CN113811447A - 抗损伤的玻璃层压件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

玻璃基材包含熔合到玻璃芯体层的玻璃包覆层。玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物，而玻璃包覆层包括具有小于CTE芯体的平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物。玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于15MPa。

Description

抗损伤的玻璃层压件及其制造方法
相关申请的交叉参引
本申请依据35U.S.C.§119要求于2019年3月11日提交的列号为62/816579的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域
本说明书一般涉及玻璃基材，并且更特定涉及包括多个玻璃层的层压玻璃基材及其形成方法。
背景技术
汽车外部应用中的玻璃在正常驾驶条件下被暴露于侵蚀性环境。因为不可避免地受到各种物体的机械撞击，所以用于这种应用的玻璃应该确保机械撞击所造成的任何损伤很小甚至不可见，并且不会劣化玻璃基材整体的残留强度。常规的玻璃解决方案(例如，钠钙玻璃基材)仍然具有明显的失效率。此外，汽车法规让非复合玻璃改进品的改进有限且昂贵。
因此，需要具有对于深瑕疵所造成的断裂具有改善的抗性以及具有改善的机械可靠性的玻璃基材。
发明内容
根据本文所公开的各种方面，玻璃基材包含熔合到玻璃芯体层的玻璃包覆层。玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物，而玻璃包覆层包括具有小于CTE芯体的平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物。玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于15MPa，而玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度。
另一方面包括前述方面的玻璃基材，其中包覆玻璃组合物包含硼。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3以及小于或等于50重量％的B2O3。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3以及小于或等于25重量％的B2O3。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中芯体玻璃组合物包含小于或等于5重量％的B2O3。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于12MPa。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于10MPa。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于8MPa。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃包覆层具有小于180MPa的最大压缩应力。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃包覆层具有小于150MPa的最大压缩应力。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃包覆层具有小于100MPa的最大压缩应力。
另一方面包括前述方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％且小于或等于玻璃基材的总厚度的40％的压缩深度。
根据本文所公开的方面，玻璃基材包含熔合到玻璃芯体层的玻璃包覆层。玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物，而玻璃包覆层包括具有小于CTE芯体的平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物。玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于12MPa，而包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3以及小于或等于50重量％的B2O3。
另一方面包括前一方面的玻璃基材，其中玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度。
另一方面包括前两个方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃包覆层具有小于150MPa的最大压缩应力。
另一方面包括前三个方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃包覆层具有小于100MPa的最大压缩应力。
另一方面包括前四个方面中的任一者的玻璃基材，其中包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3以及小于或等于25重量％的B2O3。
另一方面包括前五个方面中的任一者的玻璃基材，其中芯体玻璃组合物包含小于或等于5重量％的B2O3。
另一方面包括前六个方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于10MPa。
另一方面包括前七个方面中的任一者的玻璃基材，其中玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于8MPa。
在以下的具体实施方式中给出了另外的特征和优点，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言通过所作描述是显而易见的，或者通过实施本文所述的实施方式，包括以下的具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。
应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图简单说明
图1为根据本文所示及描述的一个或更多个实施方式的玻璃基材的截面图；
图2示意性图示了根据本文所示及描述的一个或更多个实施方式的用于形成玻璃基材的设备；
图3为根据本文所示及描述的一个或更多个实施方式的比较例与示例性实施方式的失效高度的图；
