CN109790065A - 具有经加工的应力分布的玻璃基制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

揭示了基于强化玻璃的基材，所述基于强化玻璃的基材具有第一外区域压缩应力和其上具有第一涂层的第一侧。对第一涂层所包含的材料进行选择以具有第一涂层杨氏模量值、第一涂层厚度、和第一涂层应力，所述第一涂层应力是中性或者压缩的，从而使得第一外区域压缩应力的绝对值大于第一涂层应力的绝对值。提供了制造玻璃基制品的方法，并且还揭示了在玻璃基制品的不同侧上提供具有不同强度值和/或可靠性的涂层的玻璃基制品。

Description

具有经加工的应力分布的玻璃基制品及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年09月27日提交的美国临时申请系列第62/400228号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开的实施方式一般地涉及具有经加工的应力分布的玻璃基制品及其制造方法。

背景技术

基于强化玻璃的制品被广泛地用于电子器件，作为便携式或移动电子通讯和娱乐装置(例如，手机、智能手机、平板、视频播放器、信息终端(IT)装置、笔记本电脑、和导航系统等)的盖板或窗口，以及用于其他应用，例如，建筑(例如，窗户、淋浴板、台面等)，运输(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器，或者需要优异的抗破裂性但是还是薄且轻量化制品的任何应用。

在基于强化玻璃的制品中(例如，化学强化玻璃制品)，压缩应力在玻璃表面处最高或者处于峰值，并且随着远离表面从峰值开始下降，以及在玻璃制品中的应力变成拉伸之前，在玻璃制品的某个内部位置是零应力。对于具有此类应力分布的玻璃制品，对于某一威布尔模量，可以获得威布尔图，其表明双轴测试中失效负荷的展开(spread of load tofailure)。较高的威布尔模量通常是诱人的，因为对于不同玻璃制品样品的失效负荷展开会较紧密，从而增加产品可靠性。换言之，产品对于初始瑕疵尺寸分布是较不敏感的，包括来自加工的那些。

可以采用改变离子交换工艺来改变玻璃基制品的应力分布，以降低对于初始瑕疵数量的敏感性。虽然出于这个目的可以采用改变离子交换工艺，但是由于强化玻璃的使用越来越多，因此开发其他方法来提供强化玻璃材料变得越来越重要，所述强化玻璃材料具有改善的可靠性，同时没有显著影响强化玻璃的平均强度。

发明内容

本公开的第1个方面属于玻璃基制品，所述玻璃基制品包括玻璃基基材，其具有：第一侧，所述第一侧上具有第一涂层；第一涂层与玻璃基基材之间的第一界面；和与第一侧相对的第二侧；所述第一涂层具有从第一表面延伸到所述第一界面的第一涂层厚度，以及玻璃基基材具有从所述第一界面延伸到第二表面的基材厚度，所述玻璃基基材具有从所述第一界面延伸到压缩深度(下文称作“DOC”)的第一外区域，所述第一外区域具有第一外区域压缩应力的绝对值，对所述第一涂层所包含的材料进行选择，以具有第一涂层杨氏模量值、第一涂层应力(其是中性或压缩的)，并且第一外区域压缩应力的绝对值大于第一涂层应力的绝对值。

本公开的另一个方面属于玻璃基制品，其包括玻璃基基材，所述玻璃基基材具有：基材杨氏模量、第一侧和第二侧，所述第一侧具有第一侧外区域，所述第一侧外区域具有延伸到第一DOC的压缩应力，中心区域，所述中心区域具有拉伸应力，以及所述第二侧具有与所述第一侧外区域相对的第二侧外区域，所述第二侧外区域具有延伸到第二DOC的压缩应力；所述第一侧上的第一涂层，第一涂层与玻璃基基材之间的第一界面，所述第一涂层具有第一涂层厚度和第一涂层杨氏模量，使得所述第一侧具有第一侧强度和第一侧机械可靠性；和所述第二侧上的第二涂层，第二涂层与玻璃基基材之间的第二界面，所述第二涂层具有第二涂层厚度和第二涂层杨氏模量，使得所述第二侧具有第二侧强度和第二侧机械可靠性，所述第一侧强度不同于所述第二侧强度，和所述第一侧机械可靠性不同于所述第二侧机械可靠性。

本公开的另一个方面属于改变玻璃基制品的机械可靠性的方法，其包括：确定玻璃基基材的临界瑕疵尺寸，所述临界瑕疵尺寸决定了玻璃基基材的机械可靠性和强度，所述玻璃基基材具有基材杨氏模量、基材强度和基材机械可靠性，第一表面、基材厚度和第一侧外区域，所述第一侧外区域具有从第一侧表面延伸到第一DOC的压缩应力，具有拉伸应力的中心区域，和第二侧外区域，其具有从第二侧表面延伸到第二DOC的压缩应力；选择第一涂层材料，所述第一涂层材料具有不同于玻璃基基材杨氏模量的第一涂层杨氏模量；基于第一涂层杨氏模量和玻璃基基材杨氏模量，确定计算得到的第一涂层厚度，其增加了第一侧上的玻璃基基材机械可靠性或第一侧上的玻璃基基材机械强度中的一种；和以所述计算得到的第一涂层厚度增加第一侧上的玻璃基基材机械可靠性或第一侧上的玻璃基基材机械强度。

本公开的另一个方面属于形成具有所需强度的玻璃基制品的方法，所述方法包括：确定在没有涂层情况下的玻璃基制品中的最大预期瑕疵尺寸；确定当在玻璃基制品上放置涂层时，对应于玻璃基制品中的所述最大预期瑕疵尺寸的涂层厚度值和涂层杨氏模量值；对具有杨氏模量值和厚度值的材料进行选择，从而当向玻璃基制品施涂涂层时，为其提供所述的所需强度和所需的机械可靠性；和向玻璃基制品施涂涂层。

要理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本公开的实施方式，用来提供理解描述和要求保护的实施方式的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本公开的各种实施方式，并与描述一起用来解释其原理和操作。

附图说明

图1显示表面具有多个裂纹的玻璃基基材的横截面图；

图2A显示根据一些实施方式，在一侧上具有涂层的基于强化玻璃的基材；

图2B显示根据一些实施方式，在两侧上具有涂层的基于强化玻璃的基材；

图3A显示在涂覆之前的玻璃基基材的应力分布；

图3B显示根据一些实施方式，具有涂层的玻璃基基材的应力分布；

图4显示根据一些实施方式的威布尔图，其显示未经涂覆和经过涂覆的玻璃基基材的数据；

图5显示根据一些实施方式，基于建模数据的保留强度与瑕疵尺寸的关系图；和

图6显示用于测量基材强度的环上环测试设备。

图7A是结合了任意本文所揭示的强化制品的示例性电子装置的平面图。

图7B是图7A的示例性电子器件的透视图。

具体实施方式

在描述数个示例性实施方式之前，要理解的是，本公开不限于以下公开内容中所述的构造或工艺步骤的细节。本文提供的本公开内容能够以各种方式实践或进行其他实施方式。在以下的详述中，为了说明而非限制，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对各个原理和方面的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本公开获益后，可以以不同于本文详述的其它实施方式实施所要求保护的主题。此外，可能省略了对于众所周知的器件、方法和材料的描述，以免混淆本文的各个原理的描述。最后，在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。

