DE202021105927U1

DE202021105927U1 - Gehärtetes Sicherheitsglas mit einer Zugspannungszone mit geringer Änderungsamplitude und Anwendung

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Publication number: DE202021105927U1
Application number: DE202021105927.3U
Authority: DE
Original assignee: Chongqing Aureavia Hi Tech Glass Co Ltd
Current assignee: Chongqing Aureavia Hi Tech Glass Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2031-10-30
Also published as: JP2023138592A; US20220135474A1; JP7327827B2; CN112592056A; JP2022074109A; KR20220058459A; EP4001231A3; JP2023138593A; EP4001231A2

Abstract

Chemisch gehärtetes Glas, wobei dessen Spannungsverteilung in einem Bereich von 0,45-0,85 mm die folgenden Bedingungen erfüllt:
die Spannungskurve liegt im folgenden Log-PI-Funktionsbereich,
die obere Grenze Fmax der Druckspannung entspricht der Formel (1):

Fmax = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))

wobei Fmax den maximalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt;
der Wert von b -81, der Wert von a 1,11 * 107, w 1,985, der Wert von c - 60,64, x die Tiefe eines Spannungspunkts, die Einheit Mikrometer und PI
die rückgemeldete nummerische Konstante 3,14159265358979 ist,
die untere Grenze Fmin der Druckspannung entspricht der Formel (2):

Fmin = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))

wobei Fmin den minimalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt;
der Wert von b -120,94, der Wert von a 1,11*107, w 1,3, der Wert von c - 72,64, x die Tiefe des Spannungspunkts und die Einheit Mikrometer ist, wobei sich die Tiefe des Spannungspunkts auf die Tiefe von der Oberfläche des Glases bis zur Mitte des Glases bezieht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein gehärtetes Sicherheitsglas mit einer Zugspannungszone mit geringer Änderungsamplitude, wobei die Änderungsgeschwindigkeit der Zugspannungszone eines Glassubstrats sanft und allmählich und die Anstiegsamplitude klein ist, so dass die Zugspannungszone die Sicherheit aufweist und die Stabilität des Glases im Verwendungsprozess erhalten bleiben kann. Die vorliegende Erfindung ist für elektronische Anzeigegeräte geeignet, insbesondere geeignet für den Bereich des Abdeckplattenschutzes von elektronischen Anzeigegeräten.
STAND DER TECHNIK
Bei chemisch gehärtetem Glas wird ein Hochtemperatur-Ionenaustauschprozess verwendet, wobei große Alkalimetallionen in dem Hochtemperaturschmelzsalz kleine Alkalimetallionen im Glas ersetzen, so dass eine Volumendifferenz der Austauschionen erzeugt wird, und wobei eine Zugspannung von hoch zu niedrig auf einer bestimmten Oberflächenschicht des Glases erzeugt wird, um die Ausdehnung von Glasmikrorissen zu verhindern und zu verzögern, auf die Weise wird der Zweck der Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Glases erreicht.
Die Zugspannungszone des chemisch gehärteten Glases beeinflusst die Stabilität des Glases, und die Zugspannungszone wirkt im Glas als Unterstützung für Glasrisse, wenn ein Stoß auf das Glas ausgeübt wird, wenn der Änderungsgrad groß ist, kann das Glas bei geringer Stoßbelastung leicht brechen, und die Festigkeitsstabilität des Glases wird beeinträchtigt. Dies führt zu einer Instabilität der Produkteigenschaften des Glases und zu Schwierigkeiten bei der Massenproduktion, was die Erfahrungen der Kunden ernsthaft beeinträchtigt.
Andererseits werden derzeit ein Festigkeitsstandard und ein Sicherheitsverfahren für chemisch gehärtetes Glas nicht durch ein geeignetes Verfahren beurteilt, und manchmal stehen der Festigkeitsstandard und das Sicherheitsverfahren in einer widersprüchlichen Beziehung. Wenn es einseitig erfordert wird, den Verstärkungsgrad des Glases zu erhöhen, wird der Tragbereich des Glases wahrscheinlich überschritten, was zur Unsicherheit des Glases führt. Darüber hinaus wird der optimale Spannungszustand verfehlt, um die Eigenschaften des Glases auszuüben. Manchmal ist der Verstärkungsgrad unzureichend und die Glasfestigkeit kann nicht durch Ausüben des Grenzbereichs der Festigkeitseigenschaften des Glases verbessert werden.
Wenn die Struktur des Glases nicht stark ist und die Zugspannung zu groß ist, kann das chemisch gehärtete Glas bei leichten Stößen leicht explosionsartig brechen, und es kann sogar ein Selbstexplosionsphänomen auftreten. Dadurch werden die Produktzuverlässigkeit und die persönliche Sicherheit ernsthaft beeinträchtigt. Die Zugspannung und die Druckspannung stehen jedoch in einer symbiotischen Beziehung, das chemisch gehärtete Glas muss eine gewisse Druckspannung aufweisen, um eine hohe mechanische Festigkeit zu erhalten, deshalb ist die innere Zugspannung unvermeidbar, jedoch kann sich die innere Spannung durch die Verteilung der inneren Spannung in einem optimalen Zustand befinden.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die bestehenden Probleme im Stand der Technik bestehen darin, dass bestehendes chemisch gehärtetes Glas nicht gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und eine mäßige Zugspannung aufweisen kann, so dass die Probleme mit einer unzureichenden Festigkeitsstabilität, eines unzureichenden Verstärkungsgrades und einer leichten Explosionsrissbildung usw. bestehen.
Um die obigen technischen Probleme zu lindern oder gar (teilweise) zu lösen, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein gehärtetes Sicherheitsglas mit einer Zugspannungszone mit geringer Änderungsamplitude zur Verfügung zu stellen. Die tiefe Druckspannungszone des Glases weist eine hohe Spannung auf, was die Anti-Fall-Leistung wirksam verbessern kann, und die Zugspannungszone weist eine relativ geringe Änderungsamplitude und eine ziemlich hohe Stabilität und Sicherheit auf. Die bessere mechanische Festigkeit, insbesondere die Anti-Fall-Leistung des Glases kann besser und sicherer ausgeübt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden und damit weitere Ausführungsvarianten angeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
Zur Lösung trägt ein chemisch gehärtetes Glas bei, wobei seine Spannungsverteilung in einem Bereich von 0,45-0,85 mm die folgenden Bedingungen erfüllt:

die Spannungskurve liegt im folgenden Log-PI-Funktionsbereich,
die obere Grenze Fmax der Druckspannung entspricht der Formel (1): $Fmax = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmax den maximalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b -81, der Wert von a 1,11*107, w 1,985, der Wert von c -60,64, x die Tiefe eines Spannungspunkts, die Einheit Mikrometer und PI die rückgemeldete nummerische Konstante 3,14159265358979 ist,
die untere Grenze Fmin der Druckspannung entspricht der Formel (2): $Fmin = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmin den minimalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b - 120,94, der Wert von a 1,11*107, w 1,3, der Wert von c -72,64, x die Tiefe des Spannungspunkts und die Einheit Mikrometer ist,
wobei sich die Tiefe des Spannungspunkts auf die Tiefe von der Oberfläche des Glases bis zur Mitte des Glases bezieht.

Gemäß einem weiteren Aspekt trägt zur Lösung ein chemisch gehärtetes Glas bei, wobei seine Spannungsverteilung die folgenden Bedingungen erfüllt:

das chemisch gehärtete Glas die Spannungsverteilung mit den folgenden Eigenschaften aufweist: eine erste Spannungszone und eine zweite Spannungszone sind enthalten, wobei die erste Spannungszone eine Druckspannungszone ist und die zweite Spannungszone eine Zugspannungszone ist,
wobei eine erste Teilzone in der ersten Spannungszone den folgenden Spannungsbereich aufweist, dass der Mindestwert des Spannungsdifferenzwerts bei einer Glasdicke t in einem Bereich von 0-10 Mikrometer größer als 1 MPa, bevorzugt größer als 5 MPa und weiter bevorzugt größer als 10 MPa ist und der Maximalwert kleiner als 100 MPa ist, wobei der Spannungsdifferenzwert ein Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung (CS) bei den letzten 0,5 Mikrometern ist; und wobei sich eine zweite Teilzone der ersten Spannungszone auf eine Zone von 0,03 T bis DOL-0-1 und eine Zone von DOL-0-2 bis 0,97 T der Glasdicke bezieht, und wobei der Spannungsdifferenzwert der Zone zwischen 0,4 MPa und 5 MPa, bevorzugt zwischen 0,5 MPa und 3,5 MPa liegt;
und wobei der Druckdifferenzwert der zweiten Spannungszone kleiner als der der ersten Spannungszone ist; und wobei die zweite Spannungszone eine erste Teilzone aufweist, und wobei sich die erste Teilzone auf ein Zone von DOL-0-1 bis 0,4T und 0,6T bis DOL-0-2 bezieht, und wobei der Spannungsdifferenzwert der Zone kleiner als 1 MPa, bevorzugt kleiner als 0,8 MPa und weiter bevorzugt kleiner als 0,5 MPa ist; und wobei die zweite Spannungszone ferner eine zweite Teilzone aufweist, die einen Bereich von 0,4 T-0,6T hat, und wobei der Spannungsdifferenzwert der zweiten Teilzone kleiner als 0,2 MPa und bevorzugt kleiner als 0,1 MPa ist;
und wobei das CT-LD der Probe größer als 35000 MPa ist und bevorzugt zwischen einem Markierungsbandschwellenwert und einem Verzweigungsschwellenwert liegt.