图4为根据本文所示及描述的一个或更多个实施方式的比较例与示例性实施方式的失效高度的图；
图5为总基材厚度对失效高度的影响的统计数据分析图，其中失效高度绘制在y轴上，总基材厚度绘制在x轴上；以及
图6为芯体张力对失效高度的影响的统计数据分析图，其中失效高度绘制在y轴上，芯体张力绘制在x轴上。
具体实施方式
现将详细参考各个实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在全部附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。
在各种实施方式中，玻璃基材包含熔合到玻璃芯体层的玻璃包覆层。玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物，并且玻璃包覆层包括具有小于CTE芯体的平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物。玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于15MPa，并且玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备没有实际叙述各部件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备部件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、部件的顺序或部件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该/所述”包括复数指代。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。并且，当在词语“或”的后面没有“任一”(或指示“或”明确表示为排他性的其他类似语言——例如，x或y中的仅一种等)的情况下使用词语“或”时，其应被解释为包含性的(例如，“x或y”表示x或y中的一种或两种)。
术语“和/或”也应被解释为包含性的(例如“x和/或y”意为x或y中的一种或两种)。在“和/或”或者“或”用作三个或更多个条目的组的连接的情况下，该组应被解释为仅包括一个条目，所有条目在一起，或这些条目的任何组合或数量。另外，说明书和权利要求中使用的术语，例如具有、具备、涵盖和含有应被理解为与术语包含和包括同义。
除非另有说明，否则本说明书(除权利要求外)中所用的表示尺寸、物理特性等的所有数值或措辞应理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。至少不是为了将等同原则的应用限制在权利要求，本说明书或权利要求所描述的被术语“约”修饰的每个数值参数应根据所记录的有效数字的位数并运用常用的四舍五入规则进行解释。
所有公开的范围应理解为包含任何及所有子范围或各个范围包含的任何和所有的单个值，并且为描述这些子范围或单个值的权利要求提供支持。例如，陈述的1至10的范围应被理解为在最小值1与最大值10之间的任何及所有子范围或者它们之间的单个值(包括和/或不包括端点)，并且为描述这些子范围或单个值的权利要求提供支持；也即，以最小值1或更大的数值开始并以最大值10或更小的数值结束的所有子范围(例如5.5至10、2.34至3.56等)或者1至10的任何值(例如3、5.8、9.9994等)。
所有公开的数值应理解是在任一个方向上可变化0-100％，并因此对描述这些数值或者可由这些数值形成的任何及所有范围或子范围的权利要求提供支持。例如，陈述的数值8应被理解成在0至16之间变化(在任一个方向上变化100％)，并且为描述该范围自身(例如0至16)、该范围中的任何子范围(例如2至12.5)或该范围中的任何单个数值(例如15.2)的权利要求提供支持。
附图应被解释为例示了按比例绘制的一个或多个实施方式和/或未按比例绘制的一个或多个实施方式。这意味着附图可被解释为，例如，示出的：(a)所有事物均按比例绘制，(b)所有事物均未按比例绘制，或(c)一个或多个特征按比例绘制而一个或多个特征未按比例绘制。因此，附图可单独或彼此组合地为描述任何例示的特征的大小、比例和/或其他尺寸提供支持。此外，所有这些大小、比例和/或其他尺寸应被理解为可在任一个方向上变化0-100％，并因此对描述这些数值或者可由这些数值形成的任何及所有范围或子范围的权利要求提供支持。
权利要求中所述的术语应当通过参考广泛使用的通用词典和/或相关技术词典中的相关条目，本领域技术人员通常理解的含义等来确定它们的普通和惯用含义，并且应理解为，由这些来源中的任何一个或组合所赋予的最广泛的含义(例如，应组合两个或更多个相关词典的条目以提供条目组合的最广泛含义等)仅受以下例外的约束：(a)如果术语的使用方式比其普通和惯用含义更广泛，则该术语应具有其普通和惯用含义加上额外的扩展含义，或(b)如果术语已明确定义为通过在术语后面的短语“本文件中使用的术语应意为”或类似的语言(例如，“该术语意为”、“该术语定义为”、“出于本公开的目的，该术语是指”等等)来描述该术语，则该术语明确定义为具有不同的含义。提到具体实例时使用的“即”、词语“发明”等并不意味着援引例外情况(b)或以其他方式来限制所述的要求保护的术语的范围。除了例外情况(b)所适用的情形外，本文件中的任何内容均不应视为放弃或拒绝权利要求的范围。
本文所使用的术语“平均热膨胀系数”或“平均CTE”是指给定材料或层在0℃至300℃之间的平均线性热膨胀系数。除非另有说明，本文所使用的术语“热膨胀系数”或“CTE”是指平均热膨胀系数。
压缩应力(包括表面压缩应力)为折射近场(RNF)技术所测量。表面应力测量取决于与玻璃的双折射有关的应力光学系数(SOC)的精确测量。进而根据标题为“StandardTest Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient”的ASTM标准C770-16所述的程序C(玻璃盘方法)测量SOC，其内容通过引用整体并入本文。压缩深度(DOC)可以利用该领域已知的RNF技术或散射光偏振镜(SCALP)技术来测量。使用该领域已知的散射光偏振镜(SCALP)技术来测量最大中心张力(CT)值。
通过电子探针微分析(EPMA)来测量玻璃中各种组成组分(例如，碱性组成组分)的浓度分布曲线。举例而言，可以利用EPMA来区分由于碱金属离子离子交换到玻璃中而导致的玻璃中的压缩应力以及层压件所导致的压缩应力。
以吉帕斯卡(GPa)为单位来提供基材的弹性模量(也称为杨氏模量)。基材的弹性模量通过对基材的大量样品进行共振超声光谱法来确定。