本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。

本说明书全文中提到的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“各种实施方式”、“一个或多个实施方式“”、或者“一种实施方式”表示结合实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施方式中。因此，在本说明书全文各种地方出现的短语例如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各种实施方式中”、“在一个实施方式中”、或者“在一种实施方式中”不一定涉及同一个实施方式。此外，具体的特征、结构、材料或特性(包括在不同实施方式中所述的那些)可以任何合适的方式组合(包括任意或全部组合)在一个或多个实施方式中。

本公开的一个或多个实施方式提供了包含涂层的具有经加工的应力分布的玻璃基制品。在一个或多个实施方式中，涂层包括施涂到基于强化玻璃的基材的一侧或两侧上的材料，所述的杨氏模量与所述基于强化玻璃的基材相同、比它低、或者比它高。根据一个或多个实施方式，涂层没有残留应力或者压缩残留应力。对于涂层没有残留应力的情况，具有涂层的玻璃基制品的整体应力分布类似于这样的应力分布，其是通过使得离子交换曲线偏移进入玻璃基基材中某一距离获得的，玻璃基基材的外区域没有压缩。根据建模和一些初步实验数据，相比于没有涂层和近似相同平均强度的原始的基于化学强化玻璃的基材，这种构造对于初始玻璃瑕疵会是较不敏感的。

根据一个或多个实施方式，提供的基于化学强化玻璃的制品对于初始瑕疵较不敏感。在一个或多个实施方式中，相比于在其上不包含涂层的现有产品，本文所述的玻璃基制品具有更高的可靠性和更为一致的产品性能并且会展现出较低的强度变化性。

根据一个或多个实施方式，玻璃基基材或制品的一侧或两侧上的涂层会改善(例如，厚度小于或等于约1mm的)基于薄玻璃的制品的可靠性，和通过调节涂层参数改善基于较厚玻璃的制品的可靠性。除此之外，根据一个或多个实施方式，涂层的性质(例如，厚度和杨氏模量)可以调节以允许瑕疵生长至预定长度(这可以通过建模确定)，这进而可以允许玻璃基制品具有经加工的应力分布，其导致如下玻璃基制品：(i)对于初始瑕疵数量具有低敏感性；(ii)具有高可靠性；(iii)具有一致的产品性能；和/或(iv)具有低的强度变化性。在一个实施方式中，可以通过涂层杨氏模量和涂层厚度的选择，来精确地调节玻璃基制品的强度和可靠性。在一个或多个实施方式中，提供的玻璃基制品可以通过对涂层参数进行选择，在玻璃基制品的不同侧上具有不同参数，以在玻璃基制品的相对侧上具有不同的可靠性。在一个实施方式中，本文提供的玻璃基制品适用于安全应用，其中，产品设计成具有一致的性能，在玻璃基制品的负荷失效之前，具有预先确定且已知的可观察的瑕疵。

图1显示示例性的基于强化玻璃的基材10，其具有多个裂纹，显示表面下破损是如何会导致失效的。从玻璃基基材10的外表面55延伸到DOC DOC62的压缩应力区域60处于压缩应力(CS)。显示了在示例性的基于强化玻璃的基材10的压缩应力区域60中的裂纹50(其没有延伸进入玻璃的中心张力区域80)，以及显示了渗透进入玻璃的中心张力区域80(其是处于拉伸应力或中心张力(CT)的区域)的裂纹90。虽然在玻璃的近表面区域中结合CS可以抑制裂纹传播和玻璃基基材的失效，但是如果破损延伸超过DOC 62，和如果CT的大小足够高，则瑕疵会随时间传播直到其到达材料临界应力强度水平(断裂韧度)并会最终使得玻璃破裂。

现参见图2A，本公开的第1个实施方式属于玻璃基制品100，例如，玻璃基制品包括玻璃基基材110，其具有第一侧115、与第一侧115相对的第二侧215。第一涂层120布置在第一侧115上，以及第一界面125布置在第一涂层与玻璃基基材110的第一侧之间。第一涂层120具有从第一表面130延伸到第一界面125的第一涂层厚度t₁。玻璃基基材110具有从第一界面125延伸到第二表面135的基材厚度t_s，和从第一界面125延伸到DOC DOC142的第一外区域140。根据第1个实施方式，第一外区域140具有第一外区域压缩应力的绝对值。对第一涂层120所包含的材料进行选择以具有第一涂层杨氏模量值、第一涂层厚度t₁和第一涂层应力，所述第一涂层应力是中性或者压缩的，从而使得第一外区域压缩应力的绝对值大于第一涂层应力的绝对值。中性应力指的是零应力或者没有压缩应力和没有拉伸应力。对于玻璃基材，杨氏模量通常是约60GPa至约80GPa。玻璃陶瓷制品的杨氏模量通常是约60至约120GPa，或者在一些实施方式中，可以大于约120GPa。

在第2个实施方式中，第1个实施方式的特征在于，使得第一涂层应力的绝对值比第一外区域压缩应力的绝对值小了至少约40％。在第3个实施方式中，第1个实施方式的玻璃基制品的特征还在于，使得第一涂层应力的绝对值比第一外区域压缩应力的绝对值小了至少约50％。

根据第4个实施方式，第1至第3个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材的基材杨氏模量值不同于第一涂层杨氏模量值。根据第5个实施方式，第1至第3个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材的基材杨氏模量值小于或等于第一涂层杨氏模量值。

根据第6个实施方式，第1至第5个实施方式中任一项的特征还在于，对第一涂层杨氏模量值进行选择，从而使得第一涂层改善了玻璃基基材的机械可靠性。根据第7个实施方式，第1至第6个实施方式中任一项的特征还在于，第一涂层厚度的范围是约5纳米至约5微米(下文，称作微米、um或μm)。根据第8个实施方式，第1至第6个实施方式中任一项的特征还在于，第一涂层厚度的范围是约10纳米至约2微米。

