换深度表示了压缩应力的大小的变化(而不是应力从压缩变化至拉伸)；在此类玻璃中，钾离子的交换深度通过FSM测量。

K+离子的渗透深度(“钾DOL”)不同于DOC，因为其表示的是作为离子交换过程结果的钾渗透深度。对于本文所述的制品，钾DOL通常小于DOC。采用表面应力计(例如，日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的市售可得FSM-6000表面应力计)来测量钾DOL，其依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，如上文关于CS测量所述。

从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本公开的具体实施方式的目的，这些举例说明不是用来限制本公开的说明书或所附权利要求书的。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。

本文描述了对展现出制造缺陷的化学强化玻璃制品进行再加工的方法，以及所得到的经过再加工的玻璃制品。缺陷可以包括表面缺陷或者不合乎希望的应力分布。表面缺陷可能是制造过程期间处理的结果，并且可以包括划痕、凹痕和凹陷。可能由于落在规定外的离子交换条件导致不合乎希望的应力分布。

可以通过从表面去除材料，例如通过抛光或蚀刻，来从化学强化玻璃制品去除表面缺陷。从玻璃制品的表面去除材料还去除了一部分处于压缩应力的玻璃制品。因此，玻璃制品必须经过额外的离子交换，从而在从表面去除材料之后实现所需的应力分布。该额外的离子交换可能对玻璃制品的强度和尺寸稳定性造成不利影响。例如，额外的离子交换可能产生内扩散和玻璃制品中的应力松弛，以及导致使得玻璃制品落在合乎希望的尺寸容差之外的部件生长。

本文所述的方法包括反向离子交换步骤，其作用是使得化学强化玻璃制品返回到近似为玻璃制品进行化学强化离子交换之前的组成。反向离子交换步骤采用包含锂盐和钠盐的反向离子交换浴。在反向离子交换之后，玻璃制品可任选地进行加工以从表面去除材料，之后对玻璃制品进行再次离子交换，以产生所需的应力分布。经过再加工的玻璃制品具有埋入的高折射率峰值，其对应于如下K₂O浓度，所述K₂O浓度分布具有K₂O浓度增加到局部K₂O浓度最大值的一个部分，实现了将经过再加工的玻璃制品与非经过再加工的玻璃制品区分开来。

图2显示用于制造化学强化玻璃制品和确定部件是否需要再加工的示例性工艺。如图2所示，玻璃制造工艺可包括：对通过熔合工艺形成的玻璃片进行划线切割；对边缘进行机械加工和/或在所得到的部件中形成孔；任选地对经过机械加工的部件进行3D成形，然后任选地对部件的边缘和表面进行抛光。然后在离子交换过程中对部件进行化学强化，以形成经过离子交换的玻璃制品。然后，经过离子交换的玻璃制品任选地进行抛光以从经过离子交换的玻璃制品的每侧分别去除小于1um的材料，之后检查玻璃制品以确定它们是否符合制造标准。然后，对不符合所需标准的部件进行作为再加工的加工，以增加制造过程的产率。出于各种原因，部件可能无法符合制造标准，例如，包括表面缺陷或者具有不合乎希望的应力分布。表面缺陷可能是由于制造过程的各个阶段期间处理的结果所形成的。在检查之后，不认定为要进行再加工的部件可以施涂防指纹涂层和/或进行装饰。然后可以再次检查部件，以确定它们是否符合制造要求，以及不符合制造标准的部件作为再加工进行加工。

图3显示了示范性再加工工艺方法。在一些实施方式中，没有进行图3所示的步骤中的一个或多个。在一些实施方式中，可以进行图3未示出的额外步骤作为部分的再加工工艺方法。再加工工艺方法包括：在含锂盐的反向离子交换浴中，对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，以产生经过反向离子交换的玻璃制品。如果经过离子交换的制品包括装饰，则可以在反向离子交换之前去除装饰。在一些实施方式中，在经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换之前，不需要去除防指纹(AF)涂层。经过反向离子交换的玻璃制品可任选地进行机械抛光或者化学蚀刻，以从经过反向离子交换的玻璃制品的表面去除材料。从经过反向离子交换的玻璃制品的表面去除材料还可去除表面缺陷。然后，经过反向离子交换的玻璃制品可以在再次离子交换浴中进行再次离子交换，以形成经过再次离子交换的玻璃制品。然后检查经过再次离子交换的玻璃制品，以确定部件是否落在所需的制造标准内。然后，可以向经过再次离子交换的玻璃制品施涂防指纹涂层和/或装饰，之后进行最终检查以确定部件是否落在所需的制造标准内。

反向离子交换工艺从经过离子交换的玻璃制品去除了离子，从而将玻璃制品返回到近似其在离子交换之前的状态。对反向离子交换浴的组成进行选择，以去除在离子交换过程期间向玻璃添加制品的离子。例如，在一些实施方式中，当未经离子交换的玻璃制品包含Li₂O和Na₂O时，反向离子交换浴可以含有LiNO₃和NaNO₃，对LiNO₃和NaNO₃的相对量进行选择，从而在反向离子交换浴中，未经离子交换的玻璃制品的平衡重量增加接近零或者是正的，但不限于此。如果反向离子交换浴的LiNO₃含量太高，则可能在经过反向离子交换的玻璃制品的表面中积累LiNO₃，产生的表面张力可能在玻璃制品中产生表面缺陷。反向离子交换浴可以包含：约3重量％至约40重量％的LiNO₃；例如3重量％至约33重量％的LiNO₃；约5重量％至约30重量％的LiNO₃，约10重量％至约25重量％的LiNO₃，约15重量％至约20重量％的LiNO₃，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。反向离子交换浴可以含有：约55重量％至约97重量％的NaNO₃；例如60重量％至约97重量％的NaNO₃；约67重量％至约97重量％的NaNO₃；约70重量％至约95重量％的NaNO₃，约75重量％至约90重量％的NaNO₃，约80重量％至约85重量％的NaNO₃，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。在一些实施方式中，在反向离子交换浴中，最高至约5重量％的NaNO₃可能被KNO₃替换，例如，在同一个反向离子交换浴用于多次再加工工艺循环以及从玻璃制品去除的钾使得反向离子交换浴发生中毒的情况下。在一些实施方式中，反向离子交换浴可含有小于约5重量％的KNO₃、小于约1重量％的KNO₃，并且可以不含KNO₃。

可以基于玻璃制品在离子交换之前的组成，来确定反向离子交换浴组成。可以基于玻璃制品中所需的Li₂O和Na₂O含量，来确定合适的反向离子交换浴组成。具体来说，xLi_g是Li₂O相对于离子交换之前的玻璃中的Li₂O和Na₂O的总量的摩尔分数；以及xLi_b是LiNO₃相对于反向离子交换浴中的LiNO₃和NaNO₃的总量的摩尔分数。如图4所示，将S形曲线(sigmoidal curve)与在图10所示的离子交换之后，在插入了重量变化的实验数据之后获得的平均组成数据进行拟合。曲线上的数据点表示优选的反向离子交换浴摩尔组成，对于玻璃的每种目标摩尔组成，以Li相对于Li和Na离子的总量计，xLi_g。在一个例子中，当反向的化学强化之后的目标玻璃组成具有约0.36的xLi_g时，优选的浴组成具有约为0.2的xLi_b(或者，以重量而言，浴具有约17重量％的LiNO₃和约83重量％的NaNO₃)。同时，不仅在具有17重量％的LiNO₃的浴中进行反向离子交换之后获得重复化学强化的有利结果，而且在具有约12重量％的LiNO₃和约88重量％的NaNO₃的浴中进行反向离子交换之后也获得重复化学强化的有利结果。这些结果证实，当浴组成相对于最佳组成相差最多5重量％时(类似地，约5摩尔％的LiNO₃，当后者约为xLi_b＝0.2，目标xLi_b近似等于0.36)可以获得落在产品目标规格内的化学强化。得到图4的曲线的斜率变化，对于特定玻璃组成目标xLi_g，推荐的浴组成xLi_b可能受到相对于最佳组成的最大偏差的限制，对于0≤xLi_g≤0.2，其等于约3摩尔％；对于0.2≤xLi_g≤0.3，其等于约4摩尔％；对于0.3≤xLi_g≤0.4，其等于约5摩尔％；对于0.4≤xLi_g≤0.8，其等于约6摩尔％；对于0.8≤xLi_g≤0.9，其等于约5摩尔％；以及对于0.9≤xLi_g≤1.0，其等于约4摩尔％。