Bevorzugt enthalten die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases Oxide in folgenden Anteilen in Mol-%:

Zusammensetzung Mol-%

SiO₂ 55%-75%

Al₂O₃ 8%-22%

B₂O₃ 0%-5%

P₂O₃ 0%-5%

MgO 1%-8%

ZnO 0-2%

ZrO₂ 0-2%

TiO₂ 0-2%

Na₂O 0%-5%

Li₂O 4%-13%

K₂O 0-5%

SnO₂ 0.1%-2%.
Bevorzugt enthalten die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases Oxide in folgenden Anteilen in Mol-%:

Zusammensetzung Mol-%

SiO₂ 61-70%

Al₂O₃ 10-19%

B₂O₃ 0%

P₂O₃ 0%

MgO 2-6%

ZnO 0-1%

ZrO₂ 0.5-1%

TiO₂ 0.5-1%

Na₂O 2-5%

Li₂O 5.5-12%

K₂O 1-2.8%

SnO₂ 0.1-0.4%.
Bevorzugt beträgt der prozentuale Gesamtgehalt an SiO₂ und Al₂O₃ in dem chemisch gehärteten Glas mehr als 80 Mol-%;

oder der Gehalt an Na₂O beträgt 1,5%-5% in Mol-%;
oder der Gehalt an Li₂O beträgt 5,5%-12% in Mol-% und weiter bevorzugt 8%-12%;
oder der Gehalt an Na₂O+Li2O beträgt 7%-18% in Mol-% und bevorzugt 10,5%-14%;
oder der Gehalt an MgO beträgt 2%-7,5% in Mol-% und weiter bevorzugt 2,5%-5%.

Bevorzugt enthalten die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases weiterhin Zinnoxid und/oder Natriumchlorid als Klärungsmittel, bevorzugt überschreiten die Gehalte des Zinnoxids und des Natriumchlorids 1 Mol-% nicht, und weiter bevorzugt betragen die Gehalte 0,4-1 Mol-%.
Bevorzugt liegt die Vickers-Härte des chemisch gehärteten Glases unter den Bedingungen, dass die Belastung 300 g beträgt und der Druck 10 s lang gehalten wird, zwischen 600 kgf/mm² und 630 kgf/mm².
Bevorzugt beträgt der Young-Modul des chemisch gehärteten Glases 80 Gpa oder mehr. Bevorzugt beträgt die Atompackungsdichte des chemisch gehärteten Glases größer als 0,531.
Bevorzugt beträgt die Dielektrizitätskonstante des chemisch gehärteten Glases 5,5-7,5.
Bevorzugt beträgt der Verzweigungsschwellenwert des chemisch gehärteten Glases 60% oder mehr von CT-LDmax des chemisch gehärteten Glases oder der Markierungsbandschwellenwert beträgt 50% oder mehr von CT-LDmax des chemisch gehärteten Glases.
Bevorzugt beträgt das Skalierungsverhältnis des chemisch gehärteten Glases 80% oder mehr des gesamten Skalierungsverhältnisses.
Bevorzugt liegt die Zugspannungsliniendichte CT-LD des chemisch gehärteten Glases zwischen 30000 MPa/mm und 60000 MPa/mm und bevorzugt zwischen 35000 MPa/mm und 50000 MPa/mm.
Bevorzugt erfüllt CS-30 des chemisch gehärteten Glases die folgende Formel: CS-30=a*exp(-T/b)+c,
wobei CS-30 eine Druckspannung der Tiefe ist, die von der Oberfläche des gehärteten Glases um 30 Mikrometer entfernt ist;
und wobei a -485, b 0,5 und c 278+ (+40/T² oder -40T²) ist; und wobei T die Dicke des gehärteten Glases mit der Einheit mm ist.
Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für ein hier offenbartes chemisch gehärtetes Glas angegeben, wobei das chemisch gehärtete Glas durch ein Einzelschritt-Verstärkungsverfahren oder ein Mehrschritt-Verstärkungsverfahren hergestellt wird.
Ein Herstellungsverfahren des chemisch gehärteten Glases kann umfassen, dass ein Salzbad von NaNO₃ und KNO₃ in dem Einzelschritt-Verstärkungsverfahren verwendet wird, und wobei der Massengehalt von KNO₃ in der Mischung 30-95 Gew.-% und bevorzugt 80-90 Gew.-% beträgt.
Vorzugsweise beträgt die Temperatur des Fusionsgemisches 390-460°C und bevorzugt 400-450°C, und weiter bevorzugt wird das Fusionsgemisch für 5-10 h einem Ionenaustausch unterzogen.
Bevorzugt umfasst bei dem Herstellungsverfahren des chemisch verstärkenden Glases das Mehrschritt-Verstärkungsverfahren ein Zwei-Schritt-Verstärken, wobei im ersten Schritt ein Salzbad von NaNO₃ von 75-100 Gew.-% verwendet wird, und wobei die Temperatur in dem ersten Schritt bevorzugt 425-430°C beträgt, und wobei der Ionenaustausch bevorzugt 3-7 Stunden dauert; und wobei in dem zweiten Schritt ein Salzbad von NaNO₃ von 0-10 Gew.-%, bevorzugt 3-10 Gew.-% verwendet wird, und wobei die Temperatur des zweiten Schritts bevorzugt 430-440°C beträgt, und wobei der Ionenaustausch bevorzugt 1-3 h dauert.
Mit dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren kann ein chemisch gehärtetes Glas, insbesondere eines gemäß einem Aspekt der Erfindung, erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines beliebigen oben geschildertes chemisch gehärteten Glases in einem Anzeigebildschirm eines Mobiltelefons, einem Anzeigebildschirm eines Tablet-Personalcomputers, einem tragbaren Spielgerät oder einem Anzeigebildschirm eines tragbaren digitalen Geräts vorgeschlagen.
Die Änderungskurven der Druckspannung und der Zugspannung des chemisch gehärteten Glases der vorliegenden Erfindung erfüllen die spezifische Funktionsbeziehung, wobei die tiefe Druckspannungszone eine hohe Spannung aufweist und die Zugspannungszone eine Änderungsamplitude eines ziemlich niedrigen Grades aufweist, so dass das Glas eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine recht hohe Stabilität und Sicherheit aufweist.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Änderungskennlinie, die veranschaulicht, dass sich die Druckspannung des Glases zusammen mit der Zunahme von DOL verringert, bevor die Druckspannung des Glases gemäß der vorliegenden Erfindung in die Zugspannung des Glases umgewandelt wird;
2 zeigt ein Diagramm der Änderungskurve der Glasspannung mit der Tiefe eines Spannungspunkts gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein schematisches Diagramm der Spannungsregel des Glases der vorliegenden Erfindung mit der Änderung der Tiefe des Spannungspunkts;
4 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Markierungsband auf einer Bruchfläche beim Brechen von Glas in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen erzeugt wird;
5 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Antibiegetest in einem Vierpunkt-Biegeverfahren des Glases in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen veranschaulicht;
6 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Testen der Fallfestigkeit des Glases in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen veranschaulicht; und
7 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Ionenaustausch des Glases der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein chemisch gehärtetes Glas mit den folgenden Spannungseigenschaften zur Verfügung, damit das chemisch gehärtete Glas eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine ziemlich hohe Stabilität und Sicherheit aufweist.
Die Spannungskurvenverteilung von chemisch gehärtetem Glas erfüllt eine der folgenden beiden Bedingungen, bevorzugt werden die folgenden beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt:

(1) die Spannungskurve liegt im Log-PI-Funktionsbereich, die obere Grenze Fmax der Druckspannung entspricht der Formel (1): $Fmax = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmax den maximalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b -81, der Wert von a 1,11*107, w 1,985, der Wert von c -60,64, x die Tiefe eines Spannungspunkts und die Einheit Mikrometer ist, und wobei PI die rückgemeldete nummerische Konstante 3,14159265358979 ist;
die untere Grenze Fmin der Druckspannung entspricht der Formel (2): $Fmin = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmin den minimalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b - 120,94, der Wert von a 1,11*107, w 1,3, der Wert von c -72,64, x die Tiefe des Spannungspunkts und die Einheit Mikrometer ist;
wobei sich die Tiefe des Spannungspunkts auf die Tiefe von der Oberfläche des Glases bis zur Mitte des Glases bezieht.