根据第9个实施方式，第1至第8个实施方式中任一项的特征还在于，第一涂层选自下组：氧化硅、氧化铟锡、氧氮化铝、多孔氧化硅、玻璃陶瓷或陶瓷。根据第10个实施方式，第1至第9个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基制品包括选自下组的基于强化玻璃的基材：基于层叠玻璃的基材、基于化学强化玻璃的基材、基于热强化玻璃的基材，及其组合。

根据第11个实施方式，第1至第10个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材包括可离子交换碱性铝硅酸盐玻璃组合物。根据第12个实施方式，第1至第10个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材包括可离子交换碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物。

在第13个实施方式中，第1至第12个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材包括具有厚度t_s的基于化学强化玻璃的基材，在第一外区域中，离子被交换至距离第一界面是约0.05t_s至约0.25t_s的DOC。在第15个实施方式中，第14个实施方式的特征还在于，第一外区域的压缩应力(CS)的大小是约100MPa至约1100MPa。在第15个实施方式中，第14个实施方式的特征还在于，CS是约600MPa至约1000MPa。

现参见图2B，在第16个实施方式中，第1至第15个实施方式中任一项的特征还在于，玻璃基基材具有中心区域150和第二外区域240。中心区域150具有拉伸应力，并且从DOC142延伸到第二外区域240。第二外区域240具有的应力是中性或压缩的。在第17个实施方式中，第16个实施方式的玻璃基制品还包括第二外区域240上的第二涂层220，从而在第二外区域240和第二涂层220处提供第二界面225。第二涂层220所包含的材料具有第二涂层杨氏模量值、第二涂层厚度t₂、和第二涂层应力，其是中性或压缩的。第二外区域压缩应力的绝对值大于第二涂层应力的绝对值。

在第18个实施方式中，第17个实施方式的玻璃基制品的特征还在于，第二涂层应力的绝对值比第二外区域压缩应力的绝对值小了至少约40％。在第19个实施方式中，第17个实施方式的玻璃基制品的特征还在于，第二涂层应力的绝对值比第二外区域压缩应力的绝对值小了至少约50％。

在第20个实施方式中，第17至第19个实施方式中任一项的玻璃基制品的特征还在于，使得玻璃基基材的基材杨氏模量值不同于第二涂层杨氏模量值。在第21个实施方式中，第17至第19个实施方式中任一项的玻璃基制品的特征还在于，使得玻璃基基材的基材杨氏模量值小于第二涂层杨氏模量值。

根据第22个实施方式，第17至第21个实施方式中任一项的玻璃基制品特征还在于，对第一涂层杨氏模量值进行选择，从而使得第一涂层改善了玻璃基基材在第一侧上的机械可靠性。在第23个实施方式中，第17至第21个实施方式中任一项的玻璃基制品的特征还在于，第一侧115和玻璃基基材的第二侧215具有由第一涂层120和第二涂层220所导致的不同强度值和可靠性值。

在第24个实施方式中，第23个实施方式的特征还在于，第一侧115的强度高于第二侧215，和第一侧115的机械可靠性低于第二侧215。在第25个实施方式中，第23个实施方式的特征还在于，第一侧115的强度低于第二侧215，和第一侧115的机械可靠性高于第二侧215。

第26个实施方式属于玻璃基制品，其包括玻璃基基材，所述玻璃基基材具有基材杨氏模量、第一侧和第二侧。第一侧具有第一侧外区域，其具有延伸到第一DOC的压缩应力。中心区域具有拉伸应力。第二侧具有与第一侧外区域相对的第二侧外区域，所述第二侧外区域具有延伸到第二DOC的压缩应力。第一涂层布置在第一侧上，并提供了第一涂层与玻璃基基材之间的第一界面。第一涂层具有第一涂层厚度和第一涂层杨氏模量，使得第一侧具有第一侧强度和第一侧机械可靠性。第二涂层布置在第二侧上，并提供了第二涂层与玻璃基基材之间的第二界面。第二涂层具有第二涂层厚度和第二涂层杨氏模量，使得第二侧具有第二侧强度和第二侧机械可靠性。第一侧强度不同于第二侧强度，以及第一侧机械可靠性不同于第二侧机械可靠性。

在第27个实施方式中，第26个实施方式的特征还在于，第一侧强度小于或等于第二侧强度，和第一侧机械可靠性大于第二侧机械可靠性。在第28个实施方式中，第26个实施方式的特征还在于，第一侧强度大于第二侧强度，和第一侧机械可靠性小于第二侧机械可靠性。在第29个实施方式中，第26至第28个实施方式中任一项的玻璃基制品特征还在于，第一涂层厚度范围是约5纳米至约5微米，和第二涂层厚度范围是约5纳米至约5微米。在第30个实施方式中，第26至第28个实施方式中任一项的特征还在于，第一涂层厚度范围是约10纳米至约2微米，和第二涂层厚度范围是约10纳米至约2微米。

在第31个实施方式中，第26至第30个实施方式中任一项的特征还可在于，第一和第二涂层选自下组：氧化硅、氧化铟锡、氧氮化铝、多孔氧化硅、玻璃陶瓷、陶瓷，或其组合。在第32个实施方式中，第26至第31个实施方式中任一项的特征还可在于，玻璃基制品包括选自下组的基于强化玻璃的基材：基于层叠玻璃的基材、基于化学强化玻璃的基材、基于热强化玻璃的基材，及其组合。在第33个实施方式中，第26至第31个实施方式中任一项的特征还可在于，玻璃基基材包括可离子交换碱性铝硅酸盐玻璃组合物。在第34个实施方式中，第26至第31个实施方式中任一项的特征还可在于，玻璃基基材包括可离子交换碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物。

在第35个实施方式中，第26至第31个实施方式中任一项的特征还可在于，玻璃基基材包括化学强化玻璃基材，在第一侧外区域中，离子被交换至距离第一界面是约10微米至约90微米的第一DOC。

在第36个实施方式中，第35个实施方式的特征还在于，第一侧外区域的压缩应力(CS)的大小是约100MPa至约1100MPa。在第37个实施方式中，第36个实施方式的特征还在于，CS是约600MPa至约1000MPa。在第38个实施方式中，实施方式1-37中任一项的玻璃基制品布置在如下一种中：具有显示屏的手持便携式电子装置、建筑玻璃基材、车辆内部玻璃基材、和电器玻璃基材。