图4中的拟合用如下等式描述，X^g _Li表述为X^b _Li：

式中：

在一个例子中，T＝693K，kT＝0.05973eV，以及使得互作用能ε是负的，ε≈-0.0574eV，以及p≈-0.5934。从而：

式中：

以及其中，K_eq＝0.61，并且x^b _Li和x^b _Na是测得的LiNO₃和NaNO₃相对于LiNO₃+NaNO₃的总量的摩尔浓度。至少出于下文实施例1所述的含锂玻璃组合物的目的，最佳组成可以描述成图4中的曲线，并且定义为如下等式。如下等式还通用地可适用于类似于实施例1所述的玻璃组合物的含锂玻璃组合物。

对于本文在420℃进行的实验，当玻璃中的目标Na超过玻璃中的目标Li时，x^g _Li≤0.5：

当玻璃中的目标Li超过玻璃中的目标Na时，x^g _Li>0.5：

在上文中，采用如下定义，kT值表述为电子伏特(eV)，以及对于本例子，进行代入对应于420℃温度的kT＝0.05973eV。

盐浴中，LiNO₃与LiNO₃和NaNO₃的总量的摩尔比xLi_b或x^b _Li如下：

玻璃中，Li₂O与Li₂O和Na₂O的总量的摩尔比xLi_g或x^g _Li如下：

玻璃中，Na₂O与Na₂O和Li₂O的总量的摩尔比xNa_g或x^g _Na如下：

除了上文所述的上文推荐的图4的平衡曲线所述的相对于最佳值的x^b _Li的最大偏差，会优选x^b _Li在最佳值的2摩尔％内的较窄的范围，以及除此之外，在一些情况下，可能要求x^b _Li在平衡曲线和描述其的等式所给出的最佳值的1摩尔％内。

当0.4≤x^b _Li≤0.5时，x^b _Li的推荐范围是：

当0.3≤x^g _Li≤0.4时，x^b _Li的推荐范围是：

当0.2≤x^g _Li≤0.3时，x^b _Li的推荐范围是：

在一些实施方式中，可能优选x^b _Li的这些范围更窄，例如，最佳值的±0.02，以及在一些情况下，最佳值的±0.01。

类似地，当目标x^g _Li大于0.5时，x^b _Li的推荐范围如下。当0.5≤x^g _Li≤0.8时，x^b _Li的推荐范围是：

当0.8≤x^g _Li≤0.9时，x^b _Li的推荐范围是：

当0.9≤x^g _Li≤1.0时，选择x^b _Li不超过1.0，并且在如下范围内：

更通常来说，如果在明显不同于420℃的温度进行反向离子交换的话，则浴的摩尔组成x^b _Li是在约为最佳摩尔组成的Δx^b _Li内，其中，Δx^b _Li选择如下值中的一种：如上文所述的0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、或0.01，以及当目标玻璃组成x^g _Li>0.5时：

当目标玻璃组成x^g _Li≤0.5时：

反向离子交换过程可以包括在反向离子交换浴中对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，持续如下时间：约2小时至约48小时；例如，约2小时至约24小时；约2小时至约16小时；约4小时至约14小时，约6小时至约12小时,约8小时至约10小时，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。反向离子交换浴的温度可以约为320-520℃；例如，约320-450℃；约380-420℃，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

在一些实施方式中，再加工过程可以包括在第二反向离子交换浴中的第二反向离子交换。第二反向离子交换浴可以含有比第一反向离子交换浴更多或更少的LiNO₃。

在一些实施方式中，例如，在第一反向离子交换的过程中，玻璃制品的钠含量耗尽到大于所需程度的情况的实施方式中，第二反向离子交换浴可以包含比第一反向离子交换浴较少的LiNO₃和较多的NaNO₃。在此类情况下，第二反向离子交换浴可以包含小于5重量％的LiNO₃；例如，小于约4重量％的LiNO₃，小于约3重量％的LiNO₃，小于约2重量％的LiNO₃，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围，余量包括NaNO₃和可能的KNO₃中毒贡献。第二反向离子交换浴可以在如下温度进行：约为320-520℃；例如，约320-450℃；约380-420℃，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。第二反向离子交换浴可以延续约5-30分钟。

在一些实施方式中，第二反向离子交换浴可以含有比第一反向离子交换浴更多的LiNO₃。该反向离子交换浴可用于如下情况，其中：玻璃制品在离子交换之前的锂含量会要求如下反向离子交换浴的LiNO₃含量，如果在单个反向离子交换过程中进行的话，可能在玻璃制品中产生开裂。采用多次反向离子交换浴允许后续反向离子交换浴中的LiNO₃含量增加到直至所需的LiNO₃含量，以达到实现原始玻璃制品的LiO₂含量而没有使得玻璃制品开裂。第二反向离子交换浴和潜在的后续的反向离子交换浴延续的温度和时间可以是在上文关于反向离子交换所述的参数内。

然后，经过反向离子交换的玻璃制品可进行机械抛光或者化学蚀刻，以从玻璃制品的表面去除材料以及经过反向离子交换的玻璃制品的表面处存在的任何表面缺陷。从经过反向离子交换的玻璃制品去除的材料量可以约为1-10um；例如，约3-10um，约5-10um，或者其中所含的任意子范围。化学蚀刻过程可以是酸蚀刻过程，例如，氢氟酸蚀刻过程。

经过反向离子交换的玻璃制品可以在再次离子交换浴中进行再次离子交换，以产生经过再次离子交换的玻璃制品。再次离子交换浴可以与用于产生经过离子交换的玻璃制品的离子交换浴相同。类似地，经过再次离子交换的玻璃制品可以在第二再次离子交换浴中进行第二再次离子交换过程。第二再次离子交换浴可以与用于产生经离子交换的玻璃制品的第二离子交换浴相同。

经过再次离子交换的玻璃制品展现出埋入的高折射率峰值。埋入的高折射率峰值可以表示存在如下K₂O浓度分布，其中，K₂O浓度增加到经过再次离子交换的玻璃制品中的局部K₂O浓度最大值。局部K₂O浓度最大值可以位于经过再次离子交换的玻璃制品的表面下约3-30um的深度。在局部最大值处的K₂O浓度可以是约0.05-1.2摩尔％，以及可以是经过离子交换的玻璃制品的起始表面K₂O浓度的约0.5-15％。经过再次离子交换的玻璃制品的K₂O浓度可以是经过再次离子交换的玻璃制品的表面下10um深度处的经过离子交换的玻璃制品的K₂O浓度的约0.5-20％。在一些实施方式中，经过再次离子交换的玻璃制品在表面下10um深度处的K₂O浓度可以至少比经过再次离子交换的玻璃制品的中心处的K₂O浓度大了约0.3摩尔％；例如，大了0.5摩尔％；大了1摩尔％；大了1.5摩尔％；大了2摩尔％，或更大。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品具有均匀的微结构(即，玻璃不是相分离的)。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品是无定形的。如本文所用，当“无定形”用于描述玻璃制品时，指的是基本没有晶体或者晶相(即，含有小于1体积％的晶体或晶相)。

可以由可熔融成形的玻璃组合物形成本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品。在一个或多个实施方式中，可熔融成形的玻璃组合物可具有大于约200千泊(kP)的液相线粘度，以及在一些实施方式中，具有至少约600kP的液相线粘度。在一些实施方式中，这些玻璃制品和组合物与锆溢流槽是相容的：玻璃使得锆溢流槽分解产生氧化锆缺陷的粘度小于35kP。本文所述的组合物范围内选定的玻璃组合物可具有大于35kP的锆分解粘度。在此类情况下，可以使用氧化铝溢流槽来熔融成形这些玻璃制品。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品可包括如下玻璃组合物，其包含至少0.5摩尔％的P₂O₅、Na₂O和Li₂O。在一些实施方式中，Li₂O(摩尔％)/Na₂O(摩尔％)可以小于1。此外，这些玻璃可以不含B₂O₃和K₂O。本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃还可包含ZnO、MgO和SnO₂。

