CN118108429A - 具有等离子体处理边缘的玻璃制品、等离子体处理边缘的方法和执行方法的系统 - Google Patents

具有等离子体处理边缘的玻璃制品、等离子体处理边缘的方法和执行方法的系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及具有等离子体处理边缘的玻璃制品、等离子体处理边缘的方法和执行方法的系统。对玻璃制品进行处理的方法包括：(a)在用由气体产生的大气压等离子体接触玻璃制品的边缘的同时使得玻璃制品与大气压等离子体中的至少一个相对于另一个移动；以及(b)在玻璃制品的边缘接触大气压等离子体的同时，靠近玻璃制品的边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或两个赋予额外热量。所得到的玻璃制品展现出：(i)表面粗糙度(Ra)为30nm至110nm；(ii)边缘上的低的颗粒密度；以及(iii)边缘处或边缘附近的残留应力，其相对于0的最大偏差为‑100MPa至40MPa，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力。

Description

具有等离子体处理边缘的玻璃制品、等离子体处理边缘的方 法和执行方法的系统
技术领域
本公开内容大体上涉及具有用大气压等离子体处理过的边缘的玻璃制品。
背景技术
玻璃制品被用于各种产品来覆盖显示器。例如，有时候将玻璃制品整合到交通工具内部以覆盖位于仪表盘的显示器。又例如，有时候将玻璃制品整合到个人电子装置中以覆盖显示器。有时候将玻璃制品切割成形状，这产生了边缘。有时候对玻璃制品进行化学回火以产生通常增加了玻璃制品的抗冲击性和耐划痕性的压缩应力区域。
然而，存在如下问题，玻璃制品的边缘会具有：(i)降低了玻璃制品的挠曲强度的向内延伸的瑕疵，或者(ii)具有次优光滑度或碎屑的轮廓，这降低了透明度和感官质量。
发明内容
本公开内容通过用大气压等离子体对玻璃制品的边缘进行处理的同时向靠近玻璃制品的边缘赋予额外加热解决了该问题。等离子体处理消除或者减少了瑕疵，并且使得剩余瑕疵的几何形貌圆化。等离子体处理降低了边缘的表面粗糙度(Ra)并且为边缘赋予了高度透明性。等离子体处理在边缘上留下了低密度的颗粒。同时在靠近边缘处向玻璃制品添加热量在边缘处产生了压缩或中性的残留应力，实现了边缘相对于等离子体处理的高速位移，而没有导致建立起可能导致玻璃制品的自碎裂的残留拉伸应力。压缩残留应力改善了玻璃制品的弯曲强度。玻璃制品不需要进行退火来释放残留拉伸应力。玻璃制品后续可以经过离子交换，这进一步增加了玻璃制品的弯曲强度。可以对发射等离子体的喷头的数量和方向进行操控以产生与边缘毗邻的斜切部分或者产生具有完全固化边缘的斜切部分。喷头可以具有弧形槽，可以将玻璃制品的边缘插入其中，以进一步精制等离子体流动和等离子体处理之后的边缘形状。
在本公开内容的第1个方面中，玻璃制品包括：(1)第一主表面；(2)面朝的方向大体上与第一主表面相反的第二主表面；(3)第一主表面与第二主表面之间的0.095mm至3.5mm的厚度；以及(4)从第一主表面过渡到第二主表面的边缘；其中：(a)边缘展现出30nm至110nm范围内的表面粗糙度(Ra)，(b)边缘上的颗粒密度是小于2个颗粒每0.1平方毫米，(c)玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0而言-100MPa至40MPa范围内的最大偏差的残留应力，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力，以及(d)满足以下条件之一：(i)玻璃制品还包括与第一主表面和第二主表面中的一个或多个毗邻的一个或多个压缩应力区域，以及在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值；或者(ii)玻璃制品不含压缩应力区域，以及在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
根据本公开内容的第2个方面，第1个方面的玻璃制品还包括：与第一主表面和第二主表面中的一个或多个毗邻的一个或多个压缩应力区域，其中，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值。
根据本公开内容的第3个方面，呈现了第1个方面的玻璃制品，其中：(i)玻璃制品不含压缩应力区域，以及(ii)在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
根据本公开内容的第4个方面，呈现了第1至第3个方面中任一项的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面分别包括非平坦部分。
根据本公开内容的第5个方面，呈现了第1至第4个方面中任一项的玻璃制品，其中，玻璃制品是交通工具内部或者消费者电子装置的组件。
根据本公开内容的第6个方面，呈现了第1至第5个方面中任一项的玻璃制品，其中，玻璃制品选自下组：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐不含碱性玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、高纯度熔凝二氧化硅、含碱性玻璃、包含一种或多种稀土氧化物的玻璃、非硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼铝酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、钒酸盐玻璃以及玻璃陶瓷。
根据本公开内容的第7个方面，第1至第6个方面中任一项的玻璃制品还包括：在边缘与第一主表面之间过渡的斜切部分。
根据本公开内容的第8个方面，呈现了第1至第6个方面中任一项的玻璃制品，其中，边缘提供了从第一主表面到第二主表面的完全弯曲过渡。
根据本公开内容的第9个方面，成形了第1至第8个方面中任一项的玻璃制品，其中：(i)在边缘处或者靠近边缘处的相对于0残留应力的最大偏差布置在玻璃制品内距离边缘1000μm内的位置处；以及(ii)在距离边缘1800μm位置且进一步深入玻璃制品中的玻璃制品内的残留应力是-5MPa至5MPa的范围内。
根据本公开内容的第10个方面，呈现了第1至第9个方面中任一项的玻璃制品，其中，边缘处以及达到进入玻璃制品中距离边缘至少100μm的距离的残留应力是压缩的。
根据本公开内容的第11个方面，呈现了第1至第10个方面中任一项的玻璃制品，其中：(i)作为从边缘进入到玻璃制品中的距离的函数的残留应力具有斜率，(ii)至少一部分的斜率具有0.2MPa/μm或更大的绝对值，以及(iii)该部分的斜率指向更大的压缩应力。
根据本公开内容的第12个方面，呈现了第11个方面的玻璃制品，其中，该部分的斜率存在于从边缘进入到玻璃制品中的100μm内。
根据本公开内容的第13个方面，呈现了第1至第12个方面中任一项的玻璃制品，其中，Mg、Ca、Al和Sr中的一个或多个的单位体积的原子数量在从距离边缘30nm到距离边缘200nm的玻璃制品内的所有位置处是基本恒定的。
根据本公开内容的第14个方面，呈现了第1至第13个方面中任一项的玻璃制品，其中，玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0在-70MPa至-20MPa范围内的最大偏差，其中，负值是压缩应力。
根据本公开内容的第15个方面，呈现了第1至第14个方面中任一项的玻璃制品，其中，玻璃制品未经过退火过程。
根据本公开内容的第16个方面，对玻璃制品进行处理的方法包括：(a)在用由气体产生的大气压等离子体接触玻璃制品的边缘的同时使得玻璃制品与大气压等离子体中的至少一个相对于另一个移动；以及(b)在玻璃制品的边缘接触大气压等离子体的同时，靠近玻璃制品的边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或两个赋予额外热量。
根据本公开内容的第17个方面，第16个方面的方法还包括：在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之前，对边缘进行研磨或激光切割。
根据本公开内容的第18个方面，第16至第17个方面中任一项的方法还包括：在边缘与大气压等离子体接触之后，使得玻璃制品经受离子交换过程，导致玻璃制品内的一个或多个压缩应力区域。
根据本公开内容的第19个方面，呈现了本公开内容的第18个方面的方法，其中，在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之后以及在玻璃制品经受离子交换过程之后，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值。
根据本公开内容的第20个方面，呈现了第16至第19个方面中任一项的方法，其中，在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之后，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
根据本公开内容的第21个方面，呈现了第16至第20个方面中任一项的方法，其中，采用激光、热灯或者第二大气压等离子体来赋予额外热量。
根据本公开内容的第22个方面，呈现了第16至第21个方面中任一项的方法，其中，在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0而言-80MPa至40MPa范围内的最大偏差的残留应力，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力。
根据本公开内容的第23个方面，呈现了第16至第22个方面中任一项的方法，其中，由氮气、压缩干燥空气气体、氦气、氩气和氢气中的一种或多种产生大气压等离子体。
根据本公开内容的第24个方面，呈现了第16至第23个方面中任一项的方法，其中，大气压等离子体与边缘的接触是除了垂直于边缘以外的角度。
根据本公开内容的第25个方面，呈现了第16至第24个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了从边缘过渡到第一主表面的第一斜切部分。
根据本公开内容的第26个方面，呈现了第16至第24个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了：(i)从边缘过渡到第一主表面的第一斜切部分，以及(ii)从边缘过渡到第二主表面的第二斜切部分。