第39个实施方式属于改变玻璃基制品的机械可靠性的方法。方法包括：确定玻璃基基材的临界瑕疵尺寸，所述临界瑕疵尺寸确定了玻璃基基材的机械可靠性和强度。玻璃基基材具有基材杨氏模量、基材强度、基材机械可靠性、第一表面、基材厚度、第一侧外区域(其具有从第一侧表面延伸到第一DOC的压缩应力)、中心区域(其具有拉伸应力)、第二侧外区域(其具有从第二侧表面延伸到第二DOC的压缩应力)。方法还包括在第一表面上布置第一涂层。第一涂层材料的第一涂层杨氏模量不同于玻璃基基材杨氏模量。基于第一涂层杨氏模量和玻璃基基材杨氏模量，确定计算得到的第一涂层厚度，所述计算得到的第一涂层厚度增加了以下一种：第一侧上的玻璃基基材机械可靠性或第一侧上的玻璃基基材机械强度；以及以所述计算得到的第一涂层厚度施涂第一涂层，以增加第一侧上的玻璃基基材机械可靠性或第一侧上的玻璃基基材机械强度。

在第40个实施方式中，第39个实施方式的方法还包括：选择第二涂层材料，所述第二涂层材料的第二涂层杨氏模量不同于玻璃基基材杨氏模量；基于第二涂层杨氏模量和玻璃基基材杨氏模量，确定计算得到的第二涂层厚度，所述计算得到的第二涂层厚度增加了以下一种：第二侧上的玻璃基基材机械可靠性或第二侧上的玻璃基基材机械强度；以及以所述计算得到的第二涂层厚度施涂第二涂层，以增加第二侧上的玻璃基基材机械可靠性或第二侧上的玻璃基基材机械强度。在第41个实施方式中，第40个实施方式的方法还包括：对涂层材料和厚度进行选择，使得第一侧上的玻璃基基材机械可靠性与第二侧上的玻璃基基材机械可靠性是不同的。在第42个实施方式中，第40个实施方式的方法还包括：对涂层材料和厚度进行选择，使得第一侧上的玻璃基基材强度与第二侧上的玻璃基基材强度是不同的。

第43个实施方式属于形成具有所需强度的玻璃基制品的方法，所述方法包括：确定在没有涂层情况下的玻璃基制品中的最大预期瑕疵尺寸；确定当在玻璃基制品上放置涂层时，对应于玻璃基制品中的所述最大预期瑕疵尺寸的涂层厚度值和涂层杨氏模量值；对具有杨氏模量值和厚度值的材料进行选择，从而当向玻璃基制品施涂涂层时，为其提供所述的所需强度和所需的机械可靠性；和向玻璃基制品施涂涂层。

根据第44个方面，提供了消费者电子产品，其包括：

具有前表面、背表面和侧表面的外壳；

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；和

布置在所述显示器上的覆盖玻璃，

一部分的外壳或者覆盖玻璃中的至少一个包括实施方式1-37中任一项的玻璃基制品。

因此，根据一个或多个实施方式，通过选择和施涂相对于下方玻璃基制品具有目标杨氏模量和厚度的涂层，可以精确地调节玻璃基制品的强度和可靠性，并且提供的玻璃基材料可以具有经加工的且可预测的失效行为。图3A显示基于化学强化玻璃的制品的应力分布，其具有处于压缩应力的压缩层或第一区域，并且在距离表面的进一步深度中，具有中心张力区域。应力分布显示，制品在制品表面处具有峰值或最大残留应力。图3B显示根据一个或多个实施方式的经加工的应力分布，其中，提供的涂层提供了在制品表面处没有残留应力的涂覆区域。

图4显示实验数据，证实对于具有氧化硅层的离子交换玻璃的可靠性增加(威布尔模量)。图4证实了施加涂层对于化学强化玻璃的强度和可靠性的作用。对照样是厚度为0.7mm且其上没有涂层的基于化学强化玻璃的基材(暗圆形数据点)。然后，对从与对照样相同玻璃制造的玻璃基基材涂覆厚度为10mm(方形数据点)和30mm(亮灰色菱形数据点)的氧化硅涂层。如图4所示，具有涂层的样品的强度(例如参见对于10mm厚涂层的B10值是约307Kgf，和对于30mm涂层是约318Kgf)与未经涂覆的化学强化玻璃(参见对于未经涂覆的样品的B10值是约239Kgf)近似相同，但是具有高得多的可靠性，这是由威布尔图上的更为陡峭的斜率和更紧的分布(边界线之间的较小展开)得以证实。例如，参见图4，在B10线处，未经涂覆的样品的高低边界线(实线)之间的展开是约175Kgf和约310Kgf，证实展开是约135Kgf。另一方面，在B10线处，10mm厚涂层的高低边界线(长虚线，黑色)之间的展开是约280Kgf和约325Kgf，证实展开是约45Kgf，明显小于未经涂覆的样品的135Kgf展开的情况。类似于10mm厚涂层，对于30mm厚涂层，在B10线处，高低边界线(短虚线，灰色)之间的展开是约290Kgf至约325Kgf，证实展开是约35Kgf，明显小于未经涂覆的样品的135Kgf展开的情况，但是类似于10mm厚涂层的45Kgf展开。上文所述的10mm和30mm厚的氧化硅涂层的杨氏模量与下方玻璃的杨氏模量相似。另一方面，增加高刚度涂层(例如，杨氏模量为130GPa)，这降低了强度但是增加了可靠性。

在一个或多个实施方式中，制造涂层的材料的杨氏模量与玻璃基基材相同、比它高、或者比它低，将所述涂层沉积到基于强化玻璃的基材(例如，通过离子交换强化的基于化学强化玻璃的基材)的一侧或两侧上。在两侧上的涂层可以是相同的，但是不一定如此。可以通过各种技术沉积涂层，包括但不限于：物理气相沉积(PVD)、喷溅沉积、混合物理化学气相沉积(HPCVD)、离子镀覆、化学气相沉积(CVD)、等离子体强化CVD(PECVD)。对于具体方法，通过改变沉积参数，可以实现不同材料性质，包括杨氏模量。氧化硅涂层具有与大多数玻璃基基材基本相同的弹性模量，因而氧化硅是良好的候选涂层材料，但是其他涂层材料也是可以的。在一个或多个实施方式中，涂层厚度是5nm至5微米，例如，10nm至2微米。当玻璃基基材是离子交换玻璃时，施涂涂层的加工温度应该不影响已有的离子交换应力分布。因此，经涂覆的产品可能会具有与原始的基于离子交换玻璃的基材近似相同的平均强度，但是会具有更高的威布尔模量，从而证实了对于玻璃中的初始瑕疵数量具有较低的敏感性。