在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括如下组成或者基本由如下组成构成：至少约58摩尔％的SiO₂，约0.5-3摩尔％的P₂O₅，至少约11摩尔％的Al₂O₃、Na₂O和Li₂O。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括如下组成或者基本由如下组成构成：约58-65摩尔％的SiO₂；约11-20摩尔％的Al₂O₃；约0.5-3摩尔％的P₂O₅；约6-18摩尔％的Na₂O；约0.1-10摩尔％的Li₂O；约0-6摩尔％的MgO；以及0摩尔％至约6摩尔％的ZnO。在某些实施方式中，玻璃包括如下组成或者基本由如下组成构成：约63-65摩尔％的SiO₂；约11-19摩尔％的Al₂O₃；约1-3摩尔％的P₂O₅；约9-20摩尔％的Na₂O；约2-10摩尔％的Li₂O；0摩尔％至约6摩尔％的MgO；以及0摩尔％至约6摩尔％的ZnO。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括的R₂O(摩尔％)/Al₂O₃(摩尔％)比例小于约2(例如，小于约1.8，小于约1.6，小于约1.5，或者小于约1.4)，其中，R₂O＝Li₂O+Na₂O。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括如下关系，其中，SiO₂和P₂O₅的总量大于65摩尔％且小于67摩尔％(即，65摩尔％<SiO₂(摩尔％)+P₂O₅(摩尔％)<67摩尔％)。例如，SiO₂和P₂O₅的总量可以是如下范围：约为65.1摩尔％至约为66.9摩尔％，约为65.2摩尔％至约为66.8摩尔％，约为65.3摩尔％至约为66.7摩尔％，约为65.4摩尔％至约为66.6摩尔％，约为65.5摩尔％至约为66.5摩尔％，约为65.6摩尔％至约为66.4摩尔％，约为65.7摩尔％至约为66.3摩尔％，约为65.8摩尔％至约为66.2摩尔％，约为65.9摩尔％至约为66.1摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包括如下关系：R₂O(摩尔％)+R’O(摩尔％)-Al₂O₃(摩尔％)+P₂O₅(摩尔％)大于约-3摩尔％(即，R₂O(摩尔％)+R’O(摩尔％)-Al₂O₃(摩尔％)+P₂O₅(摩尔％)>-3摩尔％)。在一个或多个实施方式中，R₂O是Li₂O和Na₂O的总量(即，R₂O＝Li₂O+Na₂O)。在一个或多个实施方式中，R’O是碱性铝硅酸盐玻璃中的二价金属氧化物的总量。在一个或多个实施方式中，关系R₂O(摩尔％)+R’O(摩尔％)-Al₂O₃(摩尔％)+P₂O₅(摩尔％)大于约-2.5摩尔％，大于约-2摩尔％，大于约-1.5摩尔％，大于约-1摩尔％，大于约-0.5摩尔％，大于约0摩尔％，大于约0.5摩尔％，大于约1摩尔％，大于约1.5摩尔％，大于约2摩尔％，大于约2.5摩尔％，大于约3摩尔％，大于约3.5摩尔％，大于约4摩尔％，大于约4.5摩尔％，大于约5摩尔％，大于约5.5摩尔％，或者大于约6摩尔％，大于约6.5摩尔％，大于约7摩尔％，大于约7.5摩尔％，大于约8摩尔％，大于约8.5摩尔％，大于约9摩尔％，或者大于约9.5摩尔％。

基础(或未强化)碱性铝硅酸盐玻璃制品和强化(即通过离子交换化学强化)碱性铝硅酸盐玻璃制品的每种氧化物组分具有功能和/或对于玻璃的可制造性和物理性质具有影响。例如，二氧化硅(SiO₂)是形成玻璃的主要氧化物，并形成熔融玻璃的网络骨架。纯SiO₂具有低的CTE并且是不含碱金属的。但是，由于其极高的熔化温度，纯SiO₂与熔合拉制工艺不相容。粘度曲线也过高，无法匹配层叠结构中的任何芯玻璃。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的SiO₂量如下：约为58摩尔％至约65摩尔％，约为59摩尔％至约64摩尔％，约为60摩尔％至约63摩尔％，约为61摩尔％至约62摩尔％，约为63.2摩尔％至约65摩尔％，约为63.3摩尔％至约65摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

除了二氧化硅，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品包含网络成形剂Al₂O₃，以实现稳定的玻璃成形、低CTE、低杨氏模量、低剪切模量，并有助于熔化和成形。类似于SiO₂，Al₂O₃对玻璃网络的刚度做出贡献。氧化铝可以以四方配位或五方配位存在于玻璃中，这增加了玻璃网络的封装密度，并且进而增加了由于化学强化所得到的压缩应力。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的Al₂O₃量如下：约为11摩尔％至约20摩尔％，约为12摩尔％至约19摩尔％，约为13摩尔％至约18摩尔％，约为14摩尔％至约17摩尔％，约为15摩尔％至约16摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

五氧化二磷(P₂O₅)是本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品中所结合有的网络成形剂。P₂O₅在玻璃网络中采用了准四面体结构，即，其与4个氧原子配合，但是它们中仅有3个与余下的网络相连。第四个氧原子是终端氧，其与磷阳离子双键相连。玻璃网络中结合的P₂O₅对于降低杨氏模量和剪切模量是高度有效的。在玻璃网络中结合P₂O₅还降低了高温CTE，增加了离子交换互扩散速率，以及改善了玻璃与锆耐火材料的相容性。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的P₂O₅的量是如下范围：约为0.5摩尔％至约5摩尔％，约为0.6摩尔％至约5摩尔％，约为0.8摩尔％至约5摩尔％，约为1摩尔％至约5摩尔％，约为1.2摩尔％至约5摩尔％，约为1.4摩尔％至约5摩尔％，约为1.5摩尔％至约5摩尔％，约为1.6摩尔％至约5摩尔％，约为1.8摩尔％至约5摩尔％，约为2摩尔％至约5摩尔％，约为0.5摩尔％至约3摩尔％，约为0.5摩尔％至约2.8摩尔％，约为0.5摩尔％至约2.6摩尔％，约为0.5摩尔％至约2.5摩尔％，约为0.5摩尔％至约2.4摩尔％，约为0.5摩尔％至约2.2摩尔％，约为0.5摩尔％至约2摩尔％，约为2.5摩尔％至约5摩尔％，约为2.5摩尔％至约4摩尔％，约为2.5摩尔％至约3摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品可以不含B₂O₃，因为它的存在对于当玻璃经过离子交换进行强化时的压缩应力具有负面影响。如本文所用术语“不含B₂O₃”表示本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品包含小于约0.1摩尔％的B₂O₃，小于约0.05摩尔％的B₂O₃或者小于约0.01摩尔％。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的B₂O₃的量可以如下：约0.1摩尔％至最高约10摩尔％；例如，约0.5摩尔％至最高约9摩尔％；约1摩尔％至最高约8摩尔％；约2摩尔％至最高约7摩尔％；约3摩尔％至最高约6摩尔％；约4摩尔％至最高约5摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

碱性氧化物Na₂O被用于通过离子交换实现本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品的化学强化。本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品包含Na₂O，其提供Na⁺阳离子，待与含有例如KNO₃的盐浴中存在的钾阳离子进行交换。在一些实施方式中，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品包含约4-20摩尔％的Na₂O。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的Na₂O的量是如下范围：约为4.5摩尔％至约19.5摩尔％，约为5摩尔％至约19摩尔％，约为5.5摩尔％至约18.5摩尔％，约为6摩尔％至约18摩尔％，约为6.5摩尔％至约17.5摩尔％，约为7摩尔％至约17摩尔％，约为7.5摩尔％至约16.5摩尔％，约为8摩尔％至约16摩尔％，约为8.5摩尔％至约15.5摩尔％，约为9摩尔％至约15摩尔％，约为9.5摩尔％至约14.5摩尔％，约为10摩尔％至约14摩尔％，约为10.5摩尔％至约13.5摩尔％，约为11摩尔％至约13摩尔％，约为11.5摩尔％至约12.5摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。