根据本公开内容的第27个方面，呈现了第16至第26个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了边缘处的弯曲表面。
根据本公开内容的第28个方面，呈现了第16至第27个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触包括使得边缘与不止一种大气压等离子体同时接触从而通过任意两个相邻等离子体喷射所产生的热是至少部分重叠的。
根据本公开内容的第29个方面，呈现了第16至第28个方面中任一项的方法，其中，第一主表面和第二主表面分别包括非平坦部分。
根据本公开内容的第30个方面，呈现了第16至第29个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品选自下组：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐不含碱性玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、高纯度熔凝二氧化硅、含碱性玻璃、包含一种或多种稀土氧化物的玻璃、非硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼铝酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、钒酸盐玻璃以及玻璃陶瓷。
根据本公开内容的第31个方面，呈现了第16至第30个方面中任一项的方法，其中，在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，边缘展现出30nm至110nm范围内的表面粗糙度(Ra)。
根据本公开内容的第32个方面，呈现了第16至第31个方面中任一项的方法，其中：(i)在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，玻璃制品还包括边缘上的颗粒，以及(ii)边缘上的颗粒密度是少于2个颗粒每0.1平方毫米。
根据本公开内容的第33个方面，呈现了第16至第32个方面中任一项的方法，其中，玻璃制品包括0.095mm至3.5mm的厚度范围。
根据本公开内容的第34个方面，呈现了第16至第33个方面中任一项的方法，其中，所述的玻璃制品与大气压等离子体中的至少一个相对于另一个移动的速度是20mm/秒至200mm/秒。
根据本公开内容的第35个方面，呈现了第16至第33个方面中任一项的方法，其中，所述玻璃制品与大气压等离子体中的至少一个相对于另一个移动的速度大于或等于20mm/秒。
根据本公开内容的第36个方面，呈现了第16至第35个方面中任一项的方法，其中，在边缘与大气压等离子体接触以及靠近边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或多个赋予额外热量之后，玻璃制品没有经受退火过程。
根据本公开内容的第37个方面，呈现了第16至第36个方面中任一项的方法是，其中，靠近边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或多个赋予额外热量的同时使得玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触导致边缘处或者靠近边缘处的残留拉伸应力转变为没有残留应力或者残留压缩应力。
根据本公开内容的第38个方面，对玻璃制品的边缘进行处理的系统包括：(a)支撑体，其构造成对具有边缘的玻璃制品进行支撑；以及(b)第一喷头，其构造且放置成将大气压等离子体发射到玻璃制品的边缘上；其中，支撑体和第一喷头中的一个或两个相对于另一个是可移动的。
根据本公开内容的第39个方面，第38个方面的系统还包括：第二喷头，其构造且放置成将大气压等离子体发射到玻璃制品的边缘上，来自第一喷头的等离子体的热量与来自第二喷头的等离子体的热量是至少部分重叠的。
根据本公开内容的第40个方面，第38至第39个方面中任一项的系统还包括：相对于支撑体放置的一个或多个热发射器，从而将热量发射到玻璃制品的第一主表面和第二主表面中的一个或两个上，位置靠近第一热量发射等离子体到玻璃制品的边缘上的地方。
根据本公开内容的第41个方面，呈现了第40个方面，其中，所述一个或多热发射器包括以下一种或多种：激光源、灯或者构造成发射大气压等离子体的喷头。
根据本公开内容的第42个方面，呈现了第38至第41个方面中任一项的系统，其中，第一喷头相对于支撑体放置从而发射大致垂直于玻璃制品的边缘的等离子体。
根据本公开内容的第43个方面，呈现了第38至第41个方面中任一项的系统，其中，第一喷头相对于支撑体放置从而以如下角度发射等离子体，所述角度是在(i)垂直于玻璃制品的第一主表面与(ii)垂直于玻璃制品的边缘之间。
根据本公开内容的第44个方面，呈现了第38至第43个方面中任一项的系统，其中，第一喷头包括：(i)构造成接收玻璃制品的边缘的槽；以及(ii)槽处的多个孔隙，其放置成将等离子体发射到玻璃制品的第一主表面、玻璃制品的边缘和玻璃制品的第二主表面中的至少两个上。
根据本公开内容的第45个方面，呈现了第44个方面的系统，其中，第一喷头的槽是弧形的。
根据本公开内容的第46个方面，呈现了第28至第45个方面中任一项的系统，其中，支撑体和第一大气压等离子体发射器中的一个或两个相对于另一个是可以移动的，速率大于或等于20mm/秒。
附图说明
附图中：
图1是本公开内容的玻璃制品的立体图，显示了包含边缘的玻璃制品；
图2是图1的玻璃制品的横截面立面图，显示了包含与第一主表面和第二主表面毗邻的压缩应力区域的玻璃制品；
图3A是根据ASTM C158经受4点挠曲测试以确定玻璃制品的挠曲测试的图1的玻璃制品的俯视示意图；
图3B是用于图3A的根据ASTM C158的4点挠曲测试的测试固定器的立面示意图；
图4是图1的玻璃制品实施方式的立体图，显示玻璃制品具有平坦部分和非平坦部分；
图5A是包含图4的玻璃制品实施方式的交通工具内部的立体图，显示玻璃制品覆盖了仪表盘处的显示器；
图5B是作为电子装置组件的图1的玻璃制品的俯视图，显示覆盖了显示器的玻璃制品；
图6是图1的玻璃制品实施方式的边缘的立面放大图，显示从边缘过渡到第一主表面的第一斜切部分；
图7是图1的玻璃制品实施方式的边缘的立面放大图，显示提供了整个弯曲表面的边缘；
图8是形成图1的玻璃制品的方法的流程图，显示用大气压等离子体处理玻璃制品的边缘的步骤；
图9是图8的方法的等离子体处理步骤的立体图，显示了在玻璃制品相对于喷头移动的同时，喷头发射引导到边缘的等离子体；
图10是图9的等离子体处理步骤实施方式的立面图，显示喷头以相对于第一主表面倾斜的角度朝向边缘引导等离子体以及产生第一斜切部分；
图11是图9的等离子体处理步骤实施方式的立面图，显示以朝向第一主表面是倾斜的方式朝向边缘引导等离子体的第一喷头以及以朝向第二主表面是倾斜的方式朝向边缘引导等离子体的第二喷头；
图12A是图8的方法的另一个步骤实施方式的立体图，其在进行等离子体处理步骤的同时向玻璃制品赋予额外热量；
图12B是如下示意图：(a)如果没有向玻璃制品赋予额外热量的情况下，从边缘开始的玻璃制品内的代表性温度梯度；(b)如果在等离子体接触边缘之前的位置向玻璃制品赋予额外热量的情况下的代表性温度梯度；以及(c)如果在等离子体接触边缘之后的位置向玻璃制品赋予额外热量的情况下的代表性温度梯度，显示了相比于情况(a)，在(b)和(c)的情况下，额外热量使得温度梯度平坦化；
图13A是根据图8的方法的研磨或激光切割步骤用研磨轮研磨边缘的立体图；
图13B是激光源将激光束引导到工件上从而使得玻璃制品与工件分离的立体图；
图14是执行图8的方法中的图9的等离子体处理步骤的本公开内容的系统，显示了玻璃制品相对于发射等离子体的喷头移动的同时固定了玻璃制品的支撑体；
图15是图14的系统的喷头实施方式的立面图，显示了喷头具有：(i)槽，将玻璃制品的边缘布置在其中，以及(ii)孔隙，绕着槽分布，将等离子体引导到边缘的不同部分；
图16(其属于实施例1)重现了无等离子体精整边缘(样品1A1、1A2、1B1、1B2)以及等离子体精整边缘(样品1A3、1B3)的扫描电子显微镜和光学显微镜图像，显示了等离子体精整边缘具有视觉可见的更为光滑的表面和更低的表面粗糙度(Ra)；
图17(其属于实施例1)重现了无等离子体精整边缘(样品1A2)以及等离子体精整边缘(样品1A3)的边缘强度的威布尔分布图，显示等离子体精整边缘具有比无等离子体精整边缘更大的边缘强度；
图18(其属于实施例1)重现了无等离子体精整边缘(样品1B1)以及等离子体精整边缘(样品1B2和1B3)的边缘强度的威布尔分布图，显示等离子体精整边缘具有比无等离子体精整边缘更大的边缘强度；
图19(其属于实施例2)重现了无等离子体处理边缘(样品2A和2B)以及等离子体处理边缘(样品2C)的光学显微镜图像，显示了具有等离子体处理过的边缘的样品相比于具有无等离子体处理边缘的样品而言具有视觉可见的更为光滑的边缘和更低的表面粗糙度(Ra)；
图20(其属于实施例3)重现了样品3A(其中，研磨轮产生了斜切部分和对边缘进行了精整)以及样品3B和3C(其中，等离子体处理产生了斜切部分和对边缘进行了精整)的扫描电子显微镜和光学显微镜图像，显示了等离子体处理能够产生斜切部分且提供视觉可见的光滑表面；
图21A(其属于实施例4)提供了：温度分布与相对于用(由氮气和氩气产生的)等离子体处理的边缘的距离以及自从等离子体处理开始的时间的函数关系；用等离子体处理过的边缘的波尔索普(Polsope)图像；以及残留应力与相对于边缘的距离的函数关系；显示产生了较为陡峭的温度梯度以及产生了残留拉伸应力分布；
图21B(其属于实施例4)提供了与图21A相同的信息，但是是在由氮气、氩气和氢气气体产生的等离子体进行处理之后，显示了由更为高度传导性的氢气产生的等离子体进行处理产生了更为平坦的温度梯度以及产生了残留压缩应力分布；
图22(其属于实施例5)绘制了对于采用由不同气体产生的等离子体的样品，在边缘处或者靠近边缘处的扫描速度与残留应力的函数关系图，显示了产生残留拉伸应力的倾向性随着扫描速度的增加而增加，扫描速度是边缘相对于等离子体移动的速率；
图23(其属于实施例6)重现了通过计算机建模产生的温度分布，其中，以垂直于边缘的方式引导等离子体(左侧分布)，以及其中，以尾随着或领先于相对于等离子体移动的边缘的角度将等离子体引导到边缘(右侧分布)；
图24(其属于实施例7)提供了在等离子体处理过程中喷头相对于边缘放置的示意图以及绘制了所得到的边缘应力与距离边缘的位置的函数关系图，显示了等离子体处理在距离边缘和进入到玻璃制品中距离边缘小于500μm的压缩应力中的尖峰，以及应力在进入玻璃制品中距离边缘1500μm处趋于接近零；