在一个或多个实施方式中，提供的玻璃基制品和方法涉及：在涂层中产生压缩残留应力，这改善了玻璃基制品的平均强度，同时还实现了更高的威布尔模量。

图5显示相比于未经涂覆的化学强化玻璃(长虚线，500)，化学强化玻璃上的三种涂层厚度的复合体系保留强度的模型R曲线(单位是MPa，沿Y轴)与瑕疵深度(单位是微米，或um，沿X轴)的关系。从图5可以看出，对于线500，随着瑕疵尺寸在未经涂覆的样品中生长，保留强度持续降低。相反地，图5中的模型数据证实了明显提升的R曲线行为(即，随着瑕疵尺寸生长，保留强度增加到某一点，之后降低)，这为根据一个或多个实施方式的经涂覆的基材提供了增加的可靠性。对三种不同涂层厚度进行模拟，以证实如何对参数进行调节以产生所需的响应。假定所有的涂层都是不含应力的，并且具有与玻璃基基材相同的杨氏模量。此外，对于所有三种情况，模拟了相同的残留应力分布：双离子交换以实现深DOC，其具有表面上的900MPa的最大压缩应力和约80μm的DOC。所选择的离子交换应力分布所观察到的趋势与其他分布相一致，但是结果不是可直接传递的。0.5微米的涂层厚度(黑色实线，502)、2微米的涂层厚度(点划线504)、和4微米的涂层厚度(短虚线，506)全都证实了明显提升的R曲线行为。例如，参见如下：线502从最小模型瑕疵尺寸提升到约2微米的瑕疵尺寸；线504从约2.5微米的瑕疵尺寸提升到约5微米的瑕疵尺寸；和线506从约4微米的瑕疵尺寸提升到约10微米的瑕疵初次。在不含残留应力的涂层中引发裂纹生长之后，其立即传播到涂层与基材(离子交换玻璃)之间的界面。一旦表面裂纹穿过进入离子交换玻璃，裂纹传播所需的应变增加，从而俘获了裂纹直到满足更高的应变要求。通过这种方式，不会由于小于最大稳定瑕疵尺寸的瑕疵导致玻璃失效。对于给定离子交换分布，最大稳定瑕疵的尺寸会是涂层性质(厚度和模量)的函数。因此，对于给定应用，可以优化可靠性和强度，如附图所示。低厚度涂层具有较小的临界瑕疵尺寸但是具有较高的强度，而较厚的涂层增加了最大临界瑕疵尺寸但是这可能是以强度作为代价。通过对选定涂层的涂层强度和杨氏模量进行优化，可以加工和制造玻璃基制品的各种应力分布和性质。

根据一个或多个实施方式，通过采用先进的环上环(AROR)测试，来确定玻璃基基材的一侧上的强度增加或减小。将材料的强度定义为发生破裂时的应力。AROR测试是用于对平坦玻璃试样进行测试的表面强度测量，以及题为“Standard Test Method forMonotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at AmbientTemperature(在环境温度下，先进陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法)”的ASTMC1499-09(2013)作为本文所述的AROR测试方法的基础。ASTM C1499-09的全部内容都参考结合入本文中。在进行环上环测试之前，玻璃试样用90目碳化硅(SiC)颗粒进行磨损，采用题为“Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure(Determination ofModulus of Rupture)(通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定断裂模量))”的ASTMC158-02(2012)附录A2(题为“abrasion Procedures(磨损过程)”)中所述的方法和设备将所述颗粒传递玻璃样品。ASTM C158-09特别是附录A2的全部内容都参考结合入本文中。

在环上环测试之前，采用ASTM C158-02附图A2.1所示设备，将基于玻璃的制品的表面如ASTM C158-02附录2所述进行磨损，以标准化和/或控制样品的表面缺陷状态。通常采用304kPa(44psi)的空气压力，将研磨材料喷砂到玻璃基制品410的表面4130上，负载为103kPa(15psi)。在建立了空气流之后，将5cm³的研磨材料倒入漏斗中，并且在引入研磨材料之后，对样品喷砂5秒。

对于AROR测试，将具有至少一个磨损表面4130的玻璃基制品410放在不同尺寸的两个同心环之间以确定等双轴挠曲强度(即，当经受两个同心环之间的挠曲时，材料能够维持的最大应力)，如图6所示。在AROR配置400中，通过直径为D₂的支撑环420来支撑磨损的基于玻璃的制品410。通过(未示出的)测力仪，向直径为D₁的负荷环430施加作用力F，这继而向玻璃基制品410的表面4130施加了作用力。

负荷环与支撑环的直径比D₁/D₂可以是约0.2至约0.5。在一些实施方式中，D₁/D₂约为0.5。负荷环与支撑环430、420应该同心对齐位于支撑环直径D₂的0.5％之内。在任意负荷下，用于测试的测力仪应该精确至选定范围的±1％之内。在23±2℃的温度和40±10％的相对湿度下进行测试。

对于固定装置设计，负荷环430的突出表面的半径r是h/2≤r≤3h/2，其中，h是玻璃基制品410的厚度。负荷环与支撑环430、420是由硬度HR_c>40的硬化钢材制造。AROR固定装置是市售购得的。

AROR测试的目标失效机制是观察源自第一表面4230与负荷环430之间的接触面积430a的玻璃基制品410的破裂。对于数据分析，忽略了存在于该区域外(即，负荷环430与支撑环420之间)的失效。但是，由于基于玻璃的制品410的薄度和高强度，有时观察到超过1/2试样厚度h的大偏折。因此，常常观察到源自负荷环430下方的高百分比的失效。无法在不了解每个试样的环内和环下(统称为通过应变计分析)应力发展和失效来源的情况下准确计算应力。因此，AROR测试聚焦于测量响应时的失效的峰值负荷。

玻璃基制品的强度取决于表面瑕疵的存在情况。但是，无法准确地预测给定尺寸瑕疵的存在可能性，因为玻璃的强度自然是统计上而言的。因此，通常使用概率分布作为获得的数据的统计学代表。

在如标准所述得到失效负荷之后，以威布尔图形式绘制负荷或等双轴挠曲强度(具体参见http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/eda/section3/weibplot.htm)。使用最大似然估计(MLE)方法来确定威布尔分布的这两个参数：形状和规格(scale)参数。统计模型的参数的MLE涉及最大化相关参数的可能性或等效的对数似然性。最大值出现的参数值是模型参数的MLE。参见Sirvanci,M.和Yang,G.(1984)。在I型检查下(type Icensoring)估计威布尔(Weibull)参数，Journal of the American StatisticalAssociation(美国统计学会杂志)79，183-187。可能性是参数和数据的函数。如果形状参数增加，则认为可靠性增加(更紧的强度分布)。如果规格参数增加，则认为强度增加。