本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品含有Li₂O。在一些实施方式中，还包含最高至约13摩尔％的Li₂O或者最高至约10摩尔％的Li₂O。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含的Li₂O的量是如下范围：约为0.1摩尔％至约10摩尔％，约为0.5摩尔％至约9.5摩尔％，约为1摩尔％至约9摩尔％，约为1.5摩尔％至约8.5摩尔％，约为2摩尔％至约8摩尔％，约为2.5摩尔％至约7.5摩尔％，约为3摩尔％至约7摩尔％，约为3.5摩尔％至约6.5摩尔％，约为4摩尔％至约6摩尔％，约为4.5摩尔％至约5.5摩尔％，或者约为4摩尔％至约8摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。当取代Na₂O时，Li₂O降低了锆分解温度并使得玻璃软化，这使得能够向玻璃添加额外的Al₂O₃。在本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品中，Na₂O存在量可以超过Li₂O的存在量，其中，Li₂O(摩尔％)/Na₂O(摩尔％)<1。在一些实施方式中，Li₂O(摩尔％)/Na₂O(摩尔％)<0.75。在一些实施方式中，R₂O(摩尔％)/Al₂O₃(摩尔％)<2，以及在一些实施方式中，0.9≤R₂O(摩尔％)/Al₂O₃(摩尔％)≤1.6，其中，R₂O＝Li₂O+Na₂O。

玻璃中存在的氧化钾对于通过离子交换在玻璃中实现高水平的表面压缩应力的能力具有负面影响。本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品在刚形成时，可以不含K₂O。在一个或多个实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃制品包含少于约0.2摩尔％的K₂O。但是，当在含钾熔盐(例如，含有KNO₃)浴中进行离子交换时，碱性铝硅酸盐玻璃可包含一定量的K₂O(即，小于约1摩尔％)，实际量取决于离子交换条件(例如，离子交换浴中的钾盐浓度、浴温、离子交换时间以及K⁺离子取代Li⁺和Na⁺离子的程度)。所得到的压缩层会含有钾，靠近玻璃表面的离子交换层可在玻璃表面含有大于或等于10摩尔％的K₂O，同时深度大于压缩应力层的深度的玻璃主体仍然基本不含钾。

在一些实施方式中，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品可以包含0摩尔％至最高至约6摩尔％的ZnO，例如，约为0.5摩尔％至约5.5摩尔％，约为1摩尔％至约5摩尔％，约为1.5摩尔％至约4.5摩尔％，约为2摩尔％至约4摩尔％，约为2.5摩尔％至约3.5摩尔％，约为0.1摩尔％至约6摩尔％，约为0.1摩尔％至约3摩尔％，或者包含在其中或由这些端点中的任何一个定义的任何子范围。二价氧化物ZnO通过降低200泊粘度时的温度(200P温度)，改善了玻璃的熔融特性。ZnO对于改善应变点也是有益的，相比于添加P₂O₅和/或Na₂O而言。

诸如MgO和CaO这样的碱土氧化物还可被ZnO替代，以在200P温度和应变点下实现类似的效果。然而，相较于MgO和CaO，ZnO更不倾向于在P₂O₅的存在下促进相分离。在一些实施方式中，本文所述的玻璃包含0摩尔％至高达6摩尔％的MgO，或者在另一些实施方式中，这些玻璃包含0.02摩尔％至约6摩尔％的MgO。尽管其它碱土氧化物(包括SrO和BaO)也可被ZnO替代，但它们在降低200泊粘度下熔体的有效性上不及ZnO、MgO或CaO，且在提高应变点的有效性上也不及ZnO、MgO或CaO。

在一些实施方式中，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品能够利用本领域已知的例如狭缝拉制和熔合拉制法的下拉法来形成。可将锂以锂辉石或碳酸锂的形式加入熔体中形成批料。

熔合拉制法是一种用于大规模制造薄玻璃片的工业技术。相比于例如浮法或狭缝拉制法等其它平板玻璃制造技术，由熔合拉制法制得的薄玻璃片具有优异的平整度和表面品质。结果，熔合拉制法成为了制造用于液晶显示器和例如笔记本电脑、娱乐装置、桌面、膝上型便携式电脑、移动电话等个人电子装置的覆盖玻璃的薄玻璃基材的主流制造技术。

熔合拉制法涉及使熔融玻璃从称为“等压槽”的槽中溢流出来，所述等压槽通常由锆石或另一种耐火材料制成。熔融玻璃从两侧从等压槽顶部溢流，在等压槽的底部汇合以形成单一片，使等压槽只与最终片的内部直接接触。由于在拉制处理过程中，最终玻璃片的两个外露表面都不与等压槽材料相接触，因此玻璃的两个外表面都具有完好的品质而无需后续的精加工。

为了能够进行熔合拉制，玻璃组合物必须具有足够高的液相线粘度(即熔融玻璃在液相线温度下的粘度)。在一些实施方式中，用于形成本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品的组合物具有至少约200千泊(kP)的液相线粘度，而在另一些实施方式中，其液相线粘度至少约为600kP。

在碱性铝硅酸盐玻璃制品形成之后，对制品进行化学强化。离子交换被广泛用于对玻璃进行化学强化。在一个具体的例子中，碱金属阳离子源(例如熔融盐或“离子交换”浴)中的碱金属阳离子被玻璃中更小的碱金属阳离子交换，以在玻璃制品的表面附近得到处于压缩应力之下的层。压缩层从表面延伸至玻璃制品内的DOC。在本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品中，例如，通过将玻璃浸入包含例如但不限于硝酸钾(KNO₃)的钾盐的熔融盐浴中，来自阳离子源的钾离子在离子交换过程中置换玻璃内的钠离子。可用于离子交换处理中的其它钾盐包括但不限于氯化钾(KCl)、硫酸钾(K₂SO₄)以及它们的组合等。本文所述的离子交换浴可含有钾及其相应盐以外的碱金属离子。例如，离子交换浴还可包含钠盐，例如硝酸钠(NaNO₃)、硫酸钠、氯化钠等。在一种或更多种实施方式中，可采用两种不同盐的混合物。例如，可将玻璃制品浸没在KNO₃和NaNO₃的盐浴中。在一些实施方式中，可使用多于一种浴，在将玻璃浸没在一种浴中后再相继将其浸没在另一种浴中。这些浴可具有相同或不同的组成、温度，并且/或者可用于不同的浸没时间。

离子交换浴的温度可在约320℃至约520℃、例如约320℃至约450℃的范围内。浴中的浸没时间可从约15分钟变化至约48小时，例如从约15分钟变化至约16小时。在一些实施方式中，离子交换浴可包含约15重量％至约40重量％的NaNO₃以及约60重量％至约85重量％的KNO₃。

尽管图1所示的实施方式描绘了作为平面片材或板材的强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100，但该碱性铝硅酸盐玻璃制品可具有其它构型，例如三维形状或非平面构型。强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100具有限定厚度t的第一表面110和第二表面112。在一种或更多种实施方式中，(诸如图1所示的实施方式这样的)强化碱性铝硅酸盐玻璃制品是包含限定厚度t的第一表面110和相反的第二表面112的片材。强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100具有从第一表面110延伸进入玻璃制品100主体中而到达层深度d₁的压缩层120。在图1所示的实施方式中，强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100还具有从第二表面112延伸至第二层深度d₂的第二压缩层122。玻璃制品还具有从d₁延伸至d₂的中心区域330。中心区域130处于拉伸应力或中心张力(CT)之下，其平衡或抵消层120和122的压缩应力。第一和第二压缩层120、122的深度d₁、d₂保护强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100，使得对强化碱性铝硅酸盐玻璃制品100的第一和第二表面110、112的尖锐冲击所引入的瑕疵不会发生扩展，同时，压缩应力使瑕疵渗透过第一和第二压缩层120、122的深度d₁、d₂的可能性降到最低。DOC d₁与DOC d₂可彼此相同或不同。在一些实施方式中，中心区域的至少一部分(例如从DOC延伸至等于制品厚度0.5倍的深度的部分)可不含K₂O(如本文所定义)。