图25A(其属于实施例8)重现绘制了在采用部分由氢气产生等离子体进行了等离子体处理之后的各种元素的原子密度与距离边缘的位置的函数关系图，显示部分由氢气产生的等离子体导致在边缘处或者靠近边缘处非常小的组成变化；
图25B(其属于实施例8)重现绘制了在采用部分由氦气产生等离子体进行等离子体处理之后的各种元素的原子密度与距离边缘的位置的函数关系图；
图26(其属于实施例9)重现了具有小于0.1mm厚度的边缘未经处理去除瑕疵的样品玻璃制品的图像(左边图像)以及具有小于0.1mm厚度的边缘经大气压等离子体处理去除或减少此类瑕疵的样品玻璃制品的图像；
图27A(其属于实施例10)重现了具有0.1mm厚度的样品的边缘的扫描电子显微镜图像，包括：未经等离子体处理的样品10A(左上)、经过等离子体处理的样品10B(右上)以及同样经过等离子体处理的样品10C(下方)，显示等离子体边缘具有比未经处理的边缘低得多的表面粗糙度和瑕疵；以及
图27B(其属于实施例10)重现了具有无等离子体精整边缘的样品10A以及具有等离子体精整边缘的样品10B-10E的两点边缘强度的威布尔分布图，显示等离子体精整边缘的边缘强度高于无等离子体精整边缘。
具体实施方式
现参见图1，本公开内容的玻璃制品10包括第一主表面12、第二主表面14和边缘16。第一主表面12大致面朝方向18。第二主表面14大致面朝方向20，这大致与第一主表面12所面朝的方向18是相反的。边缘16从第一主表面12过渡到第二主表面14。边缘16提供了玻璃制品10的次表面。
玻璃制品10具有厚度22。厚度22是第一主表面12与第二主表面14之间的在第一主表面12上的任意给定点处测得的垂直于第一主表面12的直线距离。可以用测微计测量厚度22。在实施方式中，厚度22的范围是0.095mm至3.5mm。在实施方式中，厚度22是：0.095mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm或者3.5mm，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：0.4mm至3.0mm，0.3mm至2.7mm，0.15mm至3.5mm，0.2mm至3.5mm，0.25mm至3.5mm，about0.1mm至0.4mm，0.1mm至0.4mm，0.15mm至0.4mm，0.2mm至0.4mm，0.25mm至0.4mm，0.095mm至0.3mm等)。在实施方式中，厚度22大于3.5mm或者小于0.095mm。
玻璃制品10的边缘16展现出表面粗糙度(Ra)。出于本公开内容的目的，通过ASMEB46.1标准定义表面粗糙度(Ra)。如ASME B46.1所述，Ra是表面轮廓高度与中线的偏差的绝对值的算术平均，记录在估值长度内。换言之，Ra是表面的单个特征相对于中值的一组绝对高度偏差的平均值。可以采用原子力显微镜确定表面粗糙度(Ra)。在实施方式中，边缘16所展现出的表面粗糙度(Ra)是30nm至110nm。在实施方式中，表面粗糙度(Ra)是：30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm或者110nm，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：40nm至70nm、50nm至100nm等)。如下文将会更进一步解释的那样，这些值低于如果玻璃制品的边缘16没有根据本公开内容的大气压等离子体处理的话所会展现出来的表面粗糙度(Ra)值。
玻璃制品10的边缘16具有颗粒24的密度。出于本公开内容的目的，颗粒24指的是任何类型的颗粒，例如玻璃颗粒和灰尘颗粒。边缘16上的颗粒24的密度小于2个颗粒每0.12平方毫米。如下文将会进一步讨论的那样，用大气压等离子体处理玻璃制品10的边缘16对于边缘16上的颗粒24的密度的降低高于以其他方式处理边缘16。
玻璃制品在边缘16处或者靠近边缘16处展现出残留应力。除非上下文另有说明，否则“在边缘16处或者靠近边缘16处”表示从边缘16表面进入到玻璃制品10中达到距离边缘16为1000μm的距离。边缘16处以及靠近边缘16处的残留应力是用大气压等离子体处理边缘16的结果(这加热了边缘16)。在加热之后，边缘16冷却。在边缘16处以及靠近边缘16处的温度变化导致在边缘16处以及靠近边缘16处的玻璃制品10内的残留应力。玻璃制品10在边缘16处或靠近边缘16处所展现出的残留应力具有相对于0在-100MPa至40MPa范围内的最大偏差。残留应力的负值表示残留应力是压缩应力。相反地，残留应力的正值表示残留应力是拉伸应力。如下文将会进一步讨论的那样，对于残留应力相对于0的最大偏差是拉伸应力或是压缩应力可以是制造等离子体的气体或者气体比例、边缘相对于等离子体移动的速率等因素的函数。在实施方式中，玻璃制品10在边缘16处或者靠近边缘16处所展现出来的残留应力具有如下相对于0的最大偏差：-100MPa、-90MPa、-80MPa、-70MPa、-60MPa、-50MPa、-40MPa、-30MPa、-20MPa、-10MPa、0MPa、10MPa、20MPa、30MPa或者40MPa，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：-100MPa至-20MPa，-90MPa至-40MPa，-70MPa至-20MPa，-50MPa至0MPa等)。在一些情况下，残留应力主要是或者完全是压缩。
在实施方式中，残留应力相对于0的最大偏差布置在玻璃制品10内距离边缘16为1000μm内的位置处。此外，在实施方式中，玻璃制品10内处在距离边缘16为1800μm的位置处(和超过其的地方)的残留应力是在-5MPa至5MPa的范围内。用大气压等离子体处理边缘16导致残留应力集中在靠近边缘16处(例如，距离边缘16为1000μm内)。更为远离边缘16的地方(例如，距离边缘16为1800μm和超过其的地方)几乎不具有或者不具有来自于大气压等离子体处理的残留应力。
在实施方式中，边缘16处以及达到玻璃制品内距离边缘16至少为100μm的距离的残留应力是压缩。用本文所讨论的大气压等离子体处理边缘16会产生存在于边缘16处和进入到玻璃制品10内距离边缘16为短距离(例如，100μm)的压缩应力的尖峰。尖峰是边缘16处或者边缘16附近的压缩应力的最大值存在的地方。将残留应力作为距离边缘16的距离的函数进行绘制，揭示了斜率。当从中性朝向更大的压缩应力前行时，该斜率的至少一部分具有0.2MPa/μm或更大的绝对值。具有该0.2MPa/μm或更大的绝对值的斜率存在于玻璃制品中距离边缘100μm内。在下文关于实施例7和图24对这个方面进行了进一步讨论。
在实施方式中，玻璃制品未经退火过程。退火过程会降低边缘处或者边缘附近的残留应力并且使得作为离开边缘的距离的函数的残留应力的斜率变平坦(在进行退火过程之前可能存在该斜率)。
现参见图2，在实施方式中，玻璃制品10包括一个或多个压缩应力的区域26a、26b。例如，玻璃制品10可以包括与第一主表面12毗邻的压缩应力的第一区域26a以及与第二主表面14毗邻的压缩应力的第二区域26b。玻璃制品10内的拉伸应力的区域28平衡了压缩应力的第一区域26a和压缩应力的第二区域26b。如下文进一步讨论的那样，玻璃制品10可以经过离子交换过程以赋予所述一个或多个的压缩应力的区域26a、26b。也可以采用其他方法，例如热回火。所述一个或多个的压缩应力的区域26a、26b为玻璃制品10赋予了耐划痕性和抗冲击性。
玻璃制品10不需要经过离子交换工艺或者任意其他方式来具有所述一个或多个的压缩应力的区域26a、26b。边缘16的等离子体处理可以增加边缘16的强度并且降低边缘16处的表面粗糙度(Ra)从而使得玻璃制品10适用于一些应用。
现参见图3A和3B，响应根据ASTM C158的4点挠曲测试，玻璃制品10在边缘16处展现出高的强度(例如，挠曲应力)，而不论玻璃制品10是否包括一个或多个的压缩应力的区域26a、26b；然而，玻璃制品10所展现出的边缘16处的强度的可能的数值范围是玻璃制品10是否包括一个或多个的压缩应力的区域26a、26b的函数。ASTM C158指的是ASTM国际(美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯)公开的“挠曲玻璃的强度的标准测试方法(断裂模量的测定)Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure(Determination ofModulus of Rupture)”。在本文中，“断裂模量”以及“挠曲应力”和“边缘强度”全都可以互换使用。
为了进行4点挠曲测试，将玻璃制品10以第二主表面14向下放置在间隔36mm的两个支撑条30a、30b上。这两个支撑条30a、30b分别具有6mm的直径。第一主表面12面朝且接触间隔18mm的两个负荷条32a、32b。这两个负荷条32a、32b也分别具有6mm的直径。负荷条32a、32b横向地布置在支撑条30a、30b之间，但是是上方高度。将经过等离子体处理的边缘16横向地放置跨过这两个负荷条32a、32b。经由负荷条32a、32b，以5mm/分钟的速率在玻璃制品10上施加增加的负荷。采用威布尔图绘制数据，其中，将断裂概率百分比绘制为挠曲应力的函数。B10威布尔分布挠曲应力值是玻璃制品10发生失效的概率为10％时的负荷。
在玻璃制品10不含一个或多个的压缩应力的区域26a、26b的情况下(例如，玻璃制品10未经过离子交换过程)，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品10展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。例如，B10威布尔分布挠曲应力可以是：300MPa、325MPa、350MPa、375MPa、400MPa、425MPa、450MPa、475MPa或者500MPa，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：300MPa至500MPa、350MPa至475MPa等)。