根据一个或多个实施方式所述的玻璃基制品(其中，玻璃基制品每侧的强度和/或可靠性不同于制品的另一侧)可以具有各种终端用途。在一个或多个实施方式中，此类玻璃基制品包括：建筑玻璃窗、车辆挡风玻璃和玻璃窗，其中，对于挡风玻璃的外侧可能需要更大的强度以抵挡碎片和冲击。对于挡风玻璃或车辆玻璃窗的内侧，可能需要更高的可靠性(更紧的强度分布)以及较低的强度以确保当人撞到挡风玻璃时发生层叠体失效。根据一个或多个实施方式，更紧的强度分布确保了挡风玻璃需要更大的作用力发生破裂的低可能性，从而降低了汽车乘客受伤的机会。根据一个或多个实施方式，可以将玻璃基制品的相对表面设计和调节成具有所需的强度和可靠性。类似的考虑适用于用于建筑物施工的建筑玻璃窗。

采用如下断口显微镜观察来确定瑕疵尺寸。利用断口显微镜观察来确定瑕疵尺寸，通过采用ASTM标准：C1322-15(Standard Practice for Fractography andCharacterization of Fracture Origins in Advanced Ceramics(源自先进陶瓷中的断裂的端口显微镜和特性的标准实践))来确定采用四点弯曲测试(ASTM C1161：StandardTest Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature(先进陶瓷在环境温度的挠曲强度的标准测试方法))破裂的样品或者采用环上环测试(ASTM C1499-15)破裂的样品的瑕疵尺寸(原始尺寸)。这建立了目标应用中的玻璃片的瑕疵尺寸分布。用于破坏性测试的样品越多，对于来自测试的瑕疵尺寸分布数据的可信度越好。采用强度测试和断裂机械分析来确定瑕疵尺寸。采用合适的强度测试(对于边缘强度是四点弯曲测试，和对于表面强度是环上环测试)，采用尽可能多的样品来获得强度数据。采用合适的断裂分析模型(解析或有限元分析)，可以估算出必然导致强度测试中样品失效的瑕疵尺寸。这假定了特定的瑕疵尺寸、形状、和位置，因而该方法不如端口显微镜方法那么准确，但是这更容易建立瑕疵数量。

如本文所用，术语“玻璃基制品”和“玻璃基基材”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体。玻璃基制品包括玻璃与非玻璃材料的层叠体，玻璃与晶体材料的层叠体，以及玻璃-陶瓷(包括无定形相和晶相)。除非另外说明，否则所有组成表示为摩尔百分数(摩尔％)。

本文所揭示的玻璃基制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示器的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑和导航系统等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意需要部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意基于玻璃的制品的示例性制品如图7A和7B所示。具体来说，图7A和7B显示消费者电子器件7100，其包括：具有前表面7104、背表面7106和侧表面7108的外壳7102；(未示出的)电子组件，其至少部分位于或者完全位于外壳内并且至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器7110；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方的覆盖基材7112，从而使其位于显示器上方。在一些实施方式中，覆盖基材7112可以包括本文所揭示的任意强化制品。在一些实施方式中，外壳或覆盖玻璃中的至少一个部分包括本文所揭示的强化制品。

要注意的是，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。因而，例如“基本不含MgO”的基于玻璃的制品是这样一种制品，其中，没有主动将MgO添加或者配料到基于玻璃的制品中，但是可能以非常少量作为污染物存在。

如本文所用，DOC指的是玻璃基制品内的应力从压缩变化为拉伸应力的深度。在DOC处，应力从负(压缩)应力转变为正(拉伸)应力，因而展现出零应力值。根据本领域常用习惯，压缩表示为负应力(<0)以及拉伸表示为正应力(>0)。但是，在本说明书全文中，CS表示为绝对值，即，本文所陈述的CS＝|CS|，因而没有表示为负数。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))制造的商业仪器例如FSM-6000，来测量(玻璃的表面处的)压缩应力。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 of Glass 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。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，在玻璃制品中产生应力时，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)；在此类玻璃制品中，钾离子的交换深度通过FSM测量。

如本文所用，术语“化学深度”、“化学DOC”、和“化学层的深度”可以互换使用，并且指的是金属氧化物或者碱金属氧化物的离子(例如，金属离子或者碱金属离子)扩散进入玻璃基制品的深度，以及该离子的浓度到达最小值的深度，这是通过电子探针微分析(EPMA)确定的。具体来说，可以采用EPMA和表面应力计来确定Na₂O扩散的深度或者Na⁺离子浓度。

本文所用的基材可以是无定形基材或者晶体基材。根据一个或多个实施方式的无定形基材可以选自：钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃以及碱性铝硼硅酸盐玻璃。在一个或多个实施方式中，基材是玻璃，以及玻璃经过强化，例如，热强化回火玻璃或者化学强化玻璃。在一个或多个实施方式中，基于强化玻璃的基材具有压缩应力(CS)层，化学强化玻璃中的CS从化学强化玻璃的表面延伸到压缩应力DOC，其是至少10um至数十微米深度。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材是基于化学强化玻璃的基材，例如，玻璃。晶体材料的例子包括玻璃陶瓷基材，例如蓝宝石和尖晶石(MgAl₂O₄)。

在基于强化玻璃的基材中，存在应力分布，其中，在表面上存在压缩应力(CS)和在玻璃的中心存在张力(中心张力或CT)。根据一个或多个实施方式，玻璃基基材可以经过热强化、化学强化，或者热强化与化学强化的组合。如本文所用，“热强化”指的是基材经过热处理以改善基材的强度，并且“热强化”包括经回火的基材和热强化的基材，例如，回火玻璃和热强化玻璃。回火玻璃涉及加速冷却过程，这在玻璃中产生了较高的表面压缩和/或边缘压缩。影响表面压缩程度的因素包括空气猝冷温度、体积和其他变量，它们产生至少约68.9MPa(10000磅每平方英寸(psi))的表面压缩。回火玻璃通常比退火玻璃或者未处理玻璃牢固4至5倍。通过比回火玻璃慢的冷却产生热强化玻璃，这导致表面处较低的压缩强度。热强化玻璃近似比退火玻璃或者未处理玻璃牢固2倍。

可以采用各种不同工艺来提供基于强化玻璃的基材。例如，示例性玻璃基基材成形方法包括：浮法玻璃工艺、下拉工艺(例如熔合拉制和狭缝拉制)上拉、和辊制。通过浮法玻璃工艺制备的玻璃基基材可表征为具有光滑表面和均匀厚度，并且是通过使得熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造的。在一个示例性过程中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成固体的玻璃基基材，可以将其从锡上举起到辊上。一旦离开浴，可以对基于玻璃的基材进行进一步冷却和退火以降低内应力。

下拉工艺生产具有均匀厚度的玻璃基基材，所述玻璃基基材具有较原始的表面。因为玻璃基基材的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。当随后对这种高强度的玻璃基基材进行进一步强化(例如化学强化)时，所得到的强度可以高于表面已经进行过磨光和抛光(如同浮法玻璃基材通常所做的那样)的玻璃基基材的强度。基于下拉玻璃的基材可以拉制成小于约2mm的厚度，例如：约1.5mm、或者约1mm、或者约750微米、或者约500微米、或者约400微米、或者约300微米、或者约200微米、或者约150微米、或者约125微米、或者约100微米、或者约75微米、或者约50微米、或者约25微米。此外，基于下拉玻璃的基材具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。