DOC可描述为占厚度t的一部分。例如，在一种或更多种实施方式中，DOC可等于或大于约0.1t、等于或大于约0.11t、等于或大于约0.12t、等于或大于约0.13t、等于或大于约0.14t、等于或大于约0.15t、等于或大于约0.16t、等于或大于约0.17t、等于或大于约0.18t、等于或大于约0.19t、等于或大于约0.2t、等于或大于约0.21t。在一些实施方式中，DOC可在以下范围内：约0.08t～约0.25t、约0.09t～约0.24t、约0.10t～约0.23t、约0.11t～约0.22t、约0.12t～约0.21t、约0.13t～约0.20t、约0.14t～约0.19t、约0.15t～约0.18t、约0.16t～约0.19t、或者其中所含的任意子范围或由其中任意端点形成的任意子范围。在一些例子中，DOC可约为20μm或更小。在一种或更多种实施方式中，DOC可约为40μm或更大，例如约40μm～约300μm、约50μm～约280μm、约60μm～约260μm、约70μm～约240μm、约80μm～约220μm、约90μm～约200μm、约100μm～约190μm、约110μm～约180μm、约120μm～约170μm、约140μm～约160μm、约150μm～约300μm、或者其中所含的任意子范围或由其中任意端点形成的任意子范围。

在一种或更多种实施方式中，强化碱性铝硅酸盐玻璃制品可具有约400MPa或更大、约500MPa或更大、约600MPa或更大、约700MPa或更大、约800MPa或更大、约900MPa或更大、约930MPa或更大、约1000MPa或更大、或约1050MPa或更大的最大压缩应力(其可出现于表面处或玻璃制品内的深度处)。

在一种或更多种实施方式中，强化碱性铝硅酸盐玻璃制品可具有约40MPa或更大的最大拉伸应力或中心张力(CT)，例如约45MPa或更大、约50MPa或更大、约60MPa或更大、约70MPa或更大、约75MPa或更大、约80MPa或更大、或约85MPa或更大。在一些实施方式中，最大拉伸应力或中心张力(CT)可在约40MPa至约100MPa的范围内。

在一些实施方式中，通过将本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品浸没如熔融盐浴中来对其进行离子交换，所述熔融盐浴包含约100重量％的KNO₃或主要由约100重量％的KNO₃组成(可向该浴中添加少量添加剂，例如硅酸等)。为了使表面压缩应力最大，这些玻璃可在离子交换后经历热处理。

在一些实施方式中，经过离子交换的玻璃制品可包含大离子，例如银、铜、铯或铷。经过离子交换的玻璃制品中这些大离子的含量可高达约5摩尔％，例如高达约3摩尔％。在一些实施方式中，重新离子交换浴可包含这些大离子的盐，以使这些大离子被重新离子交换入经过反向离子交换的玻璃制品以作为返工处理的一部分。

在一些实施方式中，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品形成消费者电子产品的一部分，例如手机或智能电话、膝上型便携式电脑、平板电脑等。消费者电子产品(例如智能电话)的示意图示于图5和图6中。一种消费者电子装置500包含：具有正面504、背面506和侧面508的外壳502；至少部分或全部位于外壳内且包含至少一个控制器、存储器和位于或毗邻于外壳正面的显示器510的电子组件(未图示)；以及位于外壳正面处或外壳正面上的覆盖基材512，以使其位于显示器之上。在一些实施方式中，覆盖基材512可包含任意本文所公开的强化制品。

示例性实施方式

实施例1

在双离子交换处理中对0.8mm厚的玻璃制品进行离子交换，所述玻璃制品具有以下组成：64.13摩尔％的SiO₂、15.98摩尔％的Al₂O₃、1.24摩尔％的P₂O₅、6.41摩尔％的Li₂O、10.86摩尔％的Na₂O、0.03摩尔％的K₂O、1.17摩尔％的ZnO、0.05摩尔％的SnO₂、0.08摩尔％的MgO、0.02摩尔％的CaO和0.02摩尔％Fe₂O₃。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有75重量％的NaNO₃和25重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行3小时30分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在380℃下进行30分钟。利用辉光放电发射光谱法(GDOES)测得的所得到的Li₂O、Na₂O和K₂O的浓度与玻璃制品表面下深度的关系示于图7中。

对经过离子交换的玻璃制品进行抛光，以除去7μm的玻璃制品表面。随后在包含9重量％的NaNO₃和91重量％的KNO₃的离子交换浴中对经过抛光和离子交换的玻璃制品进行离子交换，以恢复所需的表面压缩应力(CS)和压缩深度(DOC)。经过离子交换的玻璃制品以及经过抛光和离子交换的玻璃制品的应力曲线示于图8中。相比于未抛光的经过离子交换的玻璃制品，经过抛光和离子交换的玻璃制品的应力曲线中，应力曲线拐点(CSk)处的压缩应力降低了约50MPa。图8中的应力曲线利用折射近红外(RNF)法测得。当采用RNF法测量应力曲线时，在RNF法中使用SCALP给出的最大CT值。具体而言，使利用RNF测得的应力曲线应力平衡且校准至SCALP测量给出的最大CT值。RNF法在题为《用于测量玻璃试样的曲线特征的系统和方法》(Systems and methods for measuring a profile characteristic of aglass sample)的第8854623号美国专利中有所描述，其通过引用全文纳入本文。具体而言，RNF法包括放置玻璃制品使其毗邻参照块，以1Hz至50Hz之间的速率生成被夹在正交偏振(orthogonal polarization)之间的偏振切换光束(polarization-switched lightbeam)，测量偏振切换光束中的功率量，并且产生偏振切换参比信号，其中，在正交偏振中的每一个中所测得的功率量在彼此的50％以内。该方法还包括传送偏振切换光束通过玻璃试样和参照块而达到玻璃试样内的不同深度，随后使用中继光学系统将所传送的偏振切换光束中继至信号光电探测器，且信号光电探测器生成偏振切换探测信号。该方法还包括利用参比信号对探测信号进行区分，以形成标准化探测信号，并且由标准化探测信号测定玻璃试样的曲线特征。

图9还图示了CSk的概念。如图9所示，CSk是应力曲线的“尖峰”部分与应力曲线的更深扩散区域之间过渡处的压缩应力。图9中还显示了DOC和钾DOL，钾DOL标记为DOL。

使具有上述玻璃组成的非离子交换玻璃制品在含有LiNO₃的各种反向离子交换浴中达到平衡。随后，基于浴中LiNO₃与LiNO₃+NaNO₃之比来计算原始玻璃制品重量的增重(以百分比表示)，如图10所示。对测得数据进行拟合的线显示，不显示增重的理想的反向离子交换浴将会含有约17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃，如图10所示。

随后对经过离子交换的玻璃制品进行各种反向离子交换处理。采用包含5重量％的LiNO₃的反向离子交换浴在380℃下进行2小时、4小时和8小时的反向离子交换处理。采用包含17重量％的LiNO₃的反向离子交换浴在420℃下进行8小时的反向离子交换处理。如图11和图12所示，K₂O浓度随着反向离子交换时间的增加而降低，且17重量％的LiNO₃浴比5重量％的LiNO₃浴使K₂O浓度降低得更多。使用GDOES法测量图11和图12中所示的K₂O浓度。图13和图14显示了试样中的Na₂O浓度和Li₂O浓度。如图13和图14所示，17重量％的LiNO₃反向离子交换浴产生了与原始玻璃组成大致相同的Na₂O浓度和Li₂O浓度。

实施例2

将实施例1的玻璃组合物形成玻璃制品，随后利用双离子交换处理进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换处理包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换处理。反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的KNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。随后，采用化学蚀刻处理来利用氢氟酸使玻璃制品的每一面减小4μm。然后，在含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴中在380℃的温度下、并且在含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的第二离子交换浴中在370℃的温度下分别对经过蚀刻的玻璃制品进行80分钟和20分钟的重新离子交换。经过离子交换的玻璃制品的K₂O浓度在图15中以实线表示；经过反向离子交换的玻璃制品的K₂O浓度在图15中以虚线表示；且经过重新离子交换的玻璃制品的K₂O浓度在图15中以点划线表示。图15中的划圈区域突出表示了由反向离子交换处理导致的额外的K₂O浓度。图16显示了玻璃制品中的氧浓度与深度的关系，且图16中的线对应于图15所示处理的相同阶段。