在玻璃制品10包含一个或多个的压缩应力的区域26a、26b的情况下(例如，玻璃制品10经过离子交换过程)，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品10展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值。例如，B10威布尔分布挠曲应力可以是：700MPa、725MPa、750MPa、775MPa、800MPa、825MPa、850MPa、875MPa或者900MPa，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：725MPa至800MPa、750MPa至875MPa等)。玻璃制品10的高挠曲应力使得玻璃制品10特别适用于消费者应用，例如用于覆盖交通工具40内部的显示器(参见图5A)以及用作电子装置42的组件(参见图5B)。
现参见图4，在实施方式中，玻璃制品10不是完全平坦的。例如，第一主表面12和第二主表面14可以分别包括非平坦部分34。在通常非平坦的部分34处，第一主表面12和/或第二主表面14是弯曲的(所可能的情况那样)。第一主表面12和第二主表面14还可以分别包括平坦部分36。对于玻璃制品10覆盖相对复杂环境中的显示器时(例如，交通工具40内部38中(例如，仪表盘处))，此类实施方式会是有用的。
现参见图5A和5B，在实施方式中，玻璃制品10是交通工具40的内部38的组件(参见图5A)或者电子装置42的组件(参见图5B)。在交通工具40的情况下，玻璃制品10可以具有更复杂的形状(包括非平坦部分34)以及可以覆盖一个或多个显示器44。外壳44可以支撑玻璃制品10，并且与玻璃制品10一起罩住显示器44。因而，一个或多个显示器44从内部38透过玻璃制品10是视觉可见的。在电子装置42的情况下，玻璃制品10可以是完全平坦的(具有平坦部分36)并且可以覆盖显示器44。因而显示器44透过玻璃制品10是视觉可见的。
玻璃制品10可以是任何玻璃或玻璃陶瓷。在实施方式中，玻璃制品10包括：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐无碱性玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、高纯度熔凝二氧化硅或者含碱性玻璃。在实施方式中，玻璃制品10包括的组成包含(以氧化物计，离子交换之前)：50摩尔％至80摩尔％SiO2，1摩尔％至5摩尔％B2O3，5摩尔％至20摩尔％Al2O3，7摩尔％至20摩尔％Na2O，1摩尔％至5摩尔％MgO，以及0.5摩尔％的K2O、Fe2O3、ZrO2和SnO2中的每一种。此类组成是可离子交换的，允许对玻璃制品10进行离子交换并形成一个或多个压缩应力的区域26a、26b。玻璃制品10可以包含稀土氧化物，例如：Y2O3和/或La2O3。玻璃制品10可以为非硅酸盐玻璃，例如：硼酸盐玻璃(例如Zn-Bi硼酸盐玻璃、硼铝酸盐玻璃)、磷酸盐玻璃(例如，铝磷酸盐玻璃)、锗酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、钒酸盐玻璃等。玻璃制品10可以是其他玻璃。可以通过任何玻璃成形工艺(例如，熔合工艺、浮浴工艺、压辊工艺等)来形成玻璃制品10。
如上文所提及的，玻璃制品10可以是玻璃陶瓷。术语“玻璃陶瓷”指的是包含玻璃相和晶体陶瓷相的材料，其中，陶瓷相占据或者包含了材料的至少50体积％。术语“玻璃陶瓷”和“晶体”是等价术语，并且在本文中可以互换使用。通常经由热工艺生产玻璃陶瓷，其中，刚制造得到的玻璃经过热处理以产生受控晶相。合适的玻璃陶瓷的例子包括Li2O-Al2O3-SiO2体系(即，LAS体系)玻璃陶瓷，MgO-Al2O3-SiO2体系(即，MAS体系)玻璃陶瓷，包括具有多铝红柱石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石、氧化铝及其组合中的任意一种或多种的晶相的玻璃陶瓷。
在实施方式中，对于特定元素，玻璃制品10的组成在距离边缘16的短距离之后是相对恒定的。例如，在实施方式中，Mg、Ca、Al和Sr中的一个或多个的单位体积的原子数量在从距离边缘16为30nm到距离边缘16为200nm的玻璃制品10内的所有位置处是基本恒定的。边缘16的大气压等离子体处理几乎没有导致或者没有导致Mg、Ca、Al和Sr中的一个或多个在从距离边缘16为30nm到距离边缘16为200nm的位置处的原子密度的变化。
现参见图6，在实施方式中，玻璃制品10包括第一斜切部分48。第一斜切部分48从边缘16过渡到第一主表面12。在实施方式中，玻璃制品10包括第二斜切部分50。第二斜切部分50从边缘16过渡到第二主表面14。如下文进一步讨论的那样，大气压等离子体(无论是单独的情况还是与在先的机械研磨一起)形成了第一斜切部分48和第二斜切部分50(如果存在的话)。
现参见图7，在实施方式中，玻璃制品10的边缘16提供了从第一主表面12到第二主表面14的完全弯曲的过渡。在此类实施方式中，边缘16没有平坦的部分。如进一步讨论的那样，边缘16的曲率会是大气压等离子体相对于第一主表面12的放置情况以及所采用的大气压等离子体的发射器(例如，喷头)的数量的函数。
现参见图8，此处讨论的是对玻璃制品进行处理以形成玻璃制品10的方法100。
额外参见图9，在步骤102，方法100包括使得玻璃制品10的边缘16与大气压等离子体104接触。在大气压等离子体104接触边缘16的时候，玻璃制品10和大气压等离子体104中的至少一个相对于另一个移动106。换言之，可以导致玻璃制品10相对于大气压等离子体104的移动106，大气压等离子体104可以移动106到玻璃制品10，或者这两种情况。
从气体产生大气压等离子体104。出于本公开内容的目的，术语“等离子体”指的是包含高温正离子和自由电子的离子化气体。出于本公开内容的目的，术语“大气压等离子体”指的是从孔隙排出的等离子体流，其中，等离子体压力与周围大气近似匹配，包括其中的等离子体压力是101.325千帕(标准大气压)的90％至110％之间的状态。等离子体作为等离子体104的射流通过孔隙111离开喷头108。可以在各种加工参数下，将等离子体104朝向边缘16进行引导。在实施方式中，产生的等离子体104可以是至少约300瓦的功率，例如至少约500瓦的功率，包括：约300瓦至约800瓦的功率，以及还包括约500瓦至约800瓦的功率。在实施方式中，经由产生脉冲电弧的直流高压放电产生等离子体104，例如至少约5kV的电压放电，例如约5kV至约15kV。在实施方式中，产生等离子体104的频率是至少约10kHz，例如约10kHz至约100kHz。在实施方式中，等离子体104的束长度110可以是约5毫米至约40毫米，以及最宽的束宽度是约0.5毫米至约15毫米。
在实施方式中，产生大气压等离子体104的气体是以下一种或多种：氮气、压缩干燥空气(“CDA”)气体、氩气、氢气和氦气。在实施方式中，所述气体是氮气与氦气的组合。在实施方式中，所述气体是氮气与氢气的组合。
在实施方式中，喷头108与边缘16之间的间隙距离114是至少约1毫米，例如至少约2毫米，又例如至少约4毫米，以及又例如至少约5毫米，例如约1毫米至约10毫米，包括约5毫米至约10毫米。间隙114可以大于10毫米。在实施方式中，喷头108在边缘16的特定部分上的移动次数(本文称作“扫描通过”)可以是至少1次通过，例如至少2次通过，又例如至少3次通过，又例如至少4次通过，包括1次通过至10次通过，还包括2次通过至6次通过。在实施方式中，扫描通过的次数是1次通过。
所述的玻璃制品10和大气压等离子体104中的至少一个相对于彼此以较高速度移动106并且仍然赋予了本文所述的益处。在实施方式中，所述的玻璃制品10和大气压等离子体104中的至少一个相对于彼此的移动106的速度是大于或等于20mm/秒。在实施方式中，所述的玻璃制品10和大气压等离子体104中的至少一个相对于彼此的移动106的速度是20mm/秒至200mm/秒。在实施方式中，所述的玻璃制品10和大气压等离子体104中的至少一个相对于彼此的移动106的速度是：20mm/秒、30mm/秒、40mm/秒、50mm/秒、60mm/秒、70mm/秒、80mm/秒、90mm/秒、100mm/秒、110mm/秒、120mm/秒、130mm/秒、140mm/秒、150mm/秒、160mm/秒、170mm/秒、180mm/秒、190mm/秒或者200mm/秒，或者这些值中的任意两个所限定的任意范围内(例如：30mm/秒至80mm/秒、40mm/秒至90mm/秒、20mm/秒至100mm/秒等)。
玻璃制品10的边缘16与大气压等离子体104发生接触的步骤102可以使得玻璃制品10在边缘16处具有形状。额外参见图10，在实施方式中，大气压等离子体104与边缘16接触的角度(α)是除了垂直于边缘16以外的情况。换言之，离开喷头108的等离子体104的射流可以以角度(α)朝向玻璃制品10引导，所述角度(α)是在垂直于边缘16与垂直于第一主表面12之间，例如倾斜成部分接触第一主表面12和边缘16这两者。在此类情况下，大气压等离子体104可以产生边缘16的第一斜切部分48，以及第一斜切部分48具有本文对于边缘16所述的低表面粗糙度(Ra)(例如30nm至110nm)。类似地，将喷头108放置成以在垂直于边缘16与垂直于第一主表面12之间的角度(α)引导大气压等离子体104可以在边缘16处产生弯曲表面(如图6所示)。当使用大气压等离子体104使得玻璃基材在边缘16处具有形状时(例如，添加第一斜切部分48或者弯曲表面)，则后续的机械抛光步骤是不需要的并且这只会增加表面粗糙度(Ra)和引入瑕疵。在没有使用如本文所述的大气压等离子体104的情况下使得玻璃制品10在靠近边缘16处具有形状会需要使用研磨轮和多次精细抛光循环，这会消耗更多的时间且产生更大的表面粗糙度。此外，研磨轮和抛光轮发生磨损并因而在边缘16处产生波纹状表面，导致尺度不稳定性。除此之外，研磨轮和抛光轮产生碎屑并因而在玻璃制品10上留下比如果使用大气压等离子体104使得玻璃制品10在表面16附近具有形状而言高得多的颗粒24密度。然而，如下文所进一步讨论的那样，玻璃制品10可以首先通过机械方式具有形状，然后后续用大气压等离子体104进行处理从而将颗粒24的密度以及表面粗糙度(Ra)降低至本文所述的范围。
在实施方式中，额外参见图11，玻璃制品10的边缘16与大气压等离子体104的接触包括使得边缘16同时与不止一个大气压等离子体104接触从而通过任意两个相邻等离子体104喷射所产生的热是至少部分重叠的。例如，来自第一喷头108a的第一大气压等离子体104a的热量可以与来自第二喷头108b的第二大气压等离子体104b的热量部分重叠。第一喷头108a可以放置成将来自第一大气压等离子体104a的热量部分引导到第一主表面12上以及部分引导到边缘16上，同时第二喷头108b可以放置成将来自第二大气压等离子体104b的热量部分引导到第二主表面14上以及部分引导到边缘16上。在此类实施方式中，边缘16与大气压等离子体104发生接触的步骤102可以产生第一斜切部分48和第二斜切部分50，或者具有弯曲表面的边缘16。此外，使用第二喷头108b可以对第一喷头108a产生的玻璃回流进行引导，从而更精确地控制玻璃制品10在边缘16处的形状。