熔合拉制工艺使用例如成形设备，所述成形设备具有用来接收熔融玻璃原材料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些成形设备的外表面向下和向内延伸，使得它们在成形设备下方的边缘处结合。这两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动的玻璃基基材。熔合拉制法提供如下优点：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃基基材的任一外表面都没有与成形设备的外表面发生接触。因此，基于熔合拉制玻璃的基材的表面性质没有受到此类接触的影响。

狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，作为连续基材下拉，并进入退火区。通过狭缝拉制工艺制造的玻璃基基材的表面与狭缝/喷嘴接触过。

在一些实施方式中，用于玻璃基基材的组合物可配料有约0至约2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂，包括：Na₂SO₄、NaCl、NaF、NaBr、K₂SO₄、KCl、KF、KBr和SnO₂。

一旦形成，可以对玻璃基基材进行强化以形成基于强化玻璃的基材。应注意的是，还可以通过与玻璃基基材相同的方式对玻璃陶瓷基材进行强化。例如，可以通过用较大的离子对玻璃基基材或玻璃基材的表面中的较小离子进行离子交换，从而对玻璃基基材进行化学强化。但是，如上文所述，也可以采用本领域已知的热强化方法，例如热回火或热强化，来对玻璃基材进行强化。在一些实施方式中，可以采用化学强化工艺和热强化工艺的组合来对基材进行强化。在一些实施方式中，可以通过如下方式对玻璃基基材进行强化：将其形成为芯玻璃和包覆玻璃的层叠体，其中，芯玻璃和包覆玻璃具有不同热膨胀系数。芯玻璃和包覆玻璃在热的时候接触到一起，并任其冷却。随着芯玻璃和包覆玻璃冷却，它们的热膨胀系数的差异在玻璃基基材中形成压缩和拉伸应力区域，从而形成基于强化玻璃的基材。

可用于基材的玻璃例子可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或者碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但是也考虑其他玻璃组合物。此类玻璃组合物可表征为可离子交换的。如本文所用，“可离子交换”是指基材包含的组成能够实现尺寸更大或更小的同价态阳离子与位于基材表面处或附近的阳离子发生交换。一种示例性玻璃组合物包含SiO₂、B₂O₃和Na₂O，其中，(SiO₂+B₂O₃)≥约66摩尔％，并且Na₂O≥约9摩尔％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含K₂O、MgO和CaO中的至少一种。在一些实施方式中，用于基材的玻璃组合物可以包含：约61至约75摩尔％的SiO₂；约7至约15摩尔％的Al₂O₃；0至约12摩尔％的B₂O₃；约9至约21摩尔％的Na₂O；0至约4摩尔％的K₂O；0至约7摩尔％的MgO；和0至约3摩尔％的CaO。

适合基材的另一种示例性玻璃组合物包含：约60至约70摩尔％SiO₂；约6至约14摩尔％Al₂O₃；0至约15摩尔％B₂O₃；0至约15摩尔％Li₂O；0至约20摩尔％Na₂O；0至约10摩尔％K₂O；0至约8摩尔％MgO；0至约10摩尔％CaO；0至约5摩尔％ZrO₂；0至约1摩尔％SnO₂；0至约1摩尔％CeO₂；小于约50ppm As₂O₃；以及约小于50ppm Sb₂O₃；其中约12摩尔％≤(Li₂O+Na₂O+K₂O)≤约20摩尔％，以及0摩尔％≤(MgO+CaO)≤约10摩尔％。

适合基材的另一种示例性玻璃组合物包含：约63.5至约66.5摩尔％SiO₂；约8至约12摩尔％Al₂O₃；0至约3摩尔％B₂O₃；0至约5摩尔％Li₂O；约8至约18摩尔％Na₂O；0至约5摩尔％K₂O；约1至约7摩尔％MgO；0至约2.5摩尔％CaO；0至约3摩尔％ZrO₂；约0.05至约0.25摩尔％SnO₂；约0.05至约0.5摩尔％CeO₂；小于约50ppm As₂O₃；和小于约50ppm Sb₂O₃；其中约14摩尔％≤(Li₂O+Na₂O+K₂O)≤约18摩尔％，以及约2摩尔％≤(MgO+CaO)≤约7摩尔％。

在一些实施方式中，适用于基材的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含：氧化铝；至少一种碱金属；和在一些实施方式中大于约50摩尔％SiO₂，在其他实施方式中至少约58摩尔％的SiO₂，和在其他实施方式中至少约60摩尔％的SiO₂；其中比例(Al₂O₃+B₂O₃)/Σ改性剂＞约1，其中，组分的比例以摩尔％计，以及改性剂是碱金属氧化物。在特定实施方式中，这种玻璃组合物包含：约58至约72摩尔％的SiO₂、约9至约17摩尔％的Al₂O₃、约2至约12摩尔％的B₂O₃、约8至约16摩尔％的Na₂O、和0至约4摩尔％的K₂O，其中，比例((Al₂O₃+B₂O₃)/∑改性剂)>约1。

在其他实施方式中，基材可包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：约64至约68摩尔％SiO₂；约12至约16摩尔％Na₂O；约8至约12摩尔％Al₂O₃；0至约3摩尔％B₂O₃；约2至约5摩尔％K₂O；约4至约6摩尔％MgO；和0至约5摩尔％CaO，其中，约66摩尔％≤SiO₂+B₂O₃+CaO≤约69摩尔％；Na₂O+K₂O+B₂O₃+MgO+CaO+SrO>约10摩尔％；约5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤约8摩尔％；(Na₂O+B₂O₃)-Al₂O₃≤约2摩尔％；约2摩尔％≤Na₂O-Al₂O₃≤约6摩尔％；和约4摩尔％≤(Na₂O+K₂O)-Al₂O₃≤约10摩尔％。

在一些实施方式中，基材可包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：大于或等于约2摩尔％的Al₂O₃和/或ZrO₂，或者大于或等于约4摩尔％的Al₂O₃和/或ZrO₂。

本文所述的强化基材可以通过离子交换工艺进行化学强化。在离子交换过程中，通常通过将玻璃或玻璃陶瓷基材在熔盐浴中浸没一段预定的时间，使得玻璃或玻璃陶瓷基材表面处或者表面附近的离子与盐浴的较大金属离子发生交换。在一些实施方式中，熔盐浴的温度是约400℃至约430℃，以及预定的时间是约4至约8小时。通过在玻璃或玻璃陶瓷基材中结合较大的离子来取代较小离子，经由在基材的近表面区域中或者位于且邻近基材的表面的区域中产生压缩应力来强化基材。在距离基材的表面的中心区域或间隔一定距离的区域中引发对应的拉伸应力，以平衡压缩应力。采用这种强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷基材可更具体地描述为化学强化或者离子交换玻璃或玻璃陶瓷基材。