实施例3

将实施例1的玻璃组合物形成0.5mm厚的玻璃制品，随后利用双离子交换处理进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有10重量％的NaNO₃和90重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换处理。反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的KNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。随后，采用化学蚀刻处理来利用氢氟酸使经过反向离子交换的玻璃制品的每一面减小4μm。然后，在含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴中在380℃的温度下、并且在含有10重量％的NaNO₃和90重量％的KNO₃的第二离子交换浴中在370℃的温度下分别对经过蚀刻的玻璃制品进行80分钟和20分钟的重新离子交换。利用GDOES测量氧浓度，如图17所示。由反向离子交换导致的额外的K₂O浓度在图17中以虚线矩形突出显示。

实施例4

将实施例1的玻璃组合物形成玻璃制品，并利用双离子交换处理对其进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后，通过从玻璃制品的每一面上除去3μm表面来除去经过离子交换玻璃制品上的表面划痕以及其它缺陷。随后对该玻璃制品进行反向离子交换处理。反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的KNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。随后，利用双离子交换处理对经过反向离子交换的玻璃制品进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。从表面上除去材料前的经过离子交换的玻璃制品以及经过重新离子交换的玻璃制品的钾层深度(DOL)、压缩深度(DOC)、压缩应力(CS)、压缩应力拐点(CSk)和中心张力(CT)记录于表1中。

表1

实施例5

将实施例1的玻璃组合物形成0.5mm厚的玻璃制品，随后利用双离子交换处理进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换处理。一种反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。另一种反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行16小时。另一种反向离子交换处理包括含有12重量％的LiNO₃和88重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。另一种反向离子交换处理包括含有12重量％的LiNO₃和88重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行16小时。随后对经过反向离子交换的玻璃制品再次进行双离子交换处理。这些玻璃制品的利用RNF测得的经过平滑处理的应力曲线是相似的，如图18所示。

实施例6

将实施例1的玻璃组合物形成0.5mm厚的玻璃制品，随后利用双离子交换处理进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换处理。一种反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。另一种反向离子交换处理包括含有16重量％的LiNO₃、0.2重量％的KNO₃和83.8重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。另一种反向离子交换处理包括含有15重量％的LiNO₃、0.4重量％的KNO₃和84.6重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。反向离子交换处理后的利用GDOES测得的K₂O浓度与玻璃制品表面下深度的关系示于图19中。随后对经过反向离子交换的玻璃制品再次进行双离子交换处理。经过离子交换的玻璃制品、经过反向离子交换的玻璃制品以及经过重新离子交换的玻璃制品的FSM谱图示于图20中。图20中所示的经过重新离子交换的(DIOX后)玻璃制品的FSM谱图中的密集条纹与玻璃制品中由反向离子交换导致的额外K₂O浓度相关联。

实施例7

将实施例1的玻璃组合物形成厚度为0.5mm且边缘曲线经过机械加工的玻璃制品。随后，利用双离子交换处理对这些玻璃制品进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后，对这些玻璃制品中的一个进行反向离子交换处理，所述反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。接着，利用氢氟酸对经过反向离子交换的玻璃制品进行酸蚀刻，以从玻璃制品上除去3μm表面。然后对经过酸蚀刻的玻璃制品进行双离子交换处理作为重新离子交换处理。对预计10％的玻璃制品会发生失效时(B10)的失效应力进行测量，如图21中所示。使用四点弯曲测试来测量失效应力。图21中所示的对照例是处于双离子交换处理之后、反向离子交换之前的玻璃制品。经过重新离子交换的玻璃制品的B10值可能更高，因为酸蚀刻减少了表面瑕疵，导致边缘强度增加。

实施例8

将实施例1的玻璃组合物形成厚度为0.5mm且边缘曲线经过机械加工的玻璃制品。随后，利用双离子交换处理对这些玻璃制品进行处理。双离子交换处理包括第一和第二离子交换，其中，第一离子交换包括含有36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃的浴，且在380℃的温度下进行80分钟。第二离子交换包括含有5重量％的NaNO₃和95重量％的KNO₃的浴，且在370℃下进行20分钟。随后，对这些玻璃制品中的一个进行反向离子交换处理，所述反向离子交换处理包括含有17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃的浴，且在420℃下进行8小时。接着，对经过反向离子交换的玻璃制品进行处理，以从玻璃制品上除去3μm表面。然后对经过处理的玻璃制品进行双离子交换处理作为重新离子交换处理。

使用棱镜耦合表面应力计FSM-600得到棱镜耦合反射光谱，其中，使用界面油以595nm下的折射率为1.72(与棱镜的折射率相同)的条件将经过离子交换的玻璃基材光学耦合至棱镜。未经反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合反射光谱示于图22中，图22的上半部分对应于横磁(TM)偏振。经过反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合反射光谱示于图23中，图23的上半部分对应于TM偏振。

然后，使用题为《用于测量离子交换玻璃的应力曲线的系统和方法》(Systems andmethods for measuring the stress profile of ion-exchanged glass)的第9140543号美国专利中所描述的方法由棱镜耦合反射光谱来得到玻璃制品的棱镜耦合强度信号，所述文献通过引用全文纳入本文。对来自分配给横磁(TM)偏振的传感器区的约250行像素的信号进行汇总以形成单个信号，其中，每个点对应于相应的由约250个像素组成的列的平均值。相比于由单行像素取得数据，这有助于改善信噪比。未经反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合强度信号示于图24中；而经过反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合强度信号示于图25中。或者，可基于横电(TE)偏振来计算棱镜耦合强度信号，其示于图22的下半部分，预计具有相似的结果。

如图24所示，棱镜耦合强度信号的信号在全内反射区域内具有三个低谷，各低谷具有形成约30至40像素的宽度，按照本领域的一般理解，所述宽度以全宽半峰的形式测定。这些低谷表明耦合共振(coupling resonance)，且可对应于经过离子交换的玻璃制品的表面处K₂O峰中所存在的K₂O。图25显示，经过反向离子交换的玻璃制品在从全内反射向局部反射的转变附近所产生的信号中展现出额外的更窄低谷，这在未经反向离子交换的玻璃制品中是不存在的。图25中的额外的窄低谷对应于经过反向离子交换的玻璃制品中所存在的残留K₂O浓度，这在未经反向离子交换的玻璃制品中是不存在的。无意受限于任何具体理论，与残留的K₂O浓度相关联的低谷可窄于信号中的其它低谷，因为残留的K₂O浓度比位于玻璃制品表面处的尖峰中的K₂O存在于更深处，从而产生了更窄的耦合参照(couplingreference)。图25中所示的窄低谷具有约10个像素的宽度，所述宽度由全宽半峰法测得。因此，图25的宽低谷具有比窄低谷大约3.5倍的宽度。

如图25中所示，信号中更窄的低谷具有比全内反射区域内低谷的宽度小至少约3.5倍的宽度。处于证实目的，对具有实施例1的玻璃组成的玻璃制品进行如下处理，并测量其棱镜耦合强度信号：在由36重量％的NaNO₃和64重量％的KNO₃组成的离子交换浴中，在380℃下进行100分钟的单步离子交换；在由17重量％的LiNO₃和83重量％的NaNO₃组成的反向离子交换浴中，在420℃下进行8小时的反向离子交换；随后在与单步离子交换相同的条件下重新进行离子交换。该额外实施例的棱镜耦合强度信号示于图26中。如图26中所示，全内反射区域内的宽低谷具有约20个像素的宽度，而窄低谷则具有约10个像素的宽度，所述宽度由全宽半峰法测得。因此，宽低谷具有比窄低谷大约2倍的宽度。基于图25和图26，经过反向离子交换的玻璃制品的棱镜耦合强度信号的第一耦合共振宽度比棱镜耦合强度信号中的第二耦合共振大至少1.8倍，例如大至少2倍、或者大至少3.5倍。