术语“玻璃”及“玻璃组合物”涵盖玻璃材料和玻璃陶瓷材料，正如这两种材料类别都是众所皆知的。同样地，术语“玻璃结构”涵盖包含玻璃的结构。术语“重构的晶片级和/或面板级封装”涵盖包括晶片级封装及面板级封装的任何尺寸的重构的基材封装。
短语“压缩深度”和“DOC”是指玻璃中的压缩应力转变成拉伸应力的位置。
术语“由……形成”可以意指包含、基本上由……组成、或由……组成中的一种或更多种。举例而言，由特定材料形成的部件可以包含特定材料，基本上由特定材料组成，或由特定材料组成。
如上所述，汽车外部应用中的玻璃在正常驾驶条件下暴露于侵蚀性环境。因为不可避免地受到各种物体的机械撞击，所以用于这种应用的玻璃应该确保机械撞击所造成的任何损伤很小甚至不可见，并且不会劣化玻璃基材整体的残留强度。因此，需要对深瑕疵所造成的断裂具有改善抗性以及具有改善的机械可靠性的玻璃基材。本文所述的玻璃基材通过在玻璃芯体层中包括小于15MPa的最大拉伸应力来减少玻璃芯体层内的裂纹扩展，以满足此需求。此外，本文所述的玻璃基材包括在玻璃基材中的压缩应力，该压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度，该压缩应力赋予了改善的机械可靠性，使得玻璃基材可以承受更深的撞击，而不会破碎。
玻璃层压件
在各种实施方式中，玻璃基材至少包含第一层和第二层。举例而言，第一层包含玻璃芯体层，而第二层包含与玻璃芯体层相邻的一个或更多个玻璃包覆层。第一层和/或第二层为包含玻璃材料、陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、或其组合的玻璃层。在一些实施方式中，第一层和/或第二层为透明玻璃层。
玻璃芯体层具有平均芯体CTE(芯体CTE或CTE芯体)，而玻璃包覆层具有平均包覆CTE(包覆CTE或CTE包覆)。举例而言，玻璃芯体层由具有CTE芯体的芯体玻璃组合物形成，而玻璃包覆层由具有CTE包覆的包覆玻璃组合物形成。本文所述的各种实施方式中，在任何热处理或离子交换之前，CTE芯体大于CTE包覆，使得玻璃芯体层处于张力状态，而玻璃包覆层处于压缩状态。
图1为玻璃基材100的一个实施方式的截面图。玻璃基材100为包括多个玻璃层的层压片材。在实施方式中，如图1所示，层压片材可以基本上平面，或者层压片材可以是非平面的。玻璃基材100包含设置于第一玻璃包覆层104与第二玻璃包覆层106之间的玻璃芯体层102。在一些实施方式中，如图1所示，第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106为相对于玻璃芯体层102而言的外层。举例而言，第一玻璃包覆层104的外表面108为玻璃基材100的外表面，并且/或者第二玻璃包覆层106的外表面110为玻璃基材100的外表面。在其他实施方式中，第一玻璃包覆层104和/或第二玻璃包覆层106为设置于玻璃芯体层102与外层(未图示)之间的中间层。
玻璃芯体层102包含第一主表面以及与第一主表面相对的第二主表面。在一些实施方式中，第一玻璃包覆层104熔合至玻璃芯体层102的第一主表面。附加或替代地，第二玻璃包覆层106熔合至玻璃芯体层102的第二主表面。在此类实施方式中，第一玻璃包覆层104与玻璃芯体层102之间的界面112和/或第二玻璃包覆层106与玻璃芯体层102之间的界面114不含任何结合材料(例如，粘合剂、涂层、或者添加或配置成将各个玻璃包覆层粘附到玻璃芯体层的任何非玻璃材料)。因此，第一玻璃包覆层104和/或第二玻璃包覆层106直接熔合至玻璃芯体层102，和/或直接与玻璃芯体层102相邻。在一些实施方式中，玻璃基材100包括设置于玻璃芯体层与第一玻璃包覆层之间和/或玻璃芯体层与第二玻璃包覆层之间的一个或更多个中间层。举例而言，中间层可以包含形成于玻璃芯体层与玻璃包覆层的界面处的中间玻璃层和/或扩散层。扩散层可包含掺混区域，掺混区域包含与扩散层相邻的每个层的组分(例如，两个直接相邻的玻璃层之间的掺混区域)。在一些实施方式中，玻璃基材100包含玻璃-玻璃层压件，其中直接相邻的玻璃层之间的界面为玻璃-玻璃界面。
在一些实施方式中，玻璃芯体层102包含芯体玻璃组合物，并且第一玻璃包覆层104和/或第二玻璃包覆层106包含与芯体玻璃组合物不同的包覆玻璃组合物。芯体玻璃组合物和包覆玻璃组合物彼此不同。举例而言，在图1所示的实施方式中，玻璃芯体层102包含芯体玻璃组合物，并且第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106中的每一者包含包覆玻璃组合物。在其他实施方式中，第一玻璃包覆层包含包覆玻璃组合物，而第二玻璃包覆层包含与芯体玻璃组合物和/或包覆玻璃组合物不同的第三玻璃组合物。在本文所述的一些实施方式中，相较于包覆玻璃组合物，芯体玻璃组合物可以是“软”玻璃，并且可以针对抗损伤性而特别选择包覆玻璃组合物。
用于形成玻璃芯体层与玻璃包覆层的玻璃组合物可以是多种合适的玻璃组合物中的任一者。举例而言，玻璃组合物通常可以包括SiO2、Al2O3、至少一种碱土金属氧化物(例如，BeO、MgO、CaO、SrO和BaO)、和/或碱金属氧化物(例如，Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O)的组合。在一些实施方式中，玻璃组合物不包含碱金属，而在其他实施方式中，玻璃组合物包括一种或多种碱金属氧化物。在一些实施方式中，玻璃组合物可以进一步包括少量的一种或多种额外的氧化物(例如，作为示例而非限制，SnO2、Sb2O3、ZrO2、ZnO、或类似者)。这些组分可以作为澄清剂添加和/或进一步改变玻璃组合物的CTE。
在实施方式中，玻璃组合物一般包括大于或等于35重量％且小于或等于80重量％的SiO2。当SiO2的量太小时，玻璃可能具有较差的化学及机械耐久性。另一方面，当SiO2的量太大时，玻璃的熔化能力降低以及粘度增加，因此玻璃的成形变得困难。在一些实施方式中，玻璃组合物中的SiO2所存在的量大于或等于55重量％且小于或等于80重量％、大于或等于60重量％且小于或等于75重量％、或者大于或等于35重量％且小于或等于70重量％。
玻璃组合物还可以包括Al2O3。Al2O3与存在于玻璃组合物中的碱金属氧化物(例如，Na2O或类似者)一起改善玻璃对于离子交换强化的敏感度。此外，增加Al2O3的量也可以增加玻璃的软化点，由此降低玻璃的可成形性。本文所述的玻璃组合物所包括的Al2O3的量可以大于或等于1.5重量％且小于或等于25重量％、大于或等于3重量％且小于或等于20重量％、大于或等于3重量％且小于或等于17重量％、大于或等于8重量％且小于或等于17重量％、大于或等于10重量％且小于或等于15重量％、或者大于或等于9.5重量％且小于或等于12重量％。