在一些实施方式中，强化玻璃或玻璃陶瓷基材中的钠离子被熔盐浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据一些实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中较小的碱金属离子可以被Ag⁺离子替换，以提供抗微生物效果。类似地，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐以及卤化物等，可以用于离子交换过程。

在一些实施方式中，强化基材的表面压缩应力可以是约300MPa或更大，例如：约400MPa或更大、约450MPa或更大、约500MPa或更大、约550MPa或更大、约600MPa或更大、约650MPa或更大、约700MPa或更大、约750MPa或更大或者约800MPa或更大。在一个或多个实施方式中，第一强化基材的压缩应力值可以是如下范围：约300MPa至约1100MPa、约500MPa至约1100MPa、约600MPa至约1100MPa、约400MPa至约1100MPa、约450MPa至约850MPa、约450MPa至约800MPa、约450MPa至约750MPa。基于强化玻璃的基材或者基于强化玻璃陶瓷的基材可以具有小于或等于约50μm的压缩DOC，例如：约45μm或更小、约40μm或更小、约35μm或更小、约30μm或更小、约25μm或更小、约20μm或更小、约15μm或更小、约10μm或更小、约9μm或更小、约8μm或更小、约7μm或更小、约6μm或更小、约5μm或更小或者约4μm或更小。压缩深度的下限可以是约0.5μm、或者约1μm、或者约2μm，和/或中心张力是0至约20MPa，例如：约5至约20MPa、或者约5至约15MPa、或者约10至约20MPa、或者约10至约15MPa、或者约15至约20MPa。在一些实施方式中，玻璃基基材具有：约20MPa至约300MPa的压缩应力值，和约20μm至约100μm的DOC值；约300MPa至约900MPa的压缩应力值，和约2μm至约20μm的DOC值；或者约500MPa至约900MPa的压缩应力值，和约2μm至约12μm的DOC值。在一些实施方式中，玻璃基基材具有约400MPa至约800MPa的压缩应力值，约0.05mm至约0.7mm的厚度(例如，约0.1mm至约0.6mm)，约1μm至约20μm的DOC值(例如，约1μm至约15μm、约1μm至约14μm、约1μm至约13μm、约1μm至约12μm、约1μm至约11μm、约1μm至约10μm、约1μm至约9μm、约1μm至约8μm、约1μm至约7μm、约1μm至约6μm和约1μm至约5μm)，和约0至约20MPa(约1至约20MPa、约1至约19MPa、约1至约18MPa、约1至约17MPa、约1至约16MPa、约1至约15MPa、约1至约14MPa、约1至约13MPa、约1至约12MPa、约1至约11MPa、和约1至约10MPa)的中心张力值。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因此，本发明的意图是本公开覆盖本文内容的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (14)

1.一种玻璃基制品，其包括：

玻璃基基材，其具有：第一侧，所述第一侧在其上具有第一涂层，提供了第一涂层与玻璃基基材之间的第一界面；和与第一侧相对的第二侧；所述第一涂层具有从第一表面延伸到第一界面的第一涂层厚度，以及玻璃基基材具有从第一界面延伸到第二表面的基材厚度，所述玻璃基基材具有从第一界面延伸到压缩深度(DOC)的第一外区域，所述第一外区域具有第一外区域压缩应力，对所述第一涂层所包含的材料进行选择，以具有第一涂层杨氏模量值、第一涂层厚度和第一涂层应力，所述第一涂层应力是中性或压缩，并且第一外区域压缩应力的绝对值大于第一涂层应力的绝对值。

2.如权利要求1所述的玻璃基制品，其特征在于，第一涂层应力的绝对值比第一外区域压缩应力的绝对值小了至少约40％。

3.如权利要求1或2所述的玻璃基制品，其特征在于，玻璃基基材包括的基材杨氏模量值不同于第一涂层杨氏模量值。

4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，玻璃基基材包括的基材杨氏模量值小于或等于第一涂层杨氏模量值。

5.如权利要求1-4中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，第一涂层厚度范围是约5纳米至约5微米。

6.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，第一涂层选自下组：氧化硅、氧化铟锡、氧氮化铝、多孔氧化硅、玻璃陶瓷、陶瓷，或其组合。

7.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，玻璃基制品包括选自选自下组的基于强化玻璃的基材：层叠玻璃基材、化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材，及其组合。

8.如权利要求1-7中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，玻璃基基材包括基于化学强化玻璃的基材，所述基于化学强化玻璃的基材包括厚度t，在第一外区域中，离子被交换至距离第一界面约0.05t至约0.25t的DOC。

9.如权利要求8所述的玻璃基制品，其特征在于，第一外区域包括约100MPa至约1100MPa的压缩应力(CS)。

10.如权利要求1-9中任一项所述的玻璃基制品，其特征在于，玻璃基基材还包括：包含拉伸应力的中心区域，所述中心区域从DOC延伸；和从中心区域延伸的第二外区域，所述第二外区域包括压缩应力。

11.如权利要求10所述的玻璃基制品，其还包括：第二外区域上的第二涂层，和第二外区域与第二涂层处的第二界面，所述第二涂层所包含的材料包含第二涂层杨氏模量值、第二涂层厚度、和第二涂层应力，所述第二涂层应力是中性或压缩，第二外区域压缩应力的绝对值大于第二涂层应力的绝对值。

12.如权利要求11所述的玻璃基制品，其特征在于，第二涂层应力的绝对值比第二外区域压缩应力的绝对值小了至少约40％。

13.一种消费电子产品，其包括：

具有前表面、背表面和侧表面的外壳；

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；和

布置在显示器上的覆盖玻璃，

一部分的外壳或者覆盖玻璃中的至少一个包括如权利要求1-12中任一项所述的玻璃基制品。

14.一种形成包括所需强度的玻璃基制品的方法，所述方法包括：

确定在不存在涂层情况下的玻璃基制品中的最大预期瑕疵尺寸；

确定当涂层置于玻璃基制品上的时候，对应于所述玻璃基制品中的最大预期瑕疵尺寸的涂层厚度值和涂层杨氏模量值；

对涂层所包含的杨氏模量值和厚度值进行选择，当涂层施涂到所述玻璃基制品上的时候，提供了所述玻璃基制品的所需强度和所需的机械可靠性；和

将涂层施涂到玻璃基制品。