额外参见图12A，在步骤128，方法100还包括向靠近玻璃制品10的边缘16的第一主表面12和第二主表面14中的一个或两个赋予额外热量130。赋予的额外热量130可以是在距离等离子体接触边缘16的地方约为1cm至约3cm的距离。赋予额外热量130的步骤是与玻璃制品10的边缘16与大气压等离子体104接触的步骤102同时发生的。在实施方式中，如所示，将第一激光束134a引导到第一主表面12的第一激光源132a被用于赋予额外热量130。第二激光源132b可以将第二激光束134b引导到第二主表面14，以及赋予额外热量130。在(未示出的)其他实施方式中，可以使用一个或多个热灯或者额外的大气压等离子体104发射器来赋予额外热量130。
在步骤102使得边缘16与大气压等离子体104接触在边缘16处或者靠近边缘16产生了残留应力，如上文所提及的那样。在边缘16与大气压等离子体104接触以及添加额外热量130的步骤102和128之后，玻璃制品10所展现出的残留应力是在-100MPa至40MPa的范围内，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力。边缘16处或者靠近边缘16处的小于-100MPa的残留应力(例如，更大的压缩应力，例如-110MPa、-120MPa等)会增加玻璃制品发生翘曲的倾向性。边缘16处或者靠近边缘16处的大于40MPa的残留应力(例如，更大的拉伸应力，例如50MPa)会增加玻璃制品较为容易(例如，自发性地)发生碎裂的倾向性。
结合具有较高导热性的气体或多种气体(例如，氢气和氦气)可以实现产生残留压缩应力(负值)。例如，由氮气与氩气的组合形成的等离子体104单独来说可能在玻璃制品10的靠近边缘16处产生拉伸残留应力，而由氮气、氩气和氢气的组合形成的等离子体104可以在玻璃制品10的靠近边缘16处产生压缩残留应力。
赋予额外热量130允许边缘16以比没有额外热量可能可行的情况而言更快的速率相对于等离子体104移动106(例如，20mm/秒至100mm/秒)。边缘16所能够相对于等离子体进行移动106的速率以及残留应力可能受到用于形成大气压等离子体104的气体或多种气体的内在导热系数的限制。在没有额外热量130的情况下，当边缘16相对于等离子体104以足够高的速率移动时，即使由较高传导性的气体(例如氦气或氢气)所产生的等离子体104仍然可能在边缘16处或者边缘16附近产生拉伸而非压缩的残留应力。这是由于等离子体104在边缘16附近所产生的温度梯度所导致的。
在靠近边缘16处向玻璃制品10赋予额外热量130(在大气压等离子体104接触玻璃制品10之前的位置或者在大气压等离子体104接触玻璃制品10之后的位置)，这使得热梯度平坦化(相比于如果没有赋予额外热量130的情况而言)。图12B显示在用大气压等离子体104处理边缘16的时候不同场景的预测热梯度。在场景(a)，没有赋予额外热量130，并且等离子体104在玻璃制品10的边缘16处或者靠近边缘16产生了较为陡峭的热梯度，这会在较为快速的等离子体104处理的情况下在边缘16处或者靠近边缘16产生残留拉伸应力。在场景(b)，在等离子体接触玻璃制品10之前，靠近边缘16向玻璃制品10添加了额外热量130。在场景(c)，在等离子体104接触玻璃制品10之后，靠近边缘16向玻璃制品10添加了额外热量130。箭头表明玻璃制品10的移动106的方向。额外热量130使得热梯度平坦化。因此，额外热量130应该是降低了或者防止了在边缘16处或者边缘16附近产生残留拉伸应力，这允许更快的等离子体104处理速率。换言之，边缘16的等离子体104处理的步骤102在边缘16处或者边缘16附近诱发了残留拉伸应力，随着等离子体104处理速度的增加更是如此。然而，在等离子体104处理步骤102的同时向玻璃制品10赋予额外热量130的步骤128导致玻璃制品10在边缘16附近冷却(在边缘16冷却之后)，从而将边缘16处的残留应力从拉伸拉向中性或压缩残留应力。
此外，引导大气压等离子体104不是直接到达玻璃制品10的边缘16，而是在后角或前角，这可以改变边缘16处或者靠近边缘16的热梯度。
在实施方式中，在边缘16与大气压等离子体104接触的步骤102以及向靠近边缘16处的第一主表面12和第二主表面14中的一个或两个赋予额外热量130的步骤128之后，玻璃制品10没有经受退火过程。简而言之，实施方式中的方法100没有在边缘16的等离子体104处理之后包含玻璃制品10的退火。如所提及的那样，来自等离子体104处理步骤102的太多的残留压缩应力会导致玻璃制品10翘曲。玻璃制品10可以经过退火过程以降低残留压缩应力，但是此类退火过程对于方法100而言不是必需的。相反地，可以增加边缘16相对于等离子体104移动的速率，从而降低残留压缩应力(例如，使得压缩应力回到-100MPa至0的范围)。此外，气体的选择或者流速比可以发生变化以降低残留压缩应力。此类退火过程会是非常昂贵的，通过不使得玻璃制品10经受退火过程存在巨大的成本节约。
额外参见图13A-13B，在实施方式中，方法100还包括边缘16的研磨或激光切割步骤116。边缘16的研磨或激光切割步骤116发生在等离子体104对边缘16进行处理的步骤102之前。边缘16的研磨可以包括使用一个或多个研磨轮118，其旋转并研磨掉一部分的玻璃制品10从而形成后续在步骤102用等离子体104进行处理的边缘16。研磨轮118可以额外地向玻璃制品10添加斜切部分48(图6)。边缘16的激光切割可以包括发射激光束122的激光源120。激光束122被引导到工件124，穿透其，并允许玻璃制品10与工件124的分离，现形成边缘16。
边缘16的研磨或激光切割的步骤116通常赋予边缘16远高于110nm的表面粗糙度(Ra)，例如在一些情况下约800nm或者甚至更高。用大气压等离子体104对玻璃制品10的边缘16进行处理的步骤102使得边缘16的表面粗糙度(Ra)下降到所述的30nm至110nm的范围内。
此外，边缘16的研磨或激光切割的步骤116导致在边缘16或者斜切部分处的玻璃制品10布置有较高的颗粒24的密度。用大气压等离子体104对玻璃制品10的边缘16进行处理的步骤102使得颗粒24的密度下降到低于所述的2个颗粒每0.1平方毫米的数值。
此外，边缘16的研磨或激光切割的步骤116在边缘16处引入了向内延伸的瑕疵。那些瑕疵对玻璃制品10的边缘强度造成负面影响并且因而使得玻璃制品10更容易发生碎裂。边缘16与大气压等离子体104发生接触的步骤102降低了那些瑕疵的数量和深度。因此，边缘16与大气压等离子体104发生接触的步骤102使得制品的边缘强度增加到上述所述的数值。在步骤102之后，玻璃制品10展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布边缘强度值。
在实施方式中，在步骤126，方法100还包括使得玻璃制品10经受离子交换过程。玻璃制品10的离子交换步骤126发生在用大气压等离子体104对玻璃制品10的边缘16进行处理的步骤102之后。离子交换过程在玻璃制品10中产生了一个或多个的压缩应力的区域26a、26b。
在离子交换过程中，玻璃制品10的第一主表面12处或附近以及任选地第二主表面14处或附近的离子被具有与玻璃中存在的离子相同价态或氧化态的较大的离子替换或交换。较大的离子通常是单价金属阳离子，例如但不限于：Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Ag+、Tl+以及Cu+等。为了最优地适合进行离子交换过程的步骤126，玻璃制品10的组成(例如，硼硅酸盐玻璃组合物)包含可离子交换离子(例如，Li+或Na+)。离子尺寸的失配产生了一个或多个压缩应力的区域26a、26b，这同时抑制了裂纹形成和传播。为了使得玻璃制品10破裂，施加的应力必须使得机械缺陷具有足够的张力从而使得存在的瑕疵发生传播。如果这些瑕疵存在于离子交换层深度中，则施加的应力必须首先克服玻璃制品10的第一主表面12处的压缩应力。
离子交换过程包括将玻璃制品10浸泡在熔盐浴中，所述熔盐浴包含要与玻璃制品10中的较小离子进行交换的较大离子。除了使用浴之外，使得玻璃制品10与熔盐接触从而导致离子交换的其他方式也是可行的。在一些实施方式中，离子交换浴包含至少一种碱金属盐、基本由至少一种碱金属盐构成或者由至少一种碱金属盐构成，例如但不限于钠和钾或者其他碱金属元素的硝酸盐、硫酸盐和卤化物。在实施方式中，离子交换浴包含其他单价金属(例如，Ag或者Cu等)的盐。在实施方式中，离子交换浴是此类盐的共晶混合物或者是一种盐在第二盐中的熔融溶液。熔融盐溶液的一个非限制性例子是硝酸钾在硝酸铵中的溶液。
离子交换过程的参数包括但不限于：浴组成和温度，浸入时间或相互作用时间，玻璃在盐浴(或多个浴)中的浸入次数，多盐浴的使用，额外的步骤(例如，退火和清洗等)，它们通常由玻璃制品10的组成、玻璃制品10的第一主表面12处(以及任选地第二主表面14处)的压缩应力以及玻璃制品10通过离子交换过程所希望实现的压缩层深度所决定。例如，含碱金属的玻璃制品10的可离子交换可以通过将玻璃制品10浸入到至少一种熔融碱金属盐浴中实现。例如，此类KNO3熔盐浴的温度通常约为380℃至最高至约450℃，以及浸入时间可以是数分钟至最高至约16小时。然而，也可以采用不同于本文所述那些情况的温度和浸泡时间。此类离子交换处理通常导致具有处于压缩应力的第一主表面12(和任选地第二主表面14)的强化玻璃制品10。
如所述的那样，边缘16的研磨或激光切割的步骤116会在边缘16处引入向内延伸的瑕疵。玻璃制品10的离子交换会仅放大这些瑕疵和潜在地产生新的那些，进一步降低玻璃制品10的边缘强度并抵消经由在第一主表面12和第二主表面14处产生压缩应力的区域26a、26b所获得的任何强度益处。然而，玻璃制品10的边缘16与大气压等离子体104接触的步骤102减少了瑕疵深度，使得瑕疵更为圆化或者消除了那些瑕疵。因而后续对玻璃制品10进行离子交换的步骤126更优化地使得玻璃制品10的边缘强度增加到上文所提及的数值：700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布边缘强度值。