在本文所述的一些实施方式中，形成玻璃制品的玻璃组合物中的硼浓度为助熔剂，其可以添加到玻璃组合物中以使粘度-温度曲线不那么陡峭，并降低整个曲线，由此改善玻璃的可成形性并软化玻璃。在实施方式中，包覆玻璃组合物包括硼。玻璃组合物中的硼的存在增加了玻璃组合物的密度，由此减少了裂纹扩展。在实施方式中，包覆玻璃组合物可以包括B2O3。在实施方式中，包覆玻璃组合物可以包括大于或等于10重量％的B2O3以及小于或等于50重量％的B2O3。在实施方式中，包覆玻璃组合物可以包括大于或等于10重量％的B2O3且小于或等于25重量％的B2O3。在实施方式中，包覆玻璃组合物可以包括大于或等于10重量％的B2O3、大于或等于15重量％的B2O3、大于或等于20重量％的B2O3、大于或等于25重量％的B2O3、大于或等于30重量％的B2O3、大于或等于40重量％的B2O3、或者大于或等于45重量％的B2O3。在实施方式中，包覆玻璃组合物可以包括小于或等于15重量％的B2O3、小于或等于20重量％的B2O3、小于或等于25重量％的B2O3、小于或等于30重量％的B2O3、小于或等于40重量％的B2O3、小于或等于45重量％的B2O3、或者小于或等于50重量％的B2O3。
相较之下，在实施方式中，芯体玻璃组合物可以包括小于或等于20重量％的B2O3、小于或等于15重量％的B2O3、小于或等于10重量％的B2O3、小于或等于8重量％的B2O3、小于或等于5重量％的B2O3、小于或等于2重量％的B2O3、小于或等于1.5重量％的B2O3、小于或等于1重量％的B2O3、或者小于或等于0.5重量％的B2O3。在实施方式中，芯体玻璃组合物可以基本上不包含B2O3。
玻璃组合物还可以包括P2O5。本文所述的玻璃组合物所包括的P2O5的量可以大于或等于1.5重量％且小于或等于25重量％、大于或等于1.5重量％且小于或等于20重量％、大于或等于3重量％且小于或等于15重量％、大于或等于8重量％且小于或等于15重量％、大于或等于10重量％且小于或等于15重量％、或者大于或等于12重量％且小于或等于14重量％。在实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含P2O5。
玻璃组合物的实施方式可以进一步包括一种或多种碱金属氧化物(例如，Na2O、K2O、Li2O、或类似者)。碱金属氧化物促进玻璃组合物的熔化，降低200泊温度，以及降低玻璃的软化点，由此抵消由于玻璃组合物中的SiO2和/或Al2O3的较高浓度所造成的软化点的增加。碱金属氧化物还有助于改善玻璃组合物的化学耐久性，并将CTE调整至所期望的值。玻璃组合物中所存在的碱金属氧化物的量通常大于或等于6重量％且小于或等于40重量％。在一些实施方式中，碱金属氧化物的量可以大于或等于6重量％且小于或等于28重量％、大于或等于8重量％且小于或等于23重量％、大于或等于9重量％且小于或等于17重量％、或者大于或等于1重量％且小于或等于8重量％。在本文所述的所有玻璃组合物中，碱金属氧化物至少包括Na2O和K2O。在一些实施方式中，碱金属氧化物进一步包括Li2O。
在各种实施方式中，在玻璃组合物中包括一种或多种碱金属氧化物可以使玻璃组合物能够根据本领域已知和使用的方法来进行离子交换。使玻璃进行离子交换可以进一步强化玻璃基材，并改变玻璃包覆层和玻璃芯体层中的应力。然而，在一些实施方式中，玻璃基材100并未进行离子交换，因为离子交换可能导致玻璃基材的尺寸改变或翘曲。
为了达到所期望的CTE，玻璃组合物中所包括的CaO的量可以大于或等于0重量％至小于或等于12重量％。在实施方式中，CaO所存在的量可以大于0重量％至小于或等于8重量％、大于0重量％至小于或等于7.5重量％、大于0重量％至小于或等于5重量％、大于0重量％至小于或等于4重量％、大于0重量％至小于或等于1重量％、大于或等于3重量％至小于或等于5重量％、大于或等于4重量％至小于或等于8重量％、或者大于或等于5重量％至小于等于7.5重量％。在一些实施方式中，玻璃组合物中可以不存在CaO。
在包括Li2O的玻璃组合物的实施方式中，Li2O所存在的量可以大于或等于0重量％且小于或等于4重量％、大于或等于0.5重量％且小于或等于3重量％、或者大于或等于1重量％且小于或等于2重量％。然而，在一些实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包括锂以及含锂化合物。
作为另一实例，玻璃组合物的实施方式所包括的Na2O的量可以大于或等于0重量％且小于或等于15重量％、大于0重量％且小于或等于13重量％、大于或等于1重量％且小于或等于12重量％、大于或等于6重量％且小于或等于15重量％、大于或等于10重量％且小于或等于12重量％、大于或等于0重量％且小于或等于5重量％、或者大于或等于1重量且小于或等于15重量％。
玻璃中的K2O的浓度也影响玻璃组合物的CTE。因此，在一些实施方式中，K2O的量大于或等于0重量％且小于或等于15重量％、大于或等于0重量％且小于或等于10重量％、或者大于或等于0重量％且小于或等于7重量％、大于0重量％且小于或等于5重量％、大于1重量％且小于或等于4.5重量％、或者大于1重量％且小于或等于3.5重量％。在一些实施方式中，玻璃组合物可以基本上不包含K2O。
如上所述，玻璃组合物的实施方式可以进一步包括一种或多种碱土金属氧化物。举例而言，碱土金属氧化物可以包括MgO、CaO、SrO、BaO或其组合。除了影响CTE之外，碱土金属氧化物改善了玻璃批料氧化物的可熔化性，并增加了玻璃组合物的化学耐久性。在本文所述的玻璃组合物中，玻璃组合物一般包含至少一种碱土金属氧化物，其量大于或等于1重量％且小于或等于22重量％、大于或等于2重量％且小于或等于12重量％、大于或等于1重量％且小于或等于6重量％、大于或等于9重量％且小于或等于22重量％、大于或等于12.5重量％且小于或等于21重量％、大于或等于7重量％且小于或等于20重量％、大于0重量％且小于或等于12.5重量％、或者大于0重量％且小于或等于10重量％。
MgO所存在的量可以大于或等于0重量％至小于或等于15重量％、大于或等于1重量％且小于或等于10重量％、大于或等于1重量％且小于或等于7重量％、大于或等于1重量％且小于或等于5重量％、或者甚至大于0重量％且小于或等于4重量％。然而，考虑在一些实施方式中，玻璃组合物中可以不包括MgO。
在一些实施方式中，玻璃组合物中可以包括SrO，其量大于0重量％且小于或等于10重量％、大于或等于0.1重量％且小于或等于5重量％、或者甚至大于或等于1重量％且小于或等于5重量％。在一些实施方式中，玻璃组合物中可以不存在SrO。
在包括BaO的实施方式中，BaO所存在的量可以大于约0重量％且小于约3重量％。在这些实施方式中的一些中，玻璃组合物中的BaO所存在的量可以小于或等于约2重量％、小于或等于约1.5重量％、或者甚至小于或等于约1重量％。