在无法采用全宽半峰法的情况下(例如不对称的耦合共振)，可利用替代性的方法来测量棱镜耦合强度信号中的低谷宽度。在一些情况中，可以半宽半峰的形式测量耦合共振的宽度。在另一种情况中，可在自耦合共振的最暗点测得相对于最暗点与参照(基底)强度之间的总差异产生20％强度变化处测量宽度。

或者，可使用棱镜耦合强度信号的二阶导数大小来区分经过反向离子交换的玻璃制品和未经反向离子交换的玻璃制品。按照本领域的一般实践，利用适度的低通滤波来处理棱镜耦合强度信号，以降低高频噪音。在本实施例中，采用了LOESS算法(W.S.Cleveland，《稳健的局部加权回归和散点图的平滑化》(Robust Locally Weighted Regression AndSmoothing Scatterplots)，美国统计协会期刊，第74卷，第368期(1979年12月)，第829至836页)来使棱镜耦合强度信号平滑化。可应用其它低通滤波方法，且具有相似的效果，只要下方信号不发生显著失真，且耦合共振不发生显著增宽。还对棱镜耦合强度信号进行直方图平移(histogram-shift)，以改善通过从每个点处的强度中减去最低信号值而得到的对比度，并随后对经过处理的信号进行重新缩放，以覆盖强度范围0～256。直方图平移不会影响不同模式的倒数之间的关系。在本实施例中，图像宽度是1272列像素。

可采用诸如中高通滤波器或带通滤波器这样的其它常用方法来从光照强度的慢速变化角分布中除去棱镜耦合强度信号的慢速变化成分。本实施例不需要使用这种额外的滤波，但其可用于降低较宽耦合共振的(导致不对称的)失真，这种失真更显著地受到光照强度的角分布的这种慢变化的影响。一种示例性的高通滤波器将会具有1/L至高达约5/L范围内的空间频率截止(spatial frequency cutoff)，其中，L是信号长度，例如像素列的数量。在一些情况中，高通滤波器的空间频率截止可高达1/dL，其中，dL是两个空间上相距最远的相邻耦合共振之间的像素列的间距。

图27显示了来自图24的按照上述方式处理过的棱镜耦合强度信号的一阶导数和二阶导数。在该实施例中，耦合共振位置(像素列位置616、893和1086)处二阶导数的最大值都在彼此的2.6倍以内。对于未经反向离子交换的玻璃制品的耦合共振而言，典型的情况是其展现出在彼此的3倍以内的二阶导数局部最大值。这些二阶导数的局部最大值位于一阶导数的过零点处，这指出了耦合共振的位置。在一阶导数中可存在由噪音引起的过零，且这些由噪音引起的过零可利用本领域一般实践的软件设定来轻易排除，例如对于局部强度对比度的最小值要求、对于信号的局部二阶导数的最小值要求、对于与一阶导数的下一个过零的最小间距的要求，且还对测得的相邻过零位置进行比较，以确定它们是否符合在物理上可能的光学模式的典型序列。操作员还能够轻易地人工识别棱镜耦合强度信号中的耦合共振，并且排除任何由噪音引起的假响应(false positive)。由噪音引起的过零通常间隔地过于紧密，且不允许在大量像素中发生显著的导数游弋(excursion)，这使得能够容易地排除这些由噪音引起的假响应。

图28显示了来自图25的按照上述方式处理过的强度信号的一阶和二阶导数。这些耦合共振识别于像素列编号657、930、1093、1146和1159处，且利用软件设定排除了任何假响应。尽管前三个耦合共振具有在彼此的3.4倍以内的最大二阶导数(分别为1.67、2.59和5.59)。最后两个耦合共振分别具有位于76.9和49.9的二阶导数最大值。因此，最后两个耦合共振的二阶导数最大值在前三个耦合共振中任一个的最大二阶导数的8.9至46倍的范围内。

图29显示了来自图26的按照上述方式处理过的强度信号的一阶和二阶导数。为简单起见，这些耦合共振位于像素列838、1023、1124、1137和1150处，围绕着最近的列。第一和第二耦合共振处的二阶导数最大值分别约等于13.5和14.0。最后三个耦合共振的二阶导数最大值分别为88.7、71.1和42.5。因此，最后三个耦合共振的二阶导数最大值在前两个耦合共振中任一个的二阶导数的3至6.6倍的范围内。此外，如图29的偏左部分所示，相对于第一耦合共振，最后三个耦合共振的二阶导数最大值大至少3.15至6.6倍。

为了对这些实施例进行分析，选取基本上不翘曲的玻璃制品，以避免由于翘曲而导致耦合共振的增宽。此外，测量中所采用的指标流体(index fluid)的折射率应当在玻璃制品的折射率与棱镜的折射率之间，优选更接近棱镜的折射率。例如，如果玻璃制品的折射率在1.49～1.52的范围内，且棱镜的折射率为1.72，则指标流体的折射率的优选范围将会是1.6～1.72。如本领域已知，可采用光学光阻挡物来以足够的对比度揭示宽耦合共振。

可在不进行内插的条件下测量二阶导数最大值。或者，如果在更稠密的数据点阵列(例如每像素5个数据点)上内插信号，并随后进行低通滤波，则能够进行更精确的比较，这是因为在像素之间可出现二阶导数最大值。在这种情况中，最窄的耦合共振的二阶导数的峰值将会更高，且更接近它们的真实值。更宽的耦合共振基本上不会受到测量传感器限制的影响，因为它们通常通过每耦合共振线宽上更多个像素来取样。

由这些实施例证明，当存在至少三个具有在彼此的3.5倍以内的二阶导数最大值的宽耦合共振时，经过反向离子交换的玻璃制品展现出至少一个具有比第一耦合共振的二阶导数最大值大超过4倍(例如大超过5倍、大超过6倍、大超过9倍或更大)的二阶导数最大值的耦合共振。

此外，在只存在两个具有在彼此的2倍以内的二阶导数最大值的宽耦合共振的情况中，经过反向离子交换的玻璃制品展现出至少一个耦合共振，该耦合共振的二阶导数比耦合共振中的任一个的最低二阶导数最大值大至少3倍，例如大4倍、大5倍、大6倍或更大。

在一种替代性的测量方法中，可在更长的波长(例如780nm)下得到棱镜耦合测量结果。在一些情况中，棱镜耦合测量的分辨率可能不足，因为窄耦合共振间隔紧密，或者是因为玻璃制品中的适度翘曲。在诸如780nm这样的更长的波长下进行测量已降低了对于翘曲的敏感度，且耦合共振的更大间距还多少对应于引导的光学模式的更大的有效折射率间隔。尽管可在780nm处对两种类型共振的二阶导数的相对宽度或相对大小应用相同的标准，但具有更高有效折射率和更宽耦合共振的低阶模式倾向于在780nm处更强地耦合，因此如果需要，可选择一种更加保守的标准。具体而言，如果无法在595nm处进行测量，或者由于明显翘曲而产生疑问，则本文所述的经过反向离子交换的玻璃制品可在780nm处展现出至少一个耦合共振，该耦合共振的半宽半峰比相同偏振态下的另一个耦合共振窄至少1.8倍。在一种特定的实施方式中，较宽的耦合共振是具有最高有效折射率的最低阶模式。在一种更保守的标准中，本文所述的经过反向离子交换的玻璃制品可在780nm处展现出至少一个耦合共振，该耦合共振的半宽半峰比相同偏振态下的另一个耦合共振窄至少2.5倍，例如窄至少3倍、窄至少4倍或更窄。在一种特定的实施方式中，较宽的耦合共振是具有最高有效折射率的最低阶模式。

类似地，如果无法在595nm处进行测量，或者由于明显翘曲而产生疑问，则本文所述的经过反向离子交换的玻璃制品可在780nm处展现出至少一个耦合共振，该耦合共振的峰值二阶导数比相同偏振态下的另一个耦合共振高至少3倍。在一种更保守的标准中，本文所述的经过反向离子交换的玻璃制品可在780nm处展现出至少一个耦合共振，该耦合共振的峰值二阶导数比相同偏振态下的另一个耦合共振的峰值二阶导数高至少3.5倍，例如高至少4倍、高至少5倍、高至少6倍、高至少8倍或更高。在一种特定的实施方式中，最大二阶导数值较低的较宽的耦合共振是具有最高有效折射率的最低阶模式。