相比于玻璃制品10经受离子交换过程之前的减少边缘16处的向内延伸的瑕疵的其他方式，边缘16与大气压等离子体104接触的步骤102是有利的。作为用等离子体104进行处理的替代，边缘16可以进行精细抛光。然而，精细抛光更耗时，更为昂贵，并且产生的边缘强度不如根据方法100对边缘16用等离子体104进行处理那么强。
不同于对玻璃制品10的边缘16进行精整的其他方法，本文方法100是可规模化的。换言之，方法100能够处理任何尺寸的玻璃制品10的边缘16，包括较大尺寸和不常见的形状。相反地，经由其他方法(例如，精细抛光)来对边缘16进行精整可能不使用较大尺寸的玻璃制品10，并且当玻璃制品10具有不常见尺寸时，其可能更难以使得研磨轮与边缘16发生接触。
现参见图14，对玻璃制品10的边缘16进行处理的系统200包括支撑体202和第一喷头108a。支撑体202构造成对具有边缘16的玻璃制品10进行支撑。例如，支撑体202可以布置在玻璃制品10的下方，并且可以包括一个或多个抽气设备从而选择性地连接到玻璃制品10并且当用等离子体104a对边缘16进行处理的同时固定制品。第一喷头108a构造和放置成将大气压等离子体104a发射到玻璃制品10的边缘16上。如所讨论的那样，第一喷头108a可以放置成将等离子体104a垂直发射到边缘16上，如图9那样。或者，第一喷头108a可以放置成以除了垂直于边缘16之外的角度α发射等离子体104a，如图10那样。支撑体202和第一喷头108a中的一个或两个相对于另一个是可移动的。移动106实现了第一喷头108a将等离子体104a发射到边缘16的全部所需部分上。移动106的速率可以是如上文所提及的范围：20mm/秒至100mm/秒。可以使用系统200来执行方法100的步骤102。
在实施方式中，系统200包括第二喷头108b。第二喷头108b构造和放置成将大气压等离子体104b发射到玻璃制品10的边缘16上。第一喷头108a和第二喷头108b相对于彼此且相对于支撑体202放置，从而使得来自第一喷头108a的等离子体104a的热量与来自第二喷头108b的等离子体104b的热量至少部分重叠，例如如图11所示。
在实施方式中，系统200包括一个或多个热发射器132(例如，第一激光源132a、第二激光源132b)。所述一个或多个热发射器相对于支撑体202放置成将热量发射到玻璃制品10的第一主表面12和第二主表面14中的一个或两个上，位置是靠近第一喷头108a将等离子体104a发射到玻璃制品10的边缘16上的地方。如上文所讨论的那样，所述一个或多个热发射器132可以包括：激光源(例如，第一激光源132a、第二激光源132b)，灯或者构造成发射大气压等离子体104的喷头(例如，另一个喷头108)。
在实施方式中，第一喷头108a相对于支撑体202放置成以大致平行于垂直于玻璃制品10的边缘16的第一主表面12的方式发射等离子体104a。此类情况如图9和12A所示。在其他实施方式中，第一喷头108a相对于支撑体202放置从而以角度α发射等离子体104a，所述角度α是在(i)垂直于玻璃制品10的第一主表面12与(ii)垂直于玻璃制品10的边缘16之间。此类情况如图10所示。
在实施方式中，现参见图15，第一喷头108a包括狭槽204和狭槽204处的多个孔隙206。狭槽204构造成接收玻璃制品10的边缘16。边缘16插入狭槽204中。因而第一喷头108a至少部分地在第一主表面12上方延伸，绕着边缘16延伸，以及至少部分地在第二主表面14下方延伸。所述多个孔隙206放置成将等离子体104a发射到玻璃制品10的第一主表面12、边缘16和第二主表面14中的至少两个上。在实施方式中，所述多个孔隙206放置成将等离子体104a发射到第一主表面12、边缘16和第二主表面14中的全部三个上。如所示，狭槽204可以是弧形的。
实施例
实施例1：对于实施例1，根据不同方法对包含两种不同玻璃组成的样品玻璃制品的边缘进行精整。由碱性铝硅酸盐玻璃组合物制备第一组(“组1A”)的样品玻璃制品。一部分样品没有经受离子交换过程。该组中的一个样品(“样品1A1”)的边缘用#400砂砾粗研磨。另一个样品(“样品1A2”)的边缘用#400砂砾粗研磨然后用#1000砂砾精细抛光。最后一个样品(“样品1A3”)的边缘用#400砂砾粗研磨然后用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理。然后拍摄所有三个样品的扫描电子显微镜图像。图16重现了图像。图像揭示了通过粗研磨和精细抛光对边缘进行精整在边缘处留下了视觉可见的记号。然而，样品1A3的图像揭示了用大气压等离子体对边缘进行精整在边缘处没有留下视觉可见的记号且留下了视觉可见的光滑表面。
由另一种碱性铝硅酸盐玻璃组合物制备第二组(“组1B”)的样品玻璃制品。一部分样品没有经受离子交换过程。一个样品(“样品1B1”)的边缘没有以任何方式进行精整并且代表了经由激光从更大的工件刚切割下来的边缘。另一个样品(“样品1B2”)的边缘仅用由氮气和氦气产生的大气压等离子体进行精整，流速比为97:3。最后一个样品(“样品1B3”)的边缘仅用由纯氮气产生的大气压等离子体进行精整。然后拍摄所有三个样品的光学显微镜图像，并确定所有三个样品的边缘处的表面粗糙度(Ra)。图16重现了图像。用激光切割的样品1B1的图像揭示了视觉可见的粗糙表面，并且表面粗糙度(Ra)为240nm。用大气压等离子体进行处理的样品1B2的图像揭示了视觉可见的光滑表面，并且表面粗糙度(Ra)为50nm。用大气压等离子体进行处理的样品1B3的图像揭示了视觉可见的光滑表面，并且表面粗糙度(Ra)为40nm。
然后，一部分的样品1A2和样品1A3经过离子交换过程以产生与样品的第一主表面和第二主表面毗邻的压缩应力区域。然后，经离子交换的样品经受如本文所述的根据ASTMC158的4点挠曲测试，以确定每个样品的挠曲应力。然后，准备威布尔图。图17重现了威布尔图。威布尔图揭示了样品1A2(经研磨和抛光，但是未经等离子体处理)的B10值为611MPa，而样品1A3(经研磨和等离子体处理)的B10值为722MPa。因而，样品1A3(经研磨和等离子体处理)的B10值比样品1A2(经研磨和抛光，但是未经等离子体处理)的B10值强了26％。根据本公开内容用大气压等离子体对玻璃制品的边缘进行处理增加了玻璃制品的边缘强度。
然后，一部分的样品1B1、样品1B2和样品1B3经过离子交换过程以产生与样品的第一主表面和第二主表面毗邻的压缩应力区域。然后，经离子交换的样品经受如本文所述的根据ASTM C158的4点挠曲测试，以确定每个样品的边缘强度。然后，准备威布尔图。图18重现了威布尔图。威布尔图揭示了样品1B1(激光切割，未经边缘处理)的B10值为563MPa，而样品1B2(等离子体处理)的B10值为766MPa，以及样品1B3(等离子体处理)的B10值为792MPa。因而，样品1B2(等离子体处理)的B10值比样品1B1(激光切割，未经边缘处理)的B10值强了36％。因而，样品1B3(等离子体处理)的B10值比样品1B1(激光切割，未经边缘处理)的B10值强了41％。根据本公开内容用大气压等离子体对玻璃制品的边缘进行处理增加了玻璃制品的边缘强度。大气压等离子体降低了在进行离子交换过程之前边缘处存在的瑕疵的尺寸和使得瑕疵圆化。实施例1的所有样品都具有1.1mm的厚度。
实施例2：对于实施例2，制备具有碱性铝硅酸盐玻璃组成的玻璃制品的样品，分别具有1.1mm的厚度。对于样品2A，边缘用#400砂砾轮粗研磨。对于样品2B，边缘进行粗研磨然后用#1000砂砾轮精细抛光。对于样品2C，边缘进行粗研磨，然后精细抛光，然后用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理。使用光学显微镜拍摄每个样品的边缘图像，并确定边缘处的表面粗糙度(Ra)。图19重现了每个样品的图像，并且确定了表面粗糙度(Ra)。如图像所揭示的那样，样品2A(粗研磨)和样品2B(粗研磨和精细抛光)具有边缘处视觉可见的粗糙表面，表面粗糙度(Ra)分别为610nm以及410nm至450nm。然而，样品2C(粗研磨，精细抛光，以及等离子体处理)具有边缘处视觉可见的光滑表面，表面粗糙度小于100nm。为了实现低于100nm的此类表面粗糙度(Ra)，会需要用#3000砂砾轮和#5000砂砾轮进行多次额外精细抛光步骤。此外，在肉眼观察且不使用显微镜的情况下，样品2C的边缘是透明的，而样品2A和2B的边缘是模糊且不透明的。
实施例3：对于实施例3，制备样品3A-3C。在粗研磨之后进行精细抛光，样品3A的边缘经过精整并且产生了第一斜切部分和第二斜切部分。本公开内容的大气压等离子体对样品3B和3C的边缘进行了精整并且产生了第一斜切部分和第二斜切部分。拍摄每个样品的经操控表面的光学显微镜图像。此外，准备了每个样品的横截面并拍摄了横截面图像。图20重现了图像。图像揭示了样品3B和3C具有比样品3A更为视觉可见光滑的表面。此外，样品3A和3C的横截面图像揭示了大气压等离子体所产生的斜切部分具有与通过粗研磨之后精细抛光所产生的斜切近乎相同的几何形貌。样品3B和3C的横截面图像揭示了取决于等离子体条件和等离子体相对于样品的位置，大气压等离子体可以产生具有不同几何形貌的斜切部分。例如，更高的能力和更强的等离子体流可以产生具有更为圆化几何形貌的斜切部分(例如，样品3B)。样品3A-3C分别具有1.3mm的厚度。
实施例4：对于实施例4，制备玻璃制品的两个样品(样品4A和样品4B)。然后，这两个样品的边缘都用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理。样品4A用由气体流动比为83:17的氮气和氩气形成的大气压等离子体进行处理。样品4B用由气体流动比为77:16:7的氮气、氩气和氢气形成的大气压等离子体进行处理。在与等离子体接触之后的0秒至0.5秒的冷却过程期间测量每个样品的靠近边缘处的热分布，以及拍摄可以确定边缘处或靠近边缘处的残留应力分布的Polscope(偏振光显微镜)图像。图21A和21B重现了热分布、图像以及残留应力分布。对比热分布，揭示了样品4B在靠近边缘的表面处比样品4A冷却得略微更快，但是在远离边缘处冷却得比样品4A更慢。因此，与部分由氢气形成的等离子体接触的样品4B在0.5秒之后具有比样品4A更为均匀的温度分布。预期样品4A的不均匀温度分布会根据等式应力＝E*CTE*ΔT产生大的拉伸应力，式中，E是玻璃制品的弹性模量，CTE是玻璃制品的热膨胀系数，以及ΔT是边缘的表面与从边缘进入到样品中1-2mm之间的温差。样品4A的Poloscope图像证实了该推断，等离子体处理导致对于残留应力而言相对于0的最大偏差为+48MPa(拉伸)。相反地，样品4B的Poloscope图像揭示了相对于0为-63MPa的最大偏差(压缩)。