除了SiO2、Al2O3、碱金属氧化物及碱土金属氧化物之外，示例性基础玻璃组合物的第一实施方式可以任选地包括一种或多种澄清剂[例如，作为示例而非限制，SnO2、Sb2O3、As2O3、和/或卤素(例如，F-和/或Cl-(来自NaCl或类似者)]。当澄清剂存在于玻璃组合物时，澄清剂所存在的量可以小于或等于1重量％，或者甚至小于或等于0.5重量％。当澄清剂的含量太大时，澄清剂可能进入玻璃结构，并影响各种玻璃性质。然而，当澄清剂的含量太低时，玻璃可能难以成形。举例而言，在一些实施方式中，作为澄清剂包含的SnO2的量为大于或等于0.25重量％至小于或等于0.50重量％。
在一些实施方式中，玻璃组合物具有适于使用本文所述的熔合拉制过程来形成玻璃基材100的液相线粘度。举例而言，每一种玻璃组合物的液相线粘度可以是至少约100kP、至少约200kP、或至少约300kP。附加或替代地，芯体玻璃组合物所包含的液相线粘度小于约3000kP、小于约2500kP、小于约1000kP、或小于约800kP。包覆层104和106的包覆玻璃组合物的液相线粘度可以是至少约50kP、至少约100kP、或至少约200kP。附加或替代地，包覆玻璃组合物所包含的液相线粘度小于约3000kP、小于约2500kP、小于约1000kP、或小于约800kP。芯体玻璃组合物可以有助于承载在溢流分配器上方的包覆玻璃组合物，以形成包覆层。因此，相较于一般认为适合于使用熔合拉制过程形成单个层片材的液相线粘度，包覆玻璃组合物可以具有更低的液相线粘度。
应理解，可以针对图1所示的玻璃基材100的实施方式进行许多改变。举例而言，在一些实施方式中，玻璃基材100可以仅包括二个玻璃层102、104。在其他实施方式中，玻璃基材100可以包括四个或更多个玻璃层。还可以想到许多其他变化。
可以使用各种过程来制造本文所述的玻璃基材100，包括但不限于层压狭缝拉制过程、层压浮法过程、或熔合层压过程)。这些层压过程中的每一者通常涉及使第一熔融玻璃组合物流动，使第二熔融玻璃组合物流动，以及使第一熔融玻璃组合物与第二熔融玻璃组合物在大于任一玻璃组合物的玻璃化转变温度的温度下接触以形成二种组合物之间的界面，而随着玻璃冷却及固化，使得第一与第二熔融玻璃组合物在界面处熔合在一起。
在一个特定实施方式中，可以通过熔合层压过程(例如，美国专利号4,214,886中所述的过程，该文献通过引用并入本文)来形成本文所述的玻璃基材100。
通过示例的方式参照图2，其示了用于形成层压玻璃制品的层压熔合拉制设备200。举例而言，熔合拉制设备200包括下溢流分配器220以及定位于下溢流分配器220上方的上溢流分配器240。下溢流分配器220包括沟槽222。芯体玻璃组合物224经熔化并以粘性状态进料至沟槽222中。如下面进一步描述，芯体玻璃组合物224形成玻璃基材100的玻璃芯体层102。上溢流分配器240包括沟槽242。包覆玻璃组合物244经熔化并以粘性状态进料至沟槽242中。如下面进一步描述，包覆玻璃组合物244形成玻璃基材100的第一玻璃包覆层104及第二玻璃包覆层106。
芯体玻璃组合物224溢出沟槽222，并沿着下溢流分配器220的相对的外成形表面226和228向下流动。外成形表面226和228在拉制线230处汇聚。沿着下溢流分配器220的外成形表面226和228向下流动的芯体玻璃组合物224的单独的流在拉拉线230处汇聚，在拉制线230处芯体玻璃组合物224的单独的流被熔合在一起，以形成玻璃基材100的芯体层102。
包覆玻璃组合物224溢出沟槽242，并沿着上溢流分配器240的相对的外成形表面246和248向下流动。包覆玻璃组合物244通过上溢流分配器240向外偏转，而使得包覆玻璃组合物244围绕下溢流分配器220流动，并接触流过下溢流分配器220的外成形表面226和228的芯体玻璃组合物224。包覆玻璃组合物244的单独的流被熔合至沿着下溢流分配器220的相应外成形表面226和288向下流动的芯体玻璃组合物224的各个单独的流。在芯体玻璃组合物224的流在拉制线230处汇聚之后，包覆玻璃组合物244形成玻璃基材100的第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106。
在一些实施方式中，处于粘性状态的玻璃芯体层102的芯体玻璃组合物224与处于粘性状态的第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106的包覆玻璃组合物244接触，以形成层压片材。在这类实施方式的一些实施方式中，如图2所示，层压片材为从下溢流分配器220的拉制线230行进离开的玻璃带的一部分。举例而言，可以通过包括重力和/或牵引辊之类的适合手段来将玻璃带从下溢流分配器220拉出。玻璃带随着行进离开下溢流分配器220而冷却。将玻璃带切断，以从玻璃带分离出层压片材。因此，从玻璃带切割出层压片材。可以使用适合的技术(例如，划线、弯折、热冲击、及/或激光切割)切断玻璃带。在一些实施方式中，如图1所示，玻璃基材100包含层压片材。在其他实施方式中，可以进一步加工层压片材(例如，通过切割或模制)，以形成玻璃基材。
尽管图1中的玻璃基材100显示为包括三层，但是设想了其他实施方式。举例而言，玻璃基材可以具有两层、四层、或更多层。可以通过以下方式来形成包括两层的玻璃基材：使用经定位的两个溢流分配器，使得在行进远离溢流分配器的相应拉制线时，两个层结合，或者使用具有划分的沟槽的单个溢流分配器，使得二个玻璃组合物流经溢流分配器的相对的外成形表面，并在溢流分配器的拉制线处汇聚。可以使用额外的溢流分配器和/或使用具有划分的沟槽的溢流分配器来形成包括四层的玻璃基材。因此，可以通过对应修改溢流分配器来形成具有预定层数的玻璃基材。
尽管图1中的玻璃基材100显示为包含层压片材，但是也设想了其他形式。举例而言，玻璃基材可以是包含多个管状层(例如，通过一个或多个环形孔口形成)的层压管的形式，并且层压管的局部截面可以具有与图1所示类似的层压结构。在其他实施方式中，玻璃基材可以是成形的玻璃基材(例如，可以通过对层压片材进行成形或模制来形成)。
在一些实施方式中，玻璃基材100的总厚度为至少约0.1mm、至少约0.5mm、至少约0.7mm、至少约1mm、至少约1.3mm、或至少约1.4mm。附加或替代地，玻璃基材100的总厚度小于约3mm、小于约2.5mm、小于约2mm、小于约1.7mm、或小于约1.6mm。在实施方式中，玻璃基材100的厚度为1mm至2mm、1.2mm至2mm、1.4mm至2mm、1.5mm至2mm、1.6mm至2mm、1.8mm至2mm、1mm至1.8mm、1.2mm至1.8mm、1.4mm至1.8mm、1.5mm至1.8mm、1.6mm至1.8mm、1mm至1.6mm、1.2mm至1.6mm、1.4mm至1.6mm、1.5mm至1.6mm、1mm至1.5mm、1.2mm至1.5mm、1.4mm至1.5mm、1mm至1.4mm、1.2mm至1.4mm、1mm至1.2mm、或约1.5mm。