Insbesondere ist die Spannungskurve, die die obigen Bedingungen erfüllt, in 1 dargestellt, wobei die Abszisse DOL die Tiefe des Spannungspunkts des Glasprodukts darstellt und die Tiefe des Spannungspunkts im Allgemeinen geringer als DOC (die Tiefe, bei der sich die Druckspannung innerhalb des glasbasierten Produkts in die Zugspannung ändert) ist, wie in 1 zu sehen ist, ist, bevor die der Spannungskurve des Glases entsprechende Druckspannung in die Zugspannung umgewandelt wird, die Abnahmesteigung der Druckspannung niedriger als eine Spannungs-Untergrenzen-Änderungskurve und höher als eine Spannungs-Obergrenzen-Kurve;
oder, (1) das chemisch gehärtete Glas weist die Spannungsverteilung mit den folgenden Eigenschaften auf: eine erste Spannungszone und eine zweite Spannungszone sind enthalten, wobei die erste Spannungszone eine Druckspannungszone ist und die zweite Spannungszone eine Zugspannungszone ist; wobei eine erste Teilzone in der ersten Spannungszone den folgenden Spannungsbereich aufweist, dass der Mindestwert des Spannungsdifferenzwerts bei einer Glasdicke t in einem Bereich von 0-10 Mikrometer größer als 1 MPa, bevorzugt größer als 5 MPa, bevorzugter größer als 7 MPa und weiter bevorzugt größer als 10 MPa ist; und wobei der Maximalwert kleiner als 100 MPa ist; und wobei der Spannungsdifferenzwert ein Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung (Druckspannung auf der Oberfläche des chemisch gehärteten Glases, als CS abgekürzt) bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung bei den letzten 0,5 Mikrometern ist;
und wobei sich eine zweite Teilzone der ersten Spannungszone auf eine Zone von 0,03 T bis DOL-0-1 und eine Zone von DOL-0-2 bis 0,97 T der Glasdicke bezieht, und wobei der Spannungsdifferenzwert der Zone zwischen 0,4 MPa und 5 MPa, bevorzugt zwischen 0,5 MPa und 3,5 MPa liegt; und wobei DOL-0 die Tiefe ist, bei der die Spannung 0 ist. Da das Glas zwei Oberflächen hat, bestehen zwei symmetrische Spannungskurven, von denen im Allgemeinen nur eine Hälfte erläutert wird. DOL-0-1 ist ein Spannungsverteilungsgrenzpunkt der Vorderfläche und DOL-0-2 ist ein Spannungsverteilungsgrenzpunkt der Rückfläche.
Die erste Teilzone der ersten Spannungszone bezieht sich hauptsächlich auf die Spannung, die durch den Kalium-Natrium-Austausch erzeugt wird, und kann eine hohe Druckspannung (CS) erreichen, aber der Reduzierungsamplitude ist groß, die Spannungsschicht ist niedrig, dabei kann nur ein positiver Effekt auf die Oberflächenkratzfestigkeit erzielt werden, aber die Stoßfestigkeitswirkung funktioniert nicht gut. Aufgrund dessen wird eine gleichmäßige Spannungsänderung des chemisch gehärteten Glases erfordert, ohne nach einer ultrahohen Oberflächen-CS zu streben, deshalb beträgt der Spannungsdifferenzwert des chemisch gehärteten Glases der vorliegenden Erfindung weniger als 100 MPa, und die Umstände, dass sich die Schlagfestigkeit und Biegefestigkeit des Glases aufgrund der Tatsache verschlechtern, dass der Spannungsdifferenzwert zwischen der Oberflächen-CS und der Inneren Spannung beim chemischen Verstärkungsprozess zu groß ist und die Ausbreitung von Mikrorissen leicht verursacht wird, werden verringert. Aufgrund dessen sollte die erste Teilzone der ersten Spannungszone definiert werden.
Da der Hauptschadensmodus beim Anti-Fall-Prozess der Durchschlagschaden von scharfen Gegenständen wie Kies ist, beträgt die allgemeine Durchschlagtiefe in vielen Experimenten 30-40 Mikrometer, dann wird eine Rissausdehnung am Spitzenende erzeugt, und wenn die Rissausdehnung die Zugspannungszone erreicht, können sich Risse leicht ausdehnen, um Brüche zu verursachen. Daher sind die Spannungsgröße und die Spannungsverteilung der tiefen Spannungszone des Glases die Schlüsselfaktoren für die Fallfestigkeitseigenschaft. Daher ist die Kontrolle der Spannung CS-30 an der 30-Mikrometer-Position des Glases sehr wichtig, CS-30 soll sich in der zweiten Teilzone der ersten Spannungszone befindet, dabei wird es erfordert, dass die CS-30-Position eine hohe Druckspannung aufweist und die Änderungsamplitude des Spannungsdifferenzwerts klein ist, so dass die Ausdehnung von Spitzenrissen besser behindert wird, wodurch die Fallfestigkeitseigenschaft des Glases verbessert werden kann.
Insbesondere ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Spannungsverteilung des chemisch gehärteten Glases der vorliegenden Erfindung in 2 dargestellt. Dabei ist die zweite Spannungszone eine Zugspannungszone, und der von der zweiten Spannungszone eingenommene Bereich ist größer als der von der ersten Spannungszone eingenommene Bereich, und die zweite Spannungszone hat tatsächlich eine unterstützende Wirkung auf die Rissausbreitung, so dass von der Startstufe bis zur Anstiegsstufe die Anstiegsamplitude kleiner ist und der Spannungsdifferenzwert niedriger sein sollte, und der langsame Anstieg der Spannung ist förderlich dafür, dass die intrinsische Netzwerkstruktur der Zugspannungszone die Risse unterdrückt. Durch einen langsamen Anstieg der Spannung der Zugspannungszone werden ein Zustand einer schnellen plötzlichen Änderung und eine Spannungskonzentration vermieden, was förderlich für die Verbesserung der Schlagfestigkeit und die Stabilität ist. Daher sollte die Zugspannungszone die folgenden Bedingungen erfüllen.
Der Spannungsdifferenzwert der zweiten Spannungszone ist kleiner als der der ersten Spannungszone.
Die zweite Spannungszone weist eine erste Teilzone auf, wobei sich die erste Teilzone auf eine Zone von DOL-0-1 bis 0,4T und 0,6T bis DOL-0-2 bezieht. Der Spannungsdifferenzwert der Zone ist kleiner als 1 MPa, bevorzugt kleiner als 0,8 MPa und weiter bevorzugt kleiner als 0,5 MPa. Die zweite Spannungszone weist eine zweite Teilzone auf, die einen Bereich von 0,4 T-0,6T hat, wobei der Spannungsdifferenzwert der zweiten Teilzone kleiner als 0,2 MPa und bevorzugt kleiner als 0,1 MPa ist.
Bei 0T-0,5 T oder T-0,5 T nimmt der Spannungsdifferenzwert allmählich ab. Die Zugspannungsliniendichte CT-LD des chemisch gehärteten Glases liegt zwischen 30000 MPa/mm und 60000 MPa/mm und bevorzugt zwischen 35000 MPa/mm und 50000 MPa/mm. Der höchste Wert CT-CV der Zugspannungszone ist kleiner als 100 MPa und bevorzugt kleiner als 90 MPa. Bei ist CT-CV ist eine Darstellung von CT der Zugspannungszone im Test und ist im Allgemeinen der Maximalwert von CT, nämlich die Zugspannung in der Mitte des Glases, was als CT-CV abgekürzt wird.
CS ist größer als 500 MPa, die Spannungstiefe DOL-Tai (Spannungstiefe, die durch den Kalium-Natrium-Austausch erzeugt wird), die durch den Kalium-Natrium-Austausch im FSm-6000-Test erzeugt wird, ist kleiner als 6 Mikrometer.
Aufgrund der Tatsache, dass der Kalium-Natrium-Austausch hauptsächlich in einem zweiten Verstärkungsprozess auftritt, erzeugt ein Teil der beim Kalium-Natrium-Austausch im Glas befindlichen Natriumionen einen Auswanderungseffekt, was eine Abschwächung der Tiefenspannung durch den ersten Austausch verursacht, wodurch die Fallfestigkeit des Glases verringert wird, aufgrund dessen ist die Spannungstiefe DOL-Tail des gehärteten Glases kleiner als 6 Mikrometer. Der Kalium-Natrium-Austauschgrad ist niedrig.
CS-30 des chemisch gehärteten Glases erfüllt die folgende Formel: CS-30=a*exp(-T/b)+c, wobei CS-30 eine Druckspannung der Tiefe ist, die von der Oberfläche des gehärteten Glases um 30 Mikrometer entfernt ist;
und wobei a -485, b 0,5 und c 278+ (+40/T² oder -40T²) ist; und wobei T die Dicke des gehärteten Glases mit der Einheit mm ist.
Um ein chemisch gehärtetes Glas zu erhalten, das die oben geschilderten Spannungseigenschaften erfüllt, haben die Erfinder festgestellt, dass die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Glassubstrats wie folgt sind:

die Anforderungen an die Zusammensetzung des Glassubstrats sind wie folgt.

Um das Glas zu erhalten, wurden von den Erfindern zahlreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um das Glas mit der spezifischen Zusammensetzung (Zusammensetzung in Molprozent) zur Verfügung zu stellen, wie in Tabelle 1 unten dargestellt.