尽管为了说明给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围内的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围内的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。

Claims

1.一种碱性铝硅酸盐玻璃制品，其包括：

Li₂O、Na₂O和K₂O；

从所述碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力层；

从所述压缩深度延伸进入所述玻璃制品内并且最大拉伸应力至少约40MPa的拉伸区域；以及

K₂O浓度分布，其包括K₂O浓度增加到局部K₂O浓度最大值的一个部分。

2.如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述局部K₂O浓度最大值位于所述碱性铝硅酸盐玻璃制品的所述表面下方约3-30um的深度。

3.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述局部K₂O浓度最大值的K₂O浓度是0.05-1.2摩尔％。

4.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述局部K₂O浓度最大值的K₂O浓度是在所述碱性铝硅酸盐玻璃制品的所述表面处的K₂O浓度的0.5-15％。

5.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述最大拉伸应力至少约为50MPa。

6.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述压缩应力层的最大压缩应力至少约为600MPa。

7.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约0.1-10摩尔％的B₂O₃。

8.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃基本不含B₂O₃。

9.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃制品包括：

约58-65摩尔％的SiO₂；

约11-20摩尔％的Al₂O₃；

约6-18摩尔％的Na₂O；

0摩尔％至约6摩尔％的MgO；

0.1摩尔％至约13摩尔％的Li₂O；以及

0摩尔％至约6摩尔％的ZnO。

10.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃制品包括约0.5-2.8摩尔％的P₂O₅。

11.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约为0.05-1.5mm的厚度。

12.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括银、铜、铯和铷中的至少一种。

13.如权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃制品包括玻璃陶瓷。

14.一种消费者电子器件，其包括：

外壳；

至少部分提供在所述外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供在所述外壳的前表面处或者与所述外壳的前表面相邻；以及

提供在所述外壳的前表面处或者所述外壳的前表面上并且位于所述显示器上的覆盖制品，其中，所述外壳或者覆盖制品包括权利要求1或2所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品。

15.一种碱性铝硅酸盐玻璃制品，其包括：

Li₂O、Na₂O和K₂O；

在约15-25um深度处的K₂O浓度，其至少比所述碱性铝硅酸盐玻璃制品的中心处的K₂O浓度高了约0.3摩尔％。

16.如权利要求15所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，在约15-25um深度处的K₂O浓度是0.3-1.2摩尔％。

17.如权利要求15或16所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，约15-25um的深度包括的K₂O浓度是所述碱性铝硅酸盐玻璃制品的所述表面处的K₂O浓度的0.5-15％。

18.如权利要求15或16所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述压缩应力层的最大压缩应力至少约为600MPa。

19.如权利要求15或16所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括约为0.05-1.5mm的厚度。

20.如权利要求15或16所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其还包括银、铜、铯和铷中的至少一种。

21.如权利要求15或16所述的碱性铝硅酸盐玻璃制品，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃制品包括玻璃陶瓷。

22.一种方法，所述方法包括：

在反向离子交换浴中对经过离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，以产生经过反向离子交换的玻璃制品，其中，所述反向离子交换浴包含锂盐；以及

在再次离子交换浴中对所述经过反向离子交换的玻璃制品进行再次离子交换，以产生经过再次离子交换的玻璃制品，

其中，所述经过再次离子交换的玻璃制品包括：

Li₂O、Na₂O和K₂O；

从所述经过再次离子交换的玻璃制品的表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力层；

从浓度深度延伸进入所述经过再次离子交换的玻璃制品内并且最大拉伸应力至少约40MPa的拉伸区域；以及

23.如权利要求22所述的方法，所述方法还包括：

从所述经过反向离子交换的玻璃制品的表面去除1-10um。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，去除步骤包括机械抛光或化学蚀刻。

25.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向离子交换浴包括：

3-40重量％的LiNO₃；和

55-97重量％的NaNO₃。

26.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向离子交换浴包含至多1重量％的KNO₃。

27.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向离子交换浴不含KNO₃。

28.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向离子交换浴的温度约为320-520℃。

29.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其还包括：在第二反向离子交换浴中，对所述经过反向离子交换的玻璃制品进行反向离子交换，其中，所述第二反向离子交换浴包含锂盐。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二反向离子交换浴包括：

0.1重量％至约5.0重量％的LiNO₃；和

NaNO₃。

31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二反向离子交换浴基本不含KNO₃。

32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二反向离子交换浴中的反向离子交换延续约5-30分钟。

33.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第二反向离子交换浴的温度约为320-520℃。

34.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向离子交换浴中的反向离子交换延续约2-48小时。

35.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述再次离子交换浴包括：

约15-40重量％的NaNO₃；和

约60-85重量％的KNO₃。

36.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述再次离子交换浴中的再次离子交换延续约30-120分钟。

37.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述再次离子交换浴的温度约为350-420℃。

38.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其还包括：在第二再次离子交换浴中，对所述经过再次离子交换的玻璃制品进行再次离子交换。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第二再次离子交换浴包括：

约3-15重量％的NaNO₃；和

约85-97重量％的KNO₃。

40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第二再次离子交换浴的温度约为350-420℃。

41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第二再次离子交换浴中的再次离子交换延续约10-30分钟。

42.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其还包括：在离子交换浴中对玻璃制品进行离子交换，以形成所述经过离子交换的玻璃制品。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述离子交换浴包括：

约15-40重量％的NaNO₃；和

约60-85重量％的KNO₃。

44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述离子交换浴中的离子交换延续约30-120分钟。

45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述离子交换浴的温度约为350-420℃。

46.如权利要求42所述的方法，其还包括：在第二离子交换浴中，对所述经过离子交换的玻璃制品进行离子交换。

47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述第二离子交换浴包括：

约3-15重量％的NaNO₃；和

约85-97重量％的KNO₃。

48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述第二离子交换浴的温度约为350-420℃。

49.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述第二再次离子交换浴中的再次离子交换延续约10-30分钟。

50.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述经过再次离子的玻璃制品包括：

在所述经过再次离子交换的玻璃制品的表面下10um深度处的Li₂O浓度是所述经过再次离子交换的玻璃制品的所述表面处的Li₂O浓度的约0.5-20％；以及

在所述经过再次离子交换的玻璃制品的表面下10um深度处的K₂O浓度是所述经过再次离子交换的玻璃制品的所述表面处的K₂O浓度的约0.5-20％。

51.一种含锂玻璃制品，其包括：

强度耦合分布，其包括多个耦合共振；

其中，第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

52.如权利要求51所述的含锂玻璃制品，其特征在于，所述第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振的半宽半峰最大值的2倍。

53.如权利要求51或52所述的含锂玻璃制品，其特征在于，横向磁化偏振和横向电子偏振这两个的强度耦合分布包括：第一个耦合共振和第二个耦合共振，所述第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是所述第二个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

54.如权利要求51或52所述的含锂玻璃制品，其特征在于，所述第一个耦合共振的半宽半峰最大值至少是第二个耦合共振和第三个耦合共振的半宽半峰最大值的1.8倍。

55.一种含锂玻璃制品，其包括：

平滑的强度耦合分布，其包括多个耦合共振；

其中，所述平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是所述平滑的耦合分布在第二个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

56.如权利要求55所述的含锂玻璃制品，其特征在于，所述平滑的强度耦合分布在所述第一个耦合共振处的二阶导数至少是平滑的所述耦合分布在所述第二个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

57.如权利要求55或56所述的含锂玻璃制品，其特征在于，横向磁化偏振和横向电子偏振这两个的强度耦合分布包括：第一个耦合共振和第二个耦合共振，所述平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是所述平滑的耦合分布在第二个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。

58.如权利要求55或56所述的含锂玻璃制品，其特征在于，所述平滑的强度耦合分布在第一个耦合共振处的二阶导数至少是所述平滑的耦合分布在第二个耦合共振和第三个耦合共振处的二阶导数的1.8倍。