在一些实施方式中，玻璃芯体层102的厚度与玻璃包覆层104、106的组合的总厚度的比值为至少约1、至少约2、至少约3、至少约4、至少约5、至少约6、至少约7、至少约8、或至少约10。附加或替代地，玻璃芯体层的厚度与玻璃包覆层104、106的组合的厚度的比值小于约10、小于约8、小于约7、小于约6、小于约5、或小于约4。在实施方式中，玻璃芯体层的厚度与玻璃包覆层104、106的组合的厚度的比值为约3至约7。
在实施方式中，每个玻璃包覆层104、106的厚度大于或等于层压玻璃基材100的总厚度的10％。在实施方式中，每个玻璃包覆层104、106的厚度可以大于或等于层压玻璃基材100的总厚度的12％、大于或等于该总厚度的15％、大于或等于该总厚度的20％、大于或等于该总厚度的25％、大于或等于该总厚度的30％、或者大于或等于该总厚度的35％。在实施方式中，每个玻璃包覆层104、106的厚度可以小于或等于层压玻璃基材100的总厚度的12％、小于或等于该总厚度的15％、小于或等于该总厚度的20％、小于或等于该总厚度的25％、小于或等于该总厚度的30％、小于或等于该总厚度的35％、或者小于或等于该总厚度的40％。厚度大于或等于层压玻璃基材100的总厚度的10％的玻璃包覆层有助于防止玻璃基材100由于在层压玻璃基材100的表面中引入深瑕疵(例如，划痕或类似者)而产生的严重失效。在本文所述的实施方式中，玻璃包覆层104、106的组合物与玻璃芯体层102的组合物不同，以在最终的层压玻璃基材100中取得特定属性。
机械强化
在各种实施方式中，玻璃基材100经机械强化。举例而言，玻璃芯体层102可以包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物。在实施方式中，形成第一玻璃包覆层104和/或第二玻璃包覆层106的包覆玻璃组合物的CTE可以与形成玻璃芯体层102的芯体玻璃组合物不同。具体地，在一些实施方式中，第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106可以包含具有小于CTE芯体的平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物。玻璃基材100冷却之后，CTE错配(即，第一玻璃包覆层104和第二玻璃包覆层106的CTE与玻璃芯体层102的CTE之间的差)会导致在玻璃包覆层中形成压缩应力，以及在玻璃芯体层中形成拉伸应力。表面压缩应力往往抑制现存的表面瑕疵发展成裂纹。较高的CTE错配导致玻璃包覆层中较高的表面压缩。此外，较厚的玻璃包覆层导致更深的压缩深度(DOC)。然而，这种较高的表面压缩应力以及较深的DOC也导致芯体层中的拉伸应力的增加。因此，如本文所述，各种因素应该彼此平衡。
由于芯体与包覆之间的CTE差而导致的包覆中的压缩应力可以利用下列等式来近似：
Figure GDA0003337172080000161
Figure GDA0003337172080000162
Figure GDA0003337172080000163
Figure GDA0003337172080000164
其中t芯体为芯体厚度，t包覆为包覆厚度，α包覆为包覆热膨胀系数，α芯体为芯体热膨胀系数，ΔT为有效温度差，E芯体为芯体的弹性模量，E包覆为包覆的弹性模量，ν芯体为芯体的泊松比，而ν包覆为包覆的泊松比。一般说来，α包覆<<ΔT且α芯体ΔT<<1，此处：
Figure GDA0003337172080000165
在本文所述的实施方式中，玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差(即，|CTE芯体-CTE包覆|)足以在包覆层中产生表面压缩应力。在一些实施方式中，玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差足以在玻璃包覆层104、106中产生大于或等于10MPa且小于或等于200MPa的压缩应力，压缩应力从玻璃包覆层104、106的表面延伸，并且穿过玻璃包覆层104、106的厚度到达玻璃包覆层104、106与玻璃芯体层102之间的界面。即，由于玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差而导致的压缩应力大于或等于10MPa且小于或等于200MPa。在实施方式中，玻璃包覆层的最大压缩应力小于200MPa、小于180MPa、小于150MPa、小于100MPa、小于75MPa、小于50MPa、小于40MPa、小于30MPa、小于25MPa、小于20MPa、或小于15MPa。在一些特定实施方式中，从玻璃包覆层的表面至玻璃包覆层与玻璃芯体层之间的界面的压缩应力是恒定的，但是设想了其他应力分布曲线。
高表面压缩可以有助于防止瑕疵在玻璃基材的深度内扩展。此外，持续的高压缩水平应对瑕疵通过本文所述的玻璃基材的更大深度，而有助于阻止瑕疵的扩展。因此，相较于仅通过机械强化来强化的玻璃基材，压缩的增加可以提供对于瑕疵扩展的改善抗性。
若瑕疵确实扩展超过表面，则相对较深地延伸进入玻璃基材的压缩应力(例如，深的压缩深度或DOC)可以有助于防止玻璃基材由于瑕疵而失效(例如，通过防止瑕疵到达处于张力状态的芯体层)。因此，相较于具有进入到玻璃基材更深处迅速减小的压缩应力的玻璃基材，穿过玻璃基材的更大深度而呈现压缩增加(例如，通过机械强化来提供)可以提供改善的失效抗性。
在实施方式中，由于玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差所导致的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于层压玻璃基材100的总厚度的10％的DOC。此外，在各种实施方式中，可以调整包覆层的厚度，以针对各种范围的瑕疵提供变化的DOC以及改善的残留强度。因此，可以通过调整DOC来调整残留强度，以解决各种尺寸的瑕疵问题。
举例而言，在一些实施方式中，压缩深度大于或等于层压玻璃基材100的总厚度的12％、大于或等于该总厚度的15％、大于或等于该总厚度的20％、大于或等于该总厚度的25％、大于或等于该总厚度的30％、或者大于等于该总厚度的35％。在一些实施方式中，压缩深度小于或等于层压玻璃基材100的总厚度的40％、小于或等于该总厚度的35％、小于或等于该总厚度的30％、小于或等于该总厚度的25％、小于或等于该总厚度的20％、小于或等于该总厚度的15％、或者小于或等于该总厚度的12％。