Zusammensetzung Mol-%

SiO₂ 55%-75%

Al₂O₃ 8%-22%%

B₂O₃ 0%-5%

P₂O₃ 0%-5%

MgO 1%-8%

ZnO 0-2%

ZrO₂ 0-2%

TiO₂ 0-2%

Na₂O 0%-5%

Li₂O 4%-13%

K₂O 0-5%

SnO₂ 0.1%-2%
In der in Tabelle 1 dargestellten Gemengeformel des Glases besteht die Glasnetzwerkzusammensetzung hauptsächlich aus SiO₂ und Al₂O₃, die Zusammensetzung mit hoher Netzwerkstruktur kann die Menge an verbrückendem Sauerstoff des Glases erhöhen, und insbesondere kann die hohe SiO₂-Menge die Dielektrizitätskonstante von bestehendem Lithium-Aluminium-Silizium-Glas wirksam reduzieren. Außerdem kann die Netzwerkstrukturfestigkeit des Glases verbessert werden, die hohe Netzwerkstrukturfestigkeit ist förderlich dafür, den durch das Glas beim Ionenaustausch erzeugten Spannungsrelaxationseffekt zu verringern und den schwächenden Effekt von Faktoren wie hoher Temperatur und langer Zeit im Ionenaustausch bei tiefen Spannungen in zusammengesetzten Druckspannungen zu verlangsamen, so dass das Glas eine niedrigere Menge an Alkalimetallionen verwenden kann; ein einzelner binärer Hochtemperatur-Ionenaustausch wird an Alkalimetallkomponenten mit niedrigem Gehalt durchgeführt, um sicherzustellen, dass die zusammengesetzte Druckspannung mit bestimmter Tiefe und hoher Zugspannungsliniendichte erhalten wird. Die Verringerung des Gehalts an freien Alkalimetallionen in dem Glasnetzwerk ist auch förderlich für die Reduzierung der Dielektrizitätskonstante.
In der Probe beträgt die Gesamtmenge an SiO₂ und Al₂O₃ mehr als 80 Mol-%. B₂O₃ hat eine Glas-Subnetzwerkstruktur, das Hochtemperaturschmelzen des Glases kann durch die Zugabe von B₂O₃ gefördert werden, um die Schmelzschwierigkeit zu verringern, und die Ionenaustauschrate des Glases kann durch die Zugabe von B₂O₃ erhöht werden, allerdings kann die Netzwerkstruktur durch die Zugabe von Bor geschwächt werden. Aufgrund dessen wird B₂O₃ in einer Menge von 0-5% zugegeben.
Na₂O ist eine Hauptkomponente des Ionenaustauschs und ein Schlüsselaustauschion zum Bilden hoher Druckspannungen an der Oberfläche, aber Na₂O kann den Verzweigungsschwellenwert und den Markierungsbandschwellenwert des Glases verringern und ist nicht förderlich für die Verbesserung von CT-Ldmax des Glases, so dass der Gehalt an Na₂O bevorzugt 0-5 Mol-%, bevorzugter 1,5%-5% und weiter bevorzugt 3%-5% beträgt.
Li₂O ist eine Hauptkomponente des Ionenaustauschs und ist ein Schlüsselaustauschion zum Bilden tiefer Druckspannungen, und der Gehalt an Li₂O beträgt 5,5%-12%, weiter bevorzugt 8%-12%.
Aufgrund der Tatsache, dass Na₂O und Li₂O Alkalimetalloxide sind und sich im Glas in freiem Zustand befinden, können redundante Sauerstoffionen den verbrückenden Sauerstoff aufbrechen und die Netzwerkstruktur zerbrechen, was dazu führt, dass die Dielektrizitätskonstante des Glases erhöht wird, und der dielektrische Verlust des Glases wird durch die übermäßige Alkalimetall-Originalzahl erhöht, deshalb beträgt der Gehalt an Na₂O+Li₂O 7%-18% und bevorzugt 10,5%-14%. K2O ist ein Hauptbestandteil des Ionenaustauschs und kann die Dielektrizitätskonstante des Glases wirksam einstellen, da die Berührbarkeit des Abdeckglases erfordert, dass die Dielektrizitätskonstante nicht zu niedrig ist, und die 5G-Kommunikation erfordert, dass die Dielektrizitätskonstante nicht zu hoch ist, kann die Dielektrizitätskonstante des Glases durch K₂O eingestellt werden, und der Kalium-Natrium- und Natrium-Lithium-Ionenaustausch wird durch die Zugabe einer kleinen Menge an K₂O nicht beeinflusst. Deshalb beträgt der Gehalt an K₂O 0%-5%.
MgO wird als Netzwerkzwischenprodukt verwendet und verfügt über die Funktionen, die Hochtemperaturviskosität des Glases zu reduzieren und den Young-Modul des Glases zu erhöhen. Jedoch sind die Erdalkalimetalle und Alkalimetalle die Hauptstromträger im Glas, die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlust des Glases können durch Einbringen einer zu großen Menge an Erdalkalimetallen und Alkalimetallen stark erhöht werden, und ein gemischter Alkali- oder Erdalkalieffekt kann durch Einbringen verschiedener Alkalimetalle und Erdalkalimetalle erzeugt werden, so dass die dielektrischen Eigenschaften des Glases zerstört werden. Deshalb beträgt der Gehalt an MgO bevorzugt 2%-7,5% und weiter bevorzugt 2,5%-5%.
Die Schmelztemperatur des Substratglases liegt zwischen 1630°C und 1700 °C, so dass Zinnoxid und/oder Natriumchlorid als Klärmittel des Substratglases ausgewählt wird und der Gehalt an Zinnoxid und/oder Natriumchlorid 1 Mol-% nicht überschreitet.
Die Schmelztemperatur des Glases mit der Gemengeformel liegt zwischen 1630 °C und 1700 °C; und
die Vickers-Härte liegt zwischen 600 und 630 unter den Bedingungen, dass die Belastung 300 g beträgt und der Druck 10 s lang gehalten wird.
Eine hohe Vickers-Härte ist förderlich dafür, die Kratzfestigkeit des Glases zu verbessern; die Probe hat einen Young-Modul von 80 Gpa oder mehr.
Die Atompackungsdichte der Probe ist größer als 0,531 und die Atompackungsdichte wird gemäß der Gemengeformel und der Dichte der Probe berechnet.
Die Dielektrizitätskonstante des nicht verstärkten Glases beträgt 5,5-7,5.
Bei der Anwendung des Abdeckglases wird die Berührungseigenschaft aufgrund einer zu niedrigen Dielektrizitätskonstante verschlechtert, und die 5G-Kommunikationssignale werden aufgrund einer zu hohen Dielektrizitätskonstante beeinträchtigt.
Im Lithium-Aluminium-Silizium-Glas reagiert der Natrium-Lithium-Austausch sehr empfindlich auf Lithiumionen in einem Salzbad, und eine kleine Menge an Lithiumionen kann die Natrium-Lithium-Austauscheigenschaft ernsthaft beeinträchtigen, so dass tiefe Druckspannungen und CT-LDmax geschwächt werden und die Fallfestigkeit verringert wird. Der überwiegende Teil der Lithiumionen im Salzbad wird durch den Natrium-Lithium-Austausch aus dem Glas ausgetauscht.
Somit ist die Lithiumionen-Ausfällungseigenschaft des Glassubstrats der vorliegenden Erfindung gemäß mehreren Experimenten wie folgt, dass bei dem Probensubstrat unter der Bedingung von 100% Natriumnitrat * 440°C * 5 h (was bedeutet, dass das Glas in 100% Natriumnitratbadsalz bei einer Verstärkungstemperatur von 440°C für 5 h verstärkt wird) pro 100 Kg Salzbad die durch den Natrium-Lithium-Austausch in das Salzbad freigesetzten Lithiumionen pro Quadratmeter nicht mehr als 100 PPm in der Gesamtmasse des Salzbades ausmacht.
Dabei beträgt der Verzweigungsschwellenwert des Glassubstrats (vor dem Verstärken) 60% oder mehr von CT-LDmax des Glassubstrats oder der Markierungsbandschwellenwert beträgt 50% oder mehr von CT-LDmax des Glassubstrats. In einem Salzbad mit 5% Natriumnitrat und 95% Kaliumnitrat wird die Verstärkung bei 440°C für 1 h durchgeführt, in einem FSm-6000-Test beträgt CS mehr als 450 MPa und DOL-tail ist größer als 3 Mikrometer.
Beim Bruchvorgang des Glases wird ein durch Zugspannung erzeugter zerstörter Bereich einer Bruchfläche zu einem Markierungsband; der Markierungsbandschwellenwert bezieht sich auf die Zugspannungsliniendichte des Glases, wenn das Markierungsband auf dem Querschnitt des Glases während des sofortigen Bruchs erzeugt wird; der Verzweigungsschwellenwert bezieht sich auf die Zugspannungsliniendichte des Glases, wenn der Querschnitt des Glases während des sofortigen Bruchs verzweigt wird. Die Zugspannungsliniendichte (CT-LD) bezieht sich auf das Verhältnis des Zugspannungsintegrals zur Dicke des Glases unter dem Dickenabschnitt des Glases.
Um ein chemisch gehärtetes Glas mit den oben geschilderten Eigenschaften zu erhalten, wird das Verstärkungsverfahren unten erläutert.
Das von der vorliegenden Erfindung offenbarte Glas gehört zu einer zusammengesetzten Druckspannungsschicht, die durch Ausführen eines binären K+-Na+- und Na+-Li+-Ionenaustauschs auf dem Lithium-Silizium-Aluminium-Glas gebildet wird. Aufgrund des kleineren Li+-Radius sind die Migration und der Austausch in der Glasnetzwerkarchitektur einfacher. Das Ionenaustausch-Verstärkungsverfahren kann in mehreren Schritten durchgeführt werden, beispielsweise in zwei Schritten, und kann auch in einem einzelnen Schritt durchgeführt werden.
Beim Mehrschritt-Verfahren ist beim Verstärken im ersten Schritt das Molverhältnis vom Natriumnitrat zur Gesamtmenge am Natriumnitrat und Kaliumnitrat in einem Salzbad größer als das Molverhältnis von Na₂O/Li2O+Na₂O+K₂O in den Komponenten des Glases, das Skalierungsverhältnis des Glases erreicht mehr als 80% des gesamten Skalierungsverhältnisses, und während der Verstärkung im letzten Schritt ist das Molverhältnis vom Natriumnitrat zur Gesamtmenge vom Natriumnitrat und Kaliumnitrat im Salzbad kleiner als das Molverhältnis von Na₂O/Li₂O+Na₂O+K₂O in den Komponenten des Glases, und das gesamte Skalierungsverhältnis des Glases wird auf einen Wert zwischen 0,15% und 0,2% kontrolliert. Das Skalierungsverhältnis des Glases bezieht sich darauf, dass sich das chemisch gehärtete Glas nach dem Verstärken in der Größe ausdehnt, und das Skalierungsverhältnis ist das Verhältnis des Ausdehnungsbetrags zur ursprünglichen Größe.
Insbesondere kann das Verstärkungsverfahren für den chemischen Ionenaustausch in zwei Schritten wie folgt durchgeführt werden: (1) Schritt 1: der Ionenaustausch wird in einem gemischten geschmolzenen Salz aus NaNO₃ und KNO₃ mit einem NaNO₃-Gehalt (Gew.-%) von 30-100% durchgeführt, der Na+-Li+-Austausch wird als Hauptbestandteil angenommen (Li+ im Glas wird durch den Austausch erhalten) und ein extrem tiefes DOL-0 (>120 µm) wird erhalten; (2) Schritt 2: der Ionenaustausch wird in einem gemischten geschmolzenen Salz aus NaNO₃ und KNO₃ durchgeführt, wobei der NaNO₃-Gehalt (Gew.-%) 0-10%, bevorzugt 3-10% beträgt, der K+-Na+-Austausch wird als Hauptbestandteil angenommen (Na+ im Glas wird durch den Austausch erhalten) und eine höhere Oberflächendruckspannung wird erhalten; und nachdem die beiden Schritte abgeschlossen waren, wird eine dicke zusammengesetzte Druckspannungsschicht auf der Oberfläche des Glases gebildet.
Das Verstärkungsverfahren für den chemischen Ionenaustausch des Glases der vorliegenden Erfindung kann auch in einem Schritt durchgeführt werden, wie unten geschildert (nachfolgend als ein Einzelschritt-Verfahren oder ein einmaliges Verfahren bezeichnet). Beim Einzelschritt-Verfahren ist das Salzbad ein gemischtes Salzbad aus Kaliumnitrat und Natriumnitrat, das Molverhältnis vom Natriumnitrat zur Gesamtmenge am Natriumnitrat und Kaliumnitrat im Salzbad ist kleiner als das Molverhältnis von Na₂O /Li₂O+Na₂O+K₂O in den Komponenten des Glases und größer als Mol-% von Na₂O in den Gesamtkomponenten, und der Ionenaustausch erfolgt im Allgemeinen in einer gemischten Salzschmelze aus NaNO₃ und KNO₃ mit einem KNO₃-Gehalt (Gew.-%) von 30-100%; und die Verstärkungstemperatur liegt zwischen 390°C und 460°C. Bei der verstärkten Probe wird das Skalierungsverhältnis des Glases auf 0,15%-0,2% kontrolliert.