实施例5：对于实施例5，确定作为(i)用于形成等离子体的气体，(ii)所用气体的流速比，以及(iii)边缘相对于等离子体移动的速度的函数的等离子体处理过程期间在边缘处或者边缘附近产生的残留压缩应力相对于0的最大偏差。对于一组样品(样品5A)，由氢气与氮气的组合产生等离子体。对于另一组样品(样品5B)，由氦气与氮气的组合产生等离子体。流速比使用1％、2％、3％、6％和7％的氢气或氦气(视可能的情况而定)，余量为氮气。第三组样品(样品5C)采用100％氮气。速度范围是2mm/秒至7mm/秒。没有在靠近边缘处向玻璃赋予额外加热。结果如图22图示性重现。所有样品具有0.5mm厚度，并且是相同的碱土硼铝硅酸盐玻璃。结果揭示了无论等离子体是否部分由较高传导性的气体(例如，氦气或氢气)形成，随着等离子体处理的速度增加，玻璃制品由于残留拉伸应力发生开裂的倾向性变高。等离子体处理的速率越快，则从边缘进入到样品中的热梯度越大，并且因而具有更高程度的残留拉伸应力。
实施例6：对于实施例6，使用计算机建模来确定玻璃制品的边缘处的等离子体处理会产生的玻璃制品内的热梯度与等离子体处理相对于边缘的角度的函数关系。考虑两种场景。对于每种场景，玻璃制品建模为边缘面朝上以及喷头将等离子体向下引导到边缘。在喷头不是朝向玻璃制品的第一主表面或第二主表面枢转的情况下，喷头放置成垂直于边缘引导等离子体水平。对于场景6A，喷头放置成以相对于边缘成直角引导等离子体：在深度和水平而言都是直接位于边缘。对于场景6B，喷头放置成以偏离水平的角度将等离子体引导到边缘。图23图示性重现了计算机获得的热分布。相比于场景6A而言，场景6B产生了从边缘向内进入到玻璃制品中的更为均匀的热梯度。
实施例7：对于实施例7，制备同一组成的玻璃制品的样品。一个样品(样品7A)的边缘经过火焰精整处理，火焰直接垂直于边缘(没有相对于第一主表面或第二主表面的倾斜)。另一组样品(样品7B-7D)的边缘用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理，等离子体同样直接垂直于边缘(没有相对于第一主表面或第二主表面的倾斜)。用于形成样品7B-7D的气体(或多种气体)是变化的，样品7B采用氦气和氮气，样品7C仅采用氮气，而样品7D采用氦气和氮气。最后一个样品(样品7E)的边缘用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理，等离子体是倾斜的从而接触了样品的第一主表面和边缘这两者。样品7E的等离子体是由氦气和氮气形成的。然后，对于每个样品，确定残留应力与距离边缘的距离的函数关系。图24重现了相对于样品的等离子体取向以及确定的残留应力结果。
对于样品7A(用火焰而不是等离子体进行处理)，在边缘处以及到达距离边缘至少2000μm的距离处的残留应力完全是拉伸的，如图24的图形所揭示的那样。残留压缩应力中没有尖峰，从边缘表面到进入玻璃制品中1500μm左右仅相对恒定的拉伸应力。此类残留拉伸应力通常需要在火焰处理之后进行退火或猝冷以消除拉伸应力。
对于样品7B-7E(用等离子体进行处理)，确定的残留应力图形揭示了在边缘表面处存在的压缩应力中的尖峰。注意的是，边缘的表面存在于图25的x轴上的约500μm处。更具体来说，对于样品B-E(全都用等离子体进行处理)，边缘处以及到达至少100μm距离处的残留应力是压缩(例如，图24的图形上为负值)。此外，对于所有的样品7B-E，如图24所图示的那样，作为从边缘进入到玻璃制品中的距离的函数的残留应力具有斜率。例如，对于样品7D，开始于玻璃制品的边缘处(在图上表示为x轴上的约500μm处)的残留应力为0，然后在从边缘进入到玻璃制品中约100μm内尖峰化到约-65MPa(压缩应力)。成为压缩应力的该尖峰具有斜率。斜率可以量化为约-65MPa/100μm或者约-0.65MPa/μm。则该斜率的绝对值是0.65MPa/μm，并且斜率是朝向更大的压缩应力。类似地，其余的经等离子体处理的样品(样品7B、7C和7E)全都具有残留压缩应力中的类似尖峰，其存在于从边缘到进入玻璃制品中距离边缘至少100μm中。尖峰的斜率全都是至少-20MPa/100μm或者约-0.2MPa/μm。换言之，尖峰的斜率具有0.2MPa/μm或更大的绝对值，以及斜率处于更大压缩应力的方向。如果样品后续进行退火，则斜率会变小。
对于样品7C和7D，相对于0的最大偏差是约-45MPa和-65MPa的残留应力值(分别是压缩应力)，存在于样品内非常靠近边缘：从边缘到进入到样品中约100μm的深度，作为残留压缩应力中的尖峰的一部分。对于样品7E，相对于0的最大偏差是约20MPa的残留应力值(拉伸)，存在于距离边缘约800μm处，但是压缩应力尖峰确实存在于边缘处和进入到距离边缘约100μm的深度内。对于样品7B，相对于0的最大偏差是存在于距离边缘约200μm处的约20MPa的残留应力值(拉伸)或者存在于非常靠近边缘处的作为压缩应力尖峰的一部分的-20MPa(压缩)应力。对于所有的样品7B-7D，在距离边缘约600μm之后残留应力消散，值徘徊在0左右(-或+5MPa)。
实施例8：对于实施例8，制备具有碱土铝硼硅酸盐玻璃组成的玻璃制品的样品。然后，样品的边缘用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理。对于样品8A1和8A2，由氢气和氮气产生等离子体。样品8A1与样品8A2之间的差异在于边缘相对于等离子体移动的速度，样品8A2更快。对于样品8B1和8B2，由氦气和氮气产生等离子体。样品8B1与样品8B2之间的差异在于边缘相对于等离子体移动的速度，样品8B2更快。然后，每个样品经过二次离子质谱来确定各种元素作为相对于边缘的位置的函数关系的原子密度。图25A重现了样品8A的结果，而图25B则是样品8B的。每个元素的y轴是相同的：每立方米厘米的原子数。每种元素的x轴是相同的：相对于边缘的距离(单位为nm)。还测试且记录了未经处理的样品，作为对照样。
图形揭示了用大气压等离子处理边缘只会最低程度地改变玻璃制品的组成，并且无论发生什么改变(例如，对于使用氢气等离子体的样品8A1-2的Mg、Ca、Al和Sr)发生在距离边缘的25nm内左右。唯一例外看上去是硼的消耗，其发生在当样品8B1-2部分使用氦气来等离子体时。无论等离子体处理的速度较快或较慢，不造成明显差异。
实施例9：对于实施例9，制备铝硼硅酸盐不含碱性玻璃的样品(样品9A和样品9B)。样品厚度为98.62μm(0.09862mm)。样品划线并从更大的工件分离。样品9A的边缘未经处理。拍摄样品9A的光学显微镜图像，包括横截面图和立面图。图26重现了图像，横截面图位于左上，而立面图位于左下。来自于为了获得样品9A而进行划线的瑕疵在立面图(左下)是视觉明显的。
相反地，样品9B的边缘用根据本公开内容的大气压等离子体进行处理。在等离子体处理之后，同样拍摄且在图26中重现了样品9B的图像。样品9B的立面图显示边缘的等离子体处理消除了样品9A的图像中明显的来自于划线的瑕疵。这个实施例进一步证实了大气压等离子体可以去除厚度约为0.1mm或更薄的较小的玻璃制品的边缘处的瑕疵。
实施例10：对于实施例10，从铝硼硅酸盐不含碱性玻璃的同一工件获得5个样品(样品10A-10E)，所有样品的厚度都是0.1mm。样品10A维持为对照样，并且其边缘没有用大气压等离子体进行处理。样品10B-10E的边缘分别在不同条件下用大气压等离子体进行处理，如下表1所述。样品10B-10E中的每一个的等离子体是由氮气、氩气和氢气产生的，总流速为35slm，如第二行所述，并且仅一次扫描通过。第三行中陈述了形成等离子体的气体的相对流动比。例如，对样品10B的边缘进行处理的等离子体是由氮气、氩气和氢气形成的，流速比分别为90:3:7。第四栏中陈述了产生用于每个样品的等离子体的功率。例如，产生对样品10B的边缘进行处理的等离子体的功率为470W。每个样品的等离子体处理的扫描速度如第五行所述。例如，用相对于边缘以20mm/秒的速率移动的等离子体处理样品10B的边缘。传递等离子体的喷头与样品边缘之间的间隙距离如第六行所述。例如，样品10B的等离子体处理的间隙距离为9mm。
表1
在等离子体处理之后，使用扫描电子显微镜来拍摄每个样品的边缘的图像。图27A重现了样品图像，样品10A(对照样)的边缘图像重现在左上方，样品10B(等离子体处理)的边缘图像重现在右上方，以及样品10C(等离子体处理)的边缘图像重现在底部。来自于为了获得样品10A的分离过程的瑕疵是视觉可见的。在样品10B的边缘的图像中，瑕疵没有那么视觉可见，表明等离子体处理弱化或者去除了此类瑕疵并且降低了表面粗糙度。最后，样品10C的边缘的图像中的瑕疵是无法察觉到的，表明等离子体处理可以消除边缘处的瑕疵并且留下没有视觉可见表面粗糙度的边缘。
接着，每个样品经受2点弯曲测试。准备威布尔分布图。图27B重现了图形。每个样品的B10值重现在上表1的最后那行中。没有等离子体处理过边缘的对照样品10A具有198MPa的B10值，而经过等离子体处理的样品10B-10E全都具有大于300MPa的B10值，样品10C的B10值为468MPa。

Claims (46)

1.一种玻璃制品，其包括：
第一主表面；
面朝的方向大体上与第一主表面相反的第二主表面；
第一主表面与第二主表面之间的0.095mm至3.5mm范围内的厚度；以及
从第一主表面过渡到第二主表面的边缘；
其中，边缘展现出30nm至110nm范围内的表面粗糙度(Ra)，
其中，边缘上的颗粒密度是小于2个颗粒每0.1平方毫米，
其中，玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0而言-100MPa至40MPa范围内的最大偏差的残留应力，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力；以及
其中，满足以下条件之一：
(i)玻璃制品还包括与第一主表面和第二主表面中的一个或多个毗邻的一个或多个压缩应力区域，以及在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值；或者
(ii)玻璃制品不含压缩应力区域，以及在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其还包括：
与第一主表面和第二主表面中的一个或多个毗邻的一个或多个压缩应力区域，
其中，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值。
3.如权利要求1所述的玻璃制品，其中：
玻璃制品不含压缩应力区域，以及