在本文所述的实施方式中，玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差(即，|CTE芯体-CTE包覆|)足以在玻璃芯体层102中产生拉伸应力(也称为芯体张力或中心张力)。在一些实施方式中，玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差足以在玻璃芯体层102中产生大于或等于1MPa且小于或等于20MPa的拉伸应力，该拉伸应力延伸穿过玻璃芯体层102的厚度。即，由于玻璃芯体层102与玻璃包覆层104、106之间的CTE差而导致的拉伸应力大于或等于1MPa且小于或等于20MPa。
在常规层压玻璃中，玻璃芯体层可以具有大于20MPa的最大拉伸应力，以提供大的CTE差，并在包覆层104、106上实现高压缩应力。然而，相较于具有大于20MPa的最大拉伸应力的常规芯体层，本文所公开的具有小于20MPa的最大拉伸应力的芯体层102可以在芯体层102内展现减少的裂纹扩展。不受理论的束缚，若芯体层102的最大拉伸应力大于9MPa，则芯体层102内所发生的裂纹可以扩展通过整个芯体层102，而具有小于9MPa的最大拉伸应力的芯体层102可以防止裂纹扩展。在实施方式中，玻璃芯体层的最大拉伸应力小于20MPa、小于15MPa、小于12MPa、小于10MPa、小于9MPa、小于8MPa、小于7MPa、小于6MPa、或小于5MPa。
除了提供改善的强度及应力分布曲线之外，在各种实施方式中，本文所公开的玻璃基材可以提供对于尖锐接触损伤事件的改善抗性，这通过维氏裂纹起始测试性能所证明。本文所述的玻璃基材的维氏裂纹起始阈值可以大于400mm且小于或等于1000mm、大于400mm且小于或等于850mm、大于400mm且小于或等于700mm、大于400mm且小于或等于600mm、大于400mm且小于或等于550mm、大于550mm且小于或等于1000mm、大于550mm且小于或等于850mm、大于550mm且小于或等于700mm、大于550mm且小于或等于600mm、大于600mm且小于或等于1000mm、大于600mm且小于或等于850mm、大于600mm且小于或等于700mm、大于700mm且小于或等于1000mm、大于700mm且小于或等于850mm、或者大于850mm且小于等于1000mm。
通过将8.5克的压痕负载掉落至玻璃表面并且增量增加下落高度直至达到失效，进行本文所述的维氏落镖测试测量。失效定义为在玻璃表面展现出从压痕印记的角落处产生的大于10mm的任何数量的径向/中间裂纹时的情况。所有测量均在室温下进行。
实施例
通过下列实施例将会进一步清楚本文所述的实施方式。
制备示例性基材A-F，其包括玻璃芯体层，所述玻璃芯体层由下述形成：下列表1所列出的芯体玻璃组合物中的一者，以及下列表2所列出的包覆玻璃组合物中的一者或多者。
表1：示例性玻璃芯体层组合物
Figure GDA0003337172080000191
表2：示例性包覆玻璃组合物
Figure GDA0003337172080000192
具体地，实施例A为0.7mm厚的层压玻璃，并具有比值为4.2的如本文所述的C1的芯体组合物和CL1的包覆组合物。实施例B为1.0mm厚的层压玻璃，并具有比值为4.0的如本文所述的C1的芯体组合物和CL1的包覆组合物。实施例C为1.3mm厚的层压玻璃，并具有比值为4.0的如本文所述的C1的芯体组合物和CL1的包覆组合物。实施例D为1.5mm厚的层压玻璃，并具有比值为4.0的如本文所述的C1的芯体组合物和CL1的包覆组合物。实施例E为1.5mm厚的层压玻璃，并具有比值为3.0的如本文所述的C1的芯体组合物和CL1的包覆组合物。实施例F为1.0mm厚的层压玻璃，并具有比值为7的如本文所述的C2的芯体组合物与CL2的包覆组合物。
还制备比较例1至5。比较例1为1.05mm厚的经退火的钠钙玻璃，并典型地具有73％的SiO2、15％的Na2O、7％的CaO、4％的MgO、及1％的Al2O3的组成。比较例2为旭硝子玻璃公司(Asahi Glass Corporation)制造的1.1mm厚的Dragontrail TM玻璃，其是具有9％的Al、0.02％的Fe、0.08％的Hf、5.91％的K、8.82％的Mg、11.37％的Na、0.12％的S、61.36％的Si、0.01的Ti、及4.81％的Zr的组成的高离子交换铝硅酸盐玻璃。比较例3和比较例4为
Figure GDA0003337172080000201
的
Figure GDA0003337172080000202
(EXG)玻璃(碱土硼铝硅酸盐玻璃)，它们分别为0.7mm和1.3mm厚。比较例5为1.0mm厚的编码为2318的玻璃基材，其是由康宁股份有限公司(Corning,Inc)制造的经离子交换的铝硅酸盐玻璃。
对于实施例A-F和比较例1-5中的每一者，在支撑在30.5×30.5×2.5cm的铝板上的约10cm×10cm样品上进行维氏落镖测试。每个样品还被支撑在单张24#纸上，以消除小颗粒所造成的不均匀支撑。未使用衬垫带。记录失效高度。图3和4提供了维氏失效高度。玻璃基材的性质以及失效高度测试结果示于下列表3中。
表3：
Figure GDA0003337172080000203
Figure GDA0003337172080000211
如图3和图4以及表3中所示的数据所示，本文所述的玻璃基材的组合物以及机械强化可以得到改善的抗压痕断裂性能。因此，如实施例所证明的，包括本文所述的组合物及机械强化的玻璃基材可以展现大于550mm的失效高度。举例而言，本文所述的玻璃基材的失效高度可以大于或等于400mm且小于或等于1000mm。
包括本文所述的组合物及机械强化的玻璃基材优于比较例。具体而言，实施例A的失效高度至少是比较例1(相同厚度的经退火的钠钙玻璃)的失效高度的两倍。此外，相较于所有比较例，实施例B、C、D、及E中的每一者具有更大的失效高度中位数。
在实施方式中，如图5所示，可以调整玻璃基材的总厚度，以提供增加的维氏测试失效高度。图5示出了随着玻璃基材的总厚度增加，失效高度也增加。即，失效高度与玻璃基材的总厚度直接相关。参照图5，约1.5的总厚度在约777.2551mm处达到最高失效高度。