Bei dem Verstärkungsverfahren ist in allen Salzbädern, die in jedem Schritt verstärkt werden, das Molverhältnis der Lithiumionenkonzentration in den gesamten Alkalimetallionen in den Salzbädern weniger als 0,25%. Die Lithiumionen in den Salzbädern sind die Hinderungsionen für den Kalium-Natrium- und Natrium-Lithium-Austausch, und das Vorhandensein einer kleinen Menge an Lithiumionen wird den Ionenaustauschgrad stark reduzieren und den Verstärkungszustand der Probe schwächen. Vor der chemischen Verstärkung muss ein Vorwärmvorgang bei 300-400°C für 10-30 min durchgeführt werden, und zwischen jeweils zwei Schritten bei der Mehrschritt-Verstärkung muss ein thermischer Migrationsvorgang bei 350-500°C für 15-120 min durchgeführt werden.
Bei der Einzelschritt-Verstärkung oder der Mehrschritt-Verstärkung wird die Verstärkung des Glases gestoppt, wenn das Oberflächen-CS der Probencharge auf 10-20% der ursprünglichen Charge während der aufeinanderfolgenden Verstärkung der Charge in jedem Schritt des Salzbades abfällt, und die Verstärkung wird gestoppt, wenn das Oberflächen-CS der Probencharge während der aufeinanderfolgenden Verstärkung der Charge in jedem Schritt des Salzbads auf 5-20% der ursprünglichen Charge abfällt.
Im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen werden die Herstellung des chemisch gehärteten Glases der vorliegenden Erfindung und die Spannungseigenschaften des chemisch gehärteten Glases der vorliegenden Erfindung im Folgenden näher erläutert.
Spezifische Betriebsbeispiele
Ausführungsbeispiel 1
Bei 1650°C werden verschiedene Rohstoffe (industrieübliche Rohstoffe) entsprechend dem Komponentenanteil der Gemengeformel 1 aufeinander abgestimmt, die Rohstoffe werden in einem Platin-Trockentopf aufgeschmolzen, nach einer Entschäumungs- und Klärbehandlung mit Natriumchlorid als Klärmittel werden die behandelten Rohstoffe in eine auf 300°C vorgeheizte Edelstahlform (in der Regel auf 200-400°C vorgewärmt) gegossen, und die Edelstahlform wird zusammen mit den Rohstoffen in einen Muffelofen gelegt und bei 650°C für 24 h geglüht, und dann werden Schneiden, CNC-Bearbeitung (mit Computer numerisch gesteuerte Bearbeitung) und Polieren ausgeführt, um ein Flachglas mit der glatten Spiegeloberfläche zu erhalten. Die Spezifikation des bearbeiteten Glattglases ist ein Muster mit der Spezifikation 50*50*0,7 mm.
Dann wird der Young-Modul der erhaltenen Probe durch ein Schallverfahren getestet, und das Instrument ist ein IET-1600P-Hochtemperatur-Elastizitätsmodul-Tester.
Die Dielektrizitätskonstante der Probe wird mit einem Dielektrizitätskonstanten-Tester ITACA & AET getestet.
Die bearbeitete Spezifikationsprobe wird zum Verstärken in ein Salz mit hohem Natriumgehalt gegeben und wird zu jedem festgelegten Zeitpunkt zum Spannungstest herausgenommen, und die Oberflächenhochspannungszone und die innere Tiefenspannung der verstärkten Probe werden jeweils unter Verwendung eines optischen Wellenleiterspannungsmessers FSM-6000LE und eines Streulicht-SLP-1000-Spannungsmessers, die von der japanischen Firma ORIHARA hergestellt sind, getestet. Die Änderung des CT-Werts erfolgt in einem parabolischen Trend. Der CT-Wert steigt schnell bis zum höchsten Punkt an, und wenn die Verstärkung fortgesetzt wird, fällt der CT-Wert langsam ab. CT-LD wird auch so variieren, dass der Wert am höchsten Punkt CT-LDmax ist.
Dabei wird zum Testen ein SLP-1000-Spannungsmesser verwendet, ein photoelastischer Koeffizient und ein Brechungsindex werden eingestellt, um die Oberflächendruckspannung, die Tiefe der Druckspannung und den höchsten CT-CV-Wert der Zugspannungszone konventionell zu testen, die Zugspannungsliniendichte ist ein berechneter Wert, und die Summe der mit dem Spannungsmesser SLP-1000 getesteten Zugspannungen wird durch die Dicke des Glases geteilt.
Oberflächendruckspannung (MPa): nach der chemischen Verstärkung des Glases werden Alkalimetallionen mit kleineren Radien an der Oberfläche durch Alkalimetallionen mit größeren Radien ersetzt, und aufgrund der Extrusionswirkung der Alkalimetallionen mit größeren Radien wird auf der Glasoberfläche eine Druckspannung erzeugt, die als Oberflächendruckspannung bezeichnet wird;
Druckspannungstiefe (µm): der Abstand von der Oberfläche des chemisch gehärteten Glases zu der Stelle, an der die Druckspannung null ist; und
Zugspannungsliniendichte CT-LD: das durch den Test mit dem SLP-Spannungsmesser erhaltene Verhältnis des Zugspannungsintegrals zu dem Dicken des Glases unter dem Dickenabschnitt des Glases. Wie in 3 gezeigt, weist die verstärkte Probe die folgende Spannungsverteilungskurve auf, in der das Zugspannungsintegral die Fläche der Zugspannungszone ist.
Markierungsbandschwellenwert: der CT-LD-Wert des Glases, wenn beim sofortigen Bruch ein Markierungsband auf dem Querschnitt des Glases erzeugt wird.
Verzweigungsschwellenwert: der CT-LD-Wert des Glases, wenn beim sofortigen Bruch eine Verzweigung auf dem Querschnitt des Glases erzeugt wird.
Im Grenzexperiment des Glases nimmt der Grad der inneren Spannung des Glases mit zunehmender Verstärkungszeit zu, was als Zunahme von CT-LD veranschaulicht wird. Wenn CT-LD einen bestimmten Grad erreicht, wird das Glas mit einem Vickers-Härte-Eindringkörper gebrochen, und auf dem Querschnitt des Glases wird ein Markierungsband erzeugt, wie in 4 dargestellt. CT-LD von dem Zeitpunkt, wenn die Bruchfläche gerade das Markierungsband während des Glasbruchs erzeugt, wird zum Markierungsbandschwellenwert.
Wenn sich die Probe nach dem Erscheinen des Markierungsbandes weiter verstärkt und die Spannung erhöht, wird die Probe unter Verwendung des Vickers-Härte-Eindringkörpers gebrochen, und ein an einem Bruchpunkt erzeugter Dehnungsriss beginnt damit, sich nach einer bestimmten Entfernung zu verzweigen. CT-LD von dem Zeitpunkt, wenn die Bruchfläche gerade die Rissverzweigung während des Glasbruchs erzeugt, wird zum Verzweigungsschwellenwert.
Das Verfahren für das obige Grenzexperiment wird wie folgt beschrieben. Eine Glasprobe wird in ein reines Natriumnitrat-Salzbad gelegt, das neue Salzbad wird bei 450°C gestärkt, das Glas wird alle 30 Minuten herausgenommen, die Temperatur wird auf unter 100°C gesenkt, die Probe wird mit Wasser gewaschen bei Raumtemperatur, dann wird die Probe getrocknet, um die Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen, CT-LD der Probe wird mit SLP1000 getestet, und die Testdaten werden aufgezeichnet, danach wird die Probe in das Salzbad gelegt und für 30 Minuten verstärkt und dann zum Testen herausgenommen, wenn die Eigenschaften einer invertierten U-förmigen Parabel in den erhaltenen Daten erscheinen, wird die Anpassung durchgeführt, und der höchste Punkt der erhaltenen Parabel ist CT-LDmax.
Wenn CT-LD einen bestimmten Wert (den Markierungsschwellenwert) erreicht, erscheint ein Markierungsband im Querschnitt, und wenn die Verstärkung fortschreitet, wird CT-LD erhöht, nachdem es einen bestimmten Wert (den Verzweigungsschwellenwert) erreichte, wird die Probe verzweigt.
Nachdem verschiedene Eigenschaftstests abgeschlossen waren, wird die erhaltene Glasprobe mit einer Dicke von 0,7 mm einem Ionenaustausch gemäß den Bedingungen der gemischten oder elementaren geschmolzenen Salzzusammensetzung, der Temperatur der verschiedenen Ionenaustauschschritte und der Ionenaustauschzeit, dargestellt in Tabelle 2, unterzogen, um das verstärkte Glas zu erhalten.
Die Probe wird einem Zweischritt-Ionenaustausch unterzogen und das spezifische Verfahren ist wie folgt.
IOX1 (Ionenaustausch des ersten Schritts): 425°C*100 Gew.-% NaNO₃*6 h (bezieht sich auf den Austausch in 100 Gew.-% NaNO₃-Schmelzsalz bei 425 °C für 6 h; ähnliche Ausdrücke hierin haben eine ähnliche Bedeutung, auf die Weise werden die Schmelzsalztemperatur, Zusammensetzung und Ionenaustauschzeit, die für den Ionenaustausch verwendet werden, abgekürzt);
IOX2 (Ionenaustausch des zweiten Schritts): 430°C*97 Gew.-% KNO₃+3 Gew.-% NaNO ₃*2 h (bezieht sich auf den Austausch, der in einem gemischten geschmolzenen Salz von 97 Gew.-% KNO₃ und 3 Gew.-% NaNO₃ bei 430°C für 2 h durchgeführt wird).
Die Oberflächenhochspannungszone und die innere Tiefenspannung der verstärkten Probe werden jeweils unter Verwendung eines optischen Wellenleiterspannungsmessers FSM-6000LE und eines Streulicht-SLP-1000-Spannungsmessers, die von der japanischen Firma ORIHARA hergestellt sind, getestet. Vor und nach der Verstärkung der Probe wird ein Bildmessinstrument quadratischen Elements verwendet, um die Größenänderung zu testen und das Skalierungsverhältnis zu berechnen.
Nach der Verstärkung wird die Probe einem Vierpunktbiegen und einem Durchschlag-Fallen mit Schleifpapier unterzogen. Da die Verarbeitung einzelner Proben zu Abweichungen in dem Test führt, erfolgt der Test bei Vierpunktbiegen und Durchschlag-Fallzähigkeit des Schleifpapiers in Chargen von 20 Blätter, wobei die Mittelwerte und die Stabilität als Festigkeitscharakterisierung verwendet werden. Das spezifische Testverfahren beinhaltet, dass das Testverfahren für die Biegefestigkeit der Probe ein Vierpunkt-Biegeverfahren ist, insbesondere beinhaltet das Vierpunkt-Biegeverfahren, dass die erhaltene gehärtete Glasprobe einem Biegefestigkeitstest unterzogen wird, wie in 5 dargestellt, und die endgültige Biegefestigkeit wird gemäß der folgenden Formel berechnet: δ = 3F(L2 - L1) / 2bh² , wobei F der Abwärtsdruck, L1 die obere Spannweite, L2 die untere Spannweite, b die Glasbreite und h die Glasdicke ist.
Wie in 6 dargestellt, ist 6 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Testen der Fallfestigkeit, und insbesondere beinhaltet das Verfahren zum Testen der Fallfestigkeit, dass eine Form von 200 g durch Anbringen eines doppelseitigen Klebebandes fest an der verstärkten Glasprobe befestigt wird, und die Glasprobe fällt horizontal auf eine Marmorplatte, an deren Oberfläche ein 120-mesh-Schleifpapier befestigt ist, und der höchste Punkt, an dem die Glasprobe nicht bricht, wird als Fallfestigkeit genommen.
Die Ergebnisse verschiedener Eigenschaftsparametermessungen sind in Tabelle 3 dargestellt.
Ausführungsbeispiel 2-6 und Vergleichsbeispiel 1
Die gleichen Betriebsbedingungen wie im Ausführungsbeispiel 1 werden verwendet, der Unterschied liegt in den Zusammensetzungen der jeweiligen verschiedenen Gemengeformel zur Herstellung vom Basisglas gemäß Tabelle 2 sowie der Verstärkungsbedingungen für den Ionenaustausch des Basisglases und den Eigenschaftsparametern des erhaltenen verstärkten Glases gemäß Tabelle 3.