在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃制品，其中：
第一主表面和第二主表面分别包括非平坦部分。
5.如权利要求1-4中任一项所述的玻璃制品，其中：
玻璃制品是是交通工具内部或者消费者电子装置的组件。
6.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃制品，其中：
玻璃制品选自下组：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐不含碱性玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、高纯度熔凝二氧化硅、含碱性玻璃、包含一种或多种稀土氧化物的玻璃、非硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼铝酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、钒酸盐玻璃以及玻璃陶瓷。
7.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃制品，其还包括：
在边缘与第一主表面之间过渡的斜切部分。
8.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃制品，其中：
边缘提供了从第一主表面到第二主表面的完全弯曲的过渡。
9.如权利要求1-8中任一项所述的玻璃制品，其中：
在边缘处或者靠近边缘处的相对于0残留应力的最大偏差布置在玻璃制品内距离边缘1000μm内的位置处；以及
在距离边缘1800μm位置且进一步深入玻璃制品中的玻璃制品内的残留应力是-5MPa至5MPa的范围内。
10.如权利要求1-9中任一项所述的玻璃制品，其中：
边缘处以及达到玻璃制品内距离边缘至少为100μm的距离的残留应力是压缩。
11.如权利要求1-10中任一项所述的玻璃制品，其中：
作为从边缘进入到玻璃制品中的距离的函数的残留应力具有斜率，
至少一部分的斜率具有0.2MPa/m或更大的绝对值，以及
该部分的斜率指向更大的压缩应力。
12.如权利要求11所述的玻璃制品，其中：
该部分的斜率存在于从边缘进入到玻璃制品中的100μm内。
13.如权利要求1-12中任一项所述的玻璃制品，其中：
Mg、Ca、Al和Sr中的一个或多个的单位体积的原子数量在从距离边缘为30nm到距离边缘为200nm的玻璃制品内的所有位置处是基本恒定的。
14.如权利要求1-13中任一项所述的玻璃制品，其中：
玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0而言-70MPa至-20MPa范围内的最大偏差的残留应力，其中，负值是压缩应力。
15.如权利要求1-14中任一项所述的玻璃制品，其中：
玻璃制品未经退火过程。
16.一种对玻璃制品进行处理的方法，其包括：
在用由气体产生的大气压等离子体接触玻璃制品的边缘的同时使得玻璃制品与大气压等离子体中的至少一个相对于另一个移动；以及
在玻璃制品的边缘接触大气压等离子体的同时，靠近玻璃制品的边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或两个赋予额外热量。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括：
在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之前，对边缘进行研磨或激光切割。
18.如权利要求16-17中任一项所述的方法，其还包括：
在边缘与大气压等离子体接触之后，使得玻璃制品经受离子交换过程，导致玻璃制品内的一个或多个压缩应力区域。
19.如权利要求18所述的方法，其中：
在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之后以及在玻璃制品经受离子交换过程之后，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出700MPa至900MPa范围内的B10威布尔分布挠曲应力值。
20.如权利要求16-19中任一项所述的方法，其中，
在玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触之后，在经受根据ASTM C158的4点挠曲测试之后，玻璃制品展现出大于或等于300MPa的B10威布尔分布挠曲应力值。
21.如权利要求16-20中任一项所述的方法，其中，
采用激光、热灯或者第二大气压等离子体来赋予额外热量。
22.如权利要求16-21中任一项所述的方法，其中，
在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，玻璃制品在边缘处或者靠近边缘处展现出相对于0而言-80MPa至40MPa范围内的最大偏差的残留应力，其中，负值是压缩应力而正值是拉伸应力。
23.如权利要求16-22中任一项所述的方法，其中，
由氮气、压缩干燥空气气体、氦气、氩气和氢气中的一种或多种产生大气压等离子体。
24.如权利要求16-23中任一项所述的方法，其中，
大气压等离子体与边缘的接触是除了垂直于边缘以外的角度。
25.如权利要求16-24中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了从边缘过渡到第一主表面的第一斜切部分。
26.如权利要求16-24中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了：(i)从边缘过渡到第一主表面的第一斜切部分，以及(ii)从边缘过渡到第二主表面的第二斜切部分。
27.如权利要求16-26中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触产生了边缘处的弯曲表面。
28.如权利要求16-27中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品的边缘与大气压等离子体的接触包括使得边缘与不止一种大气压等离子体同时接触从而通过任意两个相邻等离子体喷射所产生的热是至少部分重叠的。
29.如权利要求16-28中任一项所述的方法，其中，
第一主表面和第二主表面分别包括非平坦部分。
30.如权利要求16-29中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品选自下组：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐不含碱性玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、碱土铝硼硅酸盐玻璃、高纯度熔凝二氧化硅、含碱性玻璃、包含一种或多种稀土氧化物的玻璃、非硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硼铝酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、钒酸盐玻璃以及玻璃陶瓷。
31.如权利要求16-30中任一项所述的方法，其中，
在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，边缘展现出30nm至110nm范围内的表面粗糙度(Ra)。
32.如权利要求16-31中任一项所述的方法，其中，
在边缘与大气压等离子体接触之后以及在向玻璃制品赋予额外热量之后，玻璃制品还包括边缘上的颗粒，以及
边缘上的颗粒密度是小于2个颗粒每0.1平方毫米。
33.如权利要求16-32中任一项所述的方法，其中，
玻璃制品包括0.095mm至3.5mm的厚度。
34.如权利要求16-33中任一项所述的方法，其中，
所述的玻璃制品和大气压等离子体中的至少一个相对于另一个的移动的速度是20mm/秒至200mm/秒。
35.如权利要求16-33中任一项所述的方法，其中，
所述的玻璃制品和大气压等离子体中的至少一个相对于另一个的移动的速度是大于或等于20mm/秒。
36.如权利要求16-35中任一项所述的方法，其中，
在边缘与大气压等离子体接触以及靠近边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或多个赋予额外热量之后，玻璃制品没有经受退火过程。
37.如权利要求16-36中任一项所述的方法，其中，
靠近边缘向第一主表面和第二主表面中的一个或多个赋予额外热量的同时使得玻璃制品的边缘与大气压等离子体接触导致边缘处或者靠近边缘处的残留拉伸应力转变为没有残留应力或者残留压缩应力。
38.一种对玻璃制品的边缘进行处理的系统，其包括：
支撑体，其构造成对具有边缘的玻璃制品进行支撑；以及
第一喷头，其构造且放置成将大气压等离子体发射到玻璃制品的边缘上；
其中，支撑体和第一喷头中的一个或两个相对于另一个是可移动的。
39.如权利要求38所述的系统，其还包括：
第二喷头，其构造且放置成将大气压等离子体发射到玻璃制品的边缘上，来自第一喷头的等离子体的热量与来自第二喷头的等离子体的热量是至少部分重叠的。
40.如权利要求38-39中任一项所述的系统，其还包括：
一个或多个热发射器，其相对于支撑体放置成将热量发射到玻璃制品的第一主表面和第二主表面中的一个或两个上，位置是靠近第一热量将等离子体发射到玻璃制品的边缘上的地方。
41.如权利要求40所述的系统，其中：
所述一个或多热发射器包括以下一种或多种：激光源、灯或者构造成发射大气压等离子体的喷头。
42.如权利要求38-41中任一项所述的系统，其中：
第一喷头相对于支撑体放置从而发射大致垂直于玻璃制品的边缘的等离子体。
43.如权利要求38-41中任一项所述的系统，其中：
第一喷头相对于支撑体放置从而以如下角度发射等离子体，所述角度是在(i)垂直于玻璃制品的第一主表面与(ii)垂直于玻璃制品的边缘之间。
44.如权利要求38-43中任一项所述的系统，其中：
第一喷头包括：(i)构造成接收玻璃制品的边缘的槽；以及(ii)槽处的多个孔隙，其放置成将等离子体发射到玻璃制品的第一主表面、玻璃制品的边缘和玻璃制品的第二主表面中的至少两个上。
45.如权利要求44所述的系统，其中：
第一喷头的槽是弧形的。
46.如权利要求38-45中任一项所述的系统，其中：
支撑体和第一大气压等离子体发射器中的一个或两个相对于另一个的是看移动的，速率是大于或等于20mm/秒。
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