在实施方式中，如图6所示，可以调整玻璃芯体层中的拉伸应力(也称为芯体张力)，以提供增加的维氏测试失效高度。参照图6，随着玻璃基材的芯体张力增加到多达约9.19MPa，失效高度也增加。然而，随着玻璃基材的芯体张力从约9.19MPa增加到约26MPa，失效高度降低。在约26MPa之后，随着芯体张力增加，失效高度随着芯体张力的增加而再次增加。即，从0MPa至约9.19MPa的玻璃基材的芯体张力，失效高度与该玻璃基材的芯体张力直接相关，从9.19MPa至约26MPa的玻璃基材的芯体张力，失效高度与该玻璃基材的芯体张力间接相关，而当芯体张力大于约26MPa时，失效高度与玻璃基材的芯体张力直接相关。参照图6，在失效高度随着芯体张力的增加而开始降低之前，约9.19MPa的芯体张力达到约777.2551mm的峰值失效高度。尽管约37MPa的芯体张力也达到了约777.2551mm的失效高度，但是该约37MPa的芯体张力可能大于玻璃芯体层的易碎性极限。
在本文所述的各种实施方式中，由于低于约20MPa的芯体张力与玻璃包覆层中的压缩应力平衡以及DOC是玻璃基材的厚度的至少10％，因此具有熔合到玻璃芯体层的抗损伤玻璃包覆层的玻璃层压件形式的玻璃基材可以展现改善的维氏落镖测试失效高度。认为通过将芯体张力保持低于约20MPa，可以减少或消除由于瑕疵到达玻璃芯体层而造成的玻璃基材的延迟裂纹或破裂。
本文所述的玻璃基材可以用于各种应用，包括例如用于：消费性或商用电子装置中的盖板玻璃或玻璃背板应用，消费性或商用电子装置包括例如LCD及LED显示器、电脑监控器、及自动柜员机(ATM)；用于便携式电子装置的触摸屏幕或触摸传感器应用，便携式电子装置包括例如手机、个人媒体播放器、及平板电脑；集成电路应用，包括例如半导体晶片；光伏应用；建筑玻璃应用；汽车或交通工具玻璃应用；或商用或家用器具应用。在各种实施方式中，消费性电子装置(例如，智能手机、平板电脑、个人电脑、超薄本、电视和相机)，建筑玻璃和/或汽车玻璃包含本文所述的玻璃基材。特别地，本文所述的玻璃基材可以特别适用于汽车以及其他外部应用，在这些应用中，玻璃基材暴露于侵蚀性环境中，并且可能受到各种实体物体的机械撞击以及温度波动。具体而言，因为这类基通过机械手段得到强化，并在经受热循环之后维持了它们的强度，所以本文所述的玻璃基材可以承受环境条件，而不会损失其强度。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式，条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃基材，包含：
玻璃包覆层，其熔合到玻璃芯体层，其中：
玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物；
玻璃包覆层包含具有平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物，所述平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)小于CTE芯体；
玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于15MPa；以及
玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度。
2.如权利要求1所述的玻璃基材，其中，包覆玻璃组合物包含硼。
3.如权利要求1所述的玻璃基材，其中，包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3且小于或等于50重量％的B2O3。
4.如权利要求1所述的玻璃基材，其中，包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3且小于或等于25重量％的B2O3。
5.如权利要求1-4中任一项所述的玻璃基材，其中，芯体玻璃组合物包含小于或等于5重量％的B2O3。
6.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于12MPa。
7.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于10MPa。
8.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于8MPa。
9.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃包覆层具有小于180MPa的最大压缩应力。
10.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃包覆层具有小于150MPa的最大压缩应力。
11.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃包覆层具有小于100MPa的最大压缩应力。
12.如权利要求1-11中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％且小于或等于玻璃基材的总厚度的40％的压缩深度。
13.一种玻璃基材，包含：
玻璃包覆层，其熔合到玻璃芯体层，其中：
玻璃芯体层包含具有平均芯体热膨胀系数(CTE芯体)的芯体玻璃组合物；
玻璃包覆层包含具有平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)的包覆玻璃组合物，所述平均包覆热膨胀系数(CTE包覆)小于CTE芯体；
玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于12MPa；以及
包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3且小于或等于50重量％的B2O3。
14.如权利要求13所述的玻璃基材，其中，玻璃基材中的压缩应力从玻璃包覆层的表面延伸至大于或等于玻璃基材的总厚度的10％的压缩深度。
15.如权利要求13或14所述的玻璃基材，其中，玻璃包覆层具有小于150MPa的最大压缩应力。
16.如权利要求13或14所述的玻璃基材，其中，玻璃包覆层具有小于100MPa的最大压缩应力。
17.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃基材，其中，包覆玻璃组合物包含大于或等于10重量％的B2O3且小于或等于25重量％的B2O3。
18.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃基材，其中，芯体玻璃组合物包含小于或等于5重量％的B2O3。
19.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于10MPa。
20.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃基材，其中，玻璃芯体层中的最大拉伸应力小于8MPa。
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