Es ist aus Tabelle 2 ersichtlich, dass das aus der Gemengeformel der vorliegenden Erfindung erhaltene Basisglas einen Young-Modul von mehr als 83 GPa, eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 7, CT-Ldmax von mehr als 56000 MPa/mm, einen Verzweigungsschwellenwert von mehr als 43000 Mpa/mm und einen Markierungsbandschwellenwert von mehr als 38000 Mpa/mm aufweist. Tabelle 3 Ionenverstärkungsbedingungen und Leistungsparameter von gehärtetem Glas (die Dicke des Glases beträgt 0,7 mm)

	Ausführungsbeispiel 1	Ausführungsbeispiel 2	Ausführungsbeispiel 3	Ausführungsbeispiel 4	Ausführungsbeispiel 5	Ausführungsbeispiel 6 (Gemeneformel 5)	Vergleichsbeispiel 1
Zweischritt- oder Einzelschritt-Verfahren für den Ionenaustausch	IOX1: 425°C100 Gew.-% NaNO₃6h IOX2: 430°C97 Gew.-% KNO₃+3 Gew.-% NaNO₃2h	IOXI: 430°C80 Gew.-% NaNO₃+20 Gew.-% KNO₃4.5h IOX2: 440°C94 Gew.-% KN03+6 Gew.-% NaNO₃1.5h	IOXI: 430°C75 Gew.-% NaNO₃+25 Gew.-% KNO33h IOX2: 440°C90 Gew.-% KNO3+10 Gew.-% NaNO₃1h	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 440°C12 Gew.-% NaNO₃+88 Gew.-% KNO₃7h	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 425°C10 Gew.-% NaNO₃+90 Gew.-% KNO₃5.5h	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 425°C*8 Gew.-% NaNO₃+92 Gew.-% KNO₃ 5.5h	IOX1: 400°C50 Gew. -% NaNO₃+50 Gew.-% KNO₃2.5h IOX2: 410°C100 Gew.-% KNO₃1h
IOXI Skalierungsverhältnis	0.13	0.135	0.15				0.075
IOX2 Skalierungsverhältnis	0.15	0.15	0.17	Einzelschritt-Verstärkung 0.2	Einzelschritt-Verstärkung 0.15	Einzelschritt-Verstärkung 0.14	0.1
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer ersten Spannungs-zone (Testbereich: Vorderfläche 0 µm -10 µm und Rückfläche 690 µm -700 µm)	5.3-67	7.5-96.5	3.3-67	6.5-79	9.2-76.1	9-76	8.7-123
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer ersten Spannungs-zone (Testbereich: Vorderfläche 21 µm (0,03T) bis DOL-0-1, Rückfläche DOL-0-2 bis 679 µm (0,97T)	0.1-3.8	0.68-3.5	0.4-1.8	0.93-3.6	0.53-2.9	0.51-3	2.3-6.2
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer zweiten Spannungs-zone (Testbereich: Vorderfläche DOL-0-1 bis 280 µm (0,4T), Rückfläche 420 µm (0,6T) bis DOL-0-2)	0.18-0.9	0.09-0.68	0.051-0.4	0.075-0.68	0.081-0.53	0.08-0.51	0.25-2.3
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer zweiten Spannungs-zone (Testbereich: Vorderfläche 280 µm (0,4T)-420 µm (0,6T))	0.015-0.18	0.025-0.09	0.006-0.051	0.015-0.15	0.008-0.081	0.01-0.08	0.05-0.25
CT-LD	45620	48520	42530	39862	46824	45400	26810
CS	825	863	752	736	658	692.2	1025
CS10	264	278	195	174	307	307.2	284
CS30	188	195	154	153	187	152.2	112
CS50	135	141	119	128	132	109.3	62
CS90	65	67	52	49	66	48.6	34
CS120	-1.3	3.2	2	5.8	7	10.3	4
CS150	-32	-35	-31	-25	-32	-20.3	-19
CS200	-65	-68	-62	-58	-61	-55.6	-36
CS250	-75	-77	-71	-75	-73	-75.2	-48
CS300	-81	-84	-75	-77	-80	-84.2	-54
CS350/CT-CV	-84.4	-89.4	-76.4	-80.8	-82.8	-87.17	-57.8
DOL-0	119	125	122	131	127	129	135
Prozentsatz des Verhältnisses von DOL-0 zur Gesamtdicke des Glases zur Dicke des Glases (%)	17.0	17.9	17.4	18.7	18.1	18.2	19.3
Durchschnittlic he Vierpunkt-Biegefestig-keit (Mpa)	856.0	827.0	768.0	758.0	746.0	781.0	652.0
Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert der durchschnittlichen Vierpunkt-Biegefestig-keit (Mpa)	50.0	80.0	75.0	60.0	43.0	45.3	420.0
Mittlere Schlagfestigkeit der sandbeständigen Oberfläche (m)	1.7	1.9	1.56	1.5	1.75	1.53	0.76
Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert der Fallfestigkeit (m)	0.4	0.5	0.5	0.4	0.5	0.5	0.8

Hinweis: Alle vorstehenden Spannungseinheiten sind MPa.
In der vorstehenden Tabelle 3 ist der Spannungsdifferenzwert der berechnete Spannungsdifferenzwert nach dem Testen bei einer Spannungspunkttiefe jede halbe Mikrometer Dicke von der Position von 0 Mikrometer der Glasoberfläche bis zur Mitte der Dicke, nämlich der Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung (CS) bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung (CS) bei den letzten 0,5 Mikrometern; und jeder Bereich des Spannungsdifferenzwerts in der obigen Tabelle bezieht sich auf den Bereich vom minimalen Spannungsdifferenzwert bis zum höchsten Spannungsdifferenzwert in jedem gemessenen Dickenintervall.
Es ist aus Tabelle 3 ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung mit dem Vergleichsbeispiel 1 eines bestehenden Produkts verglichen. In den Ausführungsbeispielen ist der Silizium-Aluminium-Gehalt höher als der des Vergleichsbeispiels 1 und der Alkalimetallgehalt (Na₂O+Li₂O+K₂O) ist geringer als der des Vergleichsbeispiels, so dass die intrinsische Netzwerkstruktur der Probe in der vorliegenden Erfindung höher als die eines bestehenden Produkts ist. Insbesondere ist der Young-Modul der Probe in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erheblich höher als der des Vergleichsbeispiels 1, eine Erhöhung des Young-Moduls zeigt an, dass die Formbeständigkeit des Glases verbessert wird, außerdem ist die Reduzierung des Gehalts an Alkalimetallen förderlich dafür, die Dielektrizitätskonstante des Glases zu reduzieren, um den abschwächenden Effekt des Materials des Abdeckglases auf Signale in den 5G-Mobiltelefonanwendungen zu verringern.
Außerdem hängt die Festigkeit des Glases mit einer intrinsischen Netzwerkstruktur und einem Spannungszustand des Glases zusammen;
in der vorliegenden Erfindung wird das Silizium-Aluminium-Verhältnis erhöht, um eine kompakte Netzwerkstruktur zu erhalten, und die Natrium- und Lithiumkomponenten werden kontrolliert, so dass der Natriumgehalt stark reduziert wird, während der Lithiumgehalt erhöht wird, was förderlich für den Natrium-Lithium-Austausch ist, um eine hochgradige tiefe Druckspannung zu erhalten, und die entsprechende Charakteristik beinhaltet, dass CT-LD, das den Spannungszustand darstellt, CT-LD des Vergleichsbeispiels 1 des bestehenden Produkts stark überschreiten kann. Daher ist CT-LD der Ausführungsbeispiele 1-5 der vorliegenden Erfindung höher als CT-LD des Vergleichsbeispiels 1, so dass die Fallfestigkeit, nämlich die Schlagfestigkeit, viel besser als die des bestehenden Produkts ist. Aufgrund der Tatsache, dass der Young-Modul hoch ist, der Oberflächen-CS niedrig ist und der Spannungsdifferenzwert auf 100 MPa eingestellt wird, werden Mikrorisse, die durch Spannungsänderungen auf der Oberfläche verursacht werden, verringert, und die Vierpunkt-Biegefestigkeit ist auch besser als die des Vergleichsbeispiels 1 und die Ergebnisse der gleichen Charge sind stabil. Allerdings ist der Spannungsdifferenzwert im Vergleichsbeispiel 1 zu hoch, deshalb sind die Oberflächenmikrorisse hoch, obwohl es ein CS von 1000 MPa hat, was eine Instabilität zwischen den Chargen verursacht, und dabei bestehen viele hohe und niedrige Werte, wodurch eine niedrige Vierpunkt-Biegefestigkeit erzielt wird.

Aus Sicherheitsgründen erhöht die verbesserte Netzwerkstruktur die innere Spannung, die sicher im Glas aufgenommen werden kann, da der Verzweigungsschwellenwert des Glases höher als der des Vergleichsbeispiels ist, bricht das Glas, wenn eine höhere Spannung vorliegt, und die Fragmente werden nicht zu klein, um die Verwendung zu beeinträchtigen. CT-LD nach dem Verstärken in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird innerhalb des Verzweigungsschwellenwerts kontrolliert, und die Festigkeit und Quetschsicherheit werden beide berücksichtigt Tabelle 4 Verstärkungsbedingungen und Leistungsparameter nach dem Verstärken von Glasproben im Vergleichsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3

Hinweis: die Rezeptur einer Glasprobe (vor dem Verstärken) in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 ist die Gemengeformel 3 im Ausführungsbeispiel 3

	Vergleichsbeispiel 2 (Dicke 0,7 mm)	Vergleichsbeispiel 3 (Dicke 0,7 mm)
IOX1	IOXI: 420°C100 Gew.-% NaNO₃2h IOX2: 420°C92 Gew.-% KNO₃+8Gew.-% NaNO2h	IOX1: 430°C100 Gew.-% NaNO₃6h IOX2: 440°C90 Gew.-% KNO₃+10 Gew.-% NaNO0.5h
IOX2
IOXI Skalierungsverhältnis	0.08	0.17
IOX2 Skalierungsverhältnis	0.125	0.175
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer ersten Spannungszone	15.7-85	2.5-66.5
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer ersten Spannungszone	1.5-4.9	0.51-1.5
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer zweiten Spannungszone	0.55-1.5	0.05-0.51
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer zweiten Spannungszone	0.09-0.55	0.01-0.05
CT-LD	33514	64520
CS	885	753
CS10	197	368
CS30	132	234
CS50	72	165
CS90	35	97
CS120	2	34
CS150	-9	-23
CS200	-26	-68
CS250	-41	-92
CS300	-50	-109
CS350/CT-CV	-55.4	-117.4
DOL-0	124	128
Prozentsatz des Verhältnisses von DOL-0 zur Gesamtdicke des Glases zur Dicke des Glases (%)	17.7	18.3
Vierpunkt-Biegefestigkeit (Mpa)	826.0	787.0
Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert der durchschnittlichen Vierpunkt-Biegefestigkeit (Mpa)	120.0	60.0
Schlagfestigkeit der sandbeständigen Oberfläche(m)	1.1	2.3
Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert der Fallfestigkeit (m)	0.4	1.5

Hinweis: alle vorstehenden Spannungseinheiten sind MPa; und die Bereiche der Glastestdicke, die den Bereichen der Spannungsdifferenzwerte verschiedener Unterzonen in Tabelle 4 entsprechen, sind dieselben wie die verschiedenen Bedingungen in Tabelle 3.
In der vorstehenden Tabelle 4 ist der Spannungsdifferenzwert der berechnete Spannungsdifferenzwert nach dem Testen bei einer Spannungspunkttiefe jede halbe Mikrometer Dicke von der Position von 0 Mikrometer der Glasoberfläche bis zur Mitte der Dicke, nämlich der Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung (CS) bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung (CS) bei den letzten 0,5 Mikrometern; und jeder Bereich des Spannungsdifferenzwerts in der obigen Tabelle bezieht sich auf den Bereich vom minimalen Spannungsdifferenzwert bis zum höchsten Spannungsdifferenzwert in jedem gemessenen Dickenintervall.
Es ist aus Tabelle 4 ersichtlich, dass der Spannungskurvenverteilungsbereich die Oberflächen-CS-, Tiefenspannungs-CS-50-, Zugspannungs-CT-Werte und den Änderungsgrad sowie den Änderungsgrad der Struktur der Probe kontrolliert, so dass die Werte in einem optimalen Bereich liegen, dadurch können die Netzwerkstrukturfähigkeit und der Spannungszustand des Glases gut ausgeübt werden, um die optimale Fallschutzfähigkeit und Sicherheit zu erhalten. In der Gemengeformel 3 wird keine Standardverstärkung durchgeführt, und die Spannungsverteilung liegt nicht im Bereich der Formel, wie in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 dargestellt. Das Vergleichsbeispiel 2 zeigt, dass aufgrund der Tatsache, dass es an der oberen Grenze der Spannungskurve liegt, die Tiefenspannung unzureichend ist und CS-50 und CT-LD niedriger sind und sich die Fallfestigkeit im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 3 stark verringert. Das Vergleichsbeispiel 3 liegt bereits an der unteren Grenze der Spannungskurvenverteilung, was darauf hinweist, dass die Tiefenspannung relativ groß ist und den Verzweigungsschwellenwert überschreitet, die Netzwerkstruktur des Glases die innere Spannung nicht sicher kontrollieren kann und der innere Defekt aufgrund zu hoher Spannungen erhöht wird. Daher ist trotz der hohen Fallfestigkeit das Fallergebnis der Charge nicht stabil und neigt zu niedrigen Werten, wenn die Glasprobe zerbricht, werden feine Fragmente kleiner als 1 mm gebildet und herumgespritzt, was zur Unsicherheit führt.

Tabelle 5 Glasproben mit unterschiedlichen Dicken, Festigkeitsbedingungen und Leistungsparametern von gehärtetem Glas in Ausführungsbeispiel 5

Dicke und Ionenaustauschbedingungen der im Ausführungsbeispiel 5 erhaltenen Glasproben	0.55mm	0.65mm	0.8mm
IOX1	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 425°C10Gew.-%NaNO₃+90Gew.-%KNO₃3.5h	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 425°C10Gew.-%NaNO₃+90Gew.-%KNO₃7h	Einzelschritt-Verstärkung IOX: 425°C1 0Gew.-%NaNO₃+90Gew.-%KNO₃ 10h
IOX2
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer ersten Spannungszone	1.67-70.46	5.1-68.5	7.8-65
Testbereich	Vorderfläche 0 µm -10 µm Rückfläche 550 µm -540 µm	Vorderfläche 0 µm -10 µm Rückfläche 650 µm -640 µm	Vorderfläche 0µm -10 µm Rückfläche 800 µm -790 µm
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer ersten Spannungszone	0.65-1.55	0.95-2	1.03-3.3
Testbereich	Vorderfläche 16.5 µm(0.03T)-DOL-0-1, Rückfläche DOL-0-2-553.5 µm(0.97T)	Vorderfläche 19.5 µm(0.03T)-DOL-0-1, Rückfläche DOL-0-2-630.5 µm(0.97T)	Vorderfläche 24 µm(0.03T)-DOL-0-1, Rückfläche^- DOL-0-2-776 µm(0.97T)
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer ersten Teilzone einer zweiten Spannungszone 0.045-0.65	0.045-0.65	0.084-0.95	0.098-1.03
Testbereich	Vorderfläche DOL-0-1-220 µm(0.4T), Rückfläche 330 µm(0.6T) -DOL-0-2	Vorderfläche DOL-0-1-260 µm(0.4T), Rückfläche 390 µm(0.6T) -DOL-0-2	Vorderfläche DOL-0-1-320 µm(0.4T), Rückfläche 480 µm(0.6T) -DOL-0-2
Bereich eines Spannungsdifferenzwerts einer zweiten Teilzone einer zweiten Spannungszone	0.00045-0.045	0.001-0.084	0.001-0.098
Testbereich	220 µm(0.4T)-330 µm (0.6T),	260 µm(0.4T)-390 µm (0.6T) ,	320 µm(0.4T)-480 µm (0.6T),
CT-LD	42850	43800	45902
CS	712	674	658
CS10	257	295	384
CS30	132	149	190
CS50	81	110	147
CS90	5.9	41	70
CS120	-29.8	1.3	23
CS150	-51	-29	-13.9
CS200	-66	-60	-55
CS250	-71	-75	-76
CS300		-80	-86
CS350		-82	-89
CS400			-89
DOL-0	96	122	138

Hinweis: Alle vorstehenden Spannungseinheiten sind MPa.
In der vorstehenden Tabelle 5 ist der Spannungsdifferenzwert der berechnete Spannungsdifferenzwert nach dem Testen bei einer Spannungspunkttiefe jede halbe Mikrometer Dicke von der Position von 0 Mikrometer der Glasoberfläche bis zur Mitte der Dicke, nämlich der Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung (CS) bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung (CS) bei den letzten 0,5 Mikrometern; und jeder Bereich des Spannungsdifferenzwerts in der obigen Tabelle bezieht sich auf den Bereich vom minimalen Spannungsdifferenzwert bis zum höchsten Spannungsdifferenzwert in jedem gemessenen Dickenintervall.
Es ist aus Tabelle 5 ersichtlich, dass die Glasproben der vorliegenden Erfindung gut die Eigenschaften des in 1 dargestellten schematischen Diagramms der Spannungskurvenverteilung, nachdem der Verstärkungsprozess an Glasproben mit unterschiedlichen Dicken durchgeführt wurde, insbesondere vor 0,45-0,85 mm, und es wird sichergestellt, dass das CT-LD der Glasproben in einem Bereich nahe an dem Verzweigungsschwellenwert stabilisiert werden kann.

Claims

Chemisch gehärtetes Glas, wobei dessen Spannungsverteilung in einem Bereich von 0,45-0,85 mm die folgenden Bedingungen erfüllt: die Spannungskurve liegt im folgenden Log-PI-Funktionsbereich, die obere Grenze Fmax der Druckspannung entspricht der Formel (1): $Fmax = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmax den maximalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b -81, der Wert von a 1,11 * 107, w 1,985, der Wert von c - 60,64, x die Tiefe eines Spannungspunkts, die Einheit Mikrometer und PI die rückgemeldete nummerische Konstante 3,14159265358979 ist, die untere Grenze Fmin der Druckspannung entspricht der Formel (2): $Fmin = b + (2 * a / PI) * (w / (4 * (x - c) 2 + w 2))$
wobei Fmin den minimalen Wert der Druckspannung des Glases darstellt; der Wert von b -120,94, der Wert von a 1,11*107, w 1,3, der Wert von c - 72,64, x die Tiefe des Spannungspunkts und die Einheit Mikrometer ist, wobei sich die Tiefe des Spannungspunkts auf die Tiefe von der Oberfläche des Glases bis zur Mitte des Glases bezieht.
Chemisch gehärtetes Glas, wobei dessen Spannungsverteilung die folgenden Bedingungen erfüllt: es sind eine erste Spannungszone und eine zweite Spannungszone vorgesehen, wobei die erste Spannungszone eine Druckspannungszone ist und die zweite Spannungszone eine Zugspannungszone ist, wobei eine erste Teilzone in der ersten Spannungszone einen Spannungsbereich aufweist, bei dem der Mindestwert des Spannungsdifferenzwerts bei einer Glasdicke t in einem Bereich von 0-10 Mikrometer größer als 1 MPa, bevorzugt größer als 5 MPa und weiter bevorzugt größer als 10 MPa ist, und bei dem der Maximalwert kleiner als 100 MPa ist, wobei der Spannungsdifferenzwert ein Absolutwert der Differenz zwischen der Druckspannung bei den ersten 0,5 Mikrometern und der Druckspannung (CS) bei den letzten 0,5 Mikrometern ist; und wobei sich eine zweite Teilzone der ersten Spannungszone auf eine Zone von 0,03 T bis DOL-0-1 und eine Zone von DOL-0-2 bis 0,97 T der Glasdicke bezieht, und wobei der Spannungsdifferenzwert der Zone zwischen 0,4 MPa und 5 MPa, bevorzugt zwischen 0,5 MPa und 3,5 MPa liegt; und wobei der Druckdifferenzwert der zweiten Spannungszone kleiner als der der ersten Spannungszone ist; und wobei die zweite Spannungszone eine erste Teilzone aufweist, und wobei sich die erste Teilzone auf eine Zone von DOL-0-1 bis 0,4T und 0,6T bis DOL-0 -2 bezieht, und wobei der Spannungsdifferenzwert der Zone kleiner als 1 MPa, bevorzugt kleiner als 0,8 MPa und weiter bevorzugt kleiner als 0,5 MPa ist; und wobei die zweite Spannungszone ferner eine zweite Teilzone aufweist, die einen Bereich von 0,4 T-0,6T umfasst, und wobei der Spannungsdifferenzwert der zweiten Teilzone kleiner als 0,2 MPa und bevorzugt kleiner als 0,1 MPa ist; und wobei das CT-LD des Glases größer als 35000 MPa ist und bevorzugt zwischen einem Markierungsbandschwellenwert und einem Verzweigungsschwellenwert liegt.
Chemisch gehärtetes Glas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases Oxide mit folgenden Anteilen in Mol-% enthalten: Zusammensetzung Mol-% SiO₂ 55%-75% Al₂O₃ 8%-22% B₂O₃ 0%-5% P₂O₃ 0%-5% MgO 1%-8% ZnO 0-2% ZrO₂ 0-2% TiO₂ 0-2% Na₂O 0%-5% Li₂O 4%-13% K₂O 0-5% SnO₂ 0.1%-2%.
Chemisch gehärtetes Glas nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases Oxide mit folgenden Anteilen in Mol-% enthalten: Zusammensetzung Mol-% SiO₂ 61-70% Al₂O₃ 10-19% B₂O₃ 0% P₂O₃ 0% MgO 2-6% ZnO 0-1% ZrO₂ 0.5-1% TiO₂ 0.5-1% Na₂O 2-5% Li₂O 5.5-12% K₂O 1-2.8% SnO₂ 0.1-0.4%.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der prozentuale Gesamtgehalt an SiO₂ und Al₂O₃ in dem chemisch gehärteten mehr als 80 Mol-% beträgt; oder der Gehalt an Na₂O 1,5%-5% in Mol-% beträgt; oder der Gehalt an Li₂O 5,5%-12% in Mol-% und weiter bevorzugt 8%-12% beträgt; oder der Gehalt an Na₂O+Li₂O 7%-18% in Mol-% und bevorzugt 10,5%-14% beträgt; oder der Gehalt an MgO 2%-7,5% in Mol-% und weiter bevorzugt 2,5%-5% beträgt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Herstellungsrohstoffe des chemisch gehärteten Glases weiterhin Zinnoxid und/oder Natriumchlorid als Klärungsmittel enthalten, wobei die Gehalte des Zinnoxids und des Natriumchlorids bevorzugt 1 Mol-% nicht überschreiten, und wobei die Gehalte weiter bevorzugt 0,4-1 Mol-% betragen.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vickers-Härte des Glases zwischen 600 und 630 unter den Bedingungen liegt, dass die Belastung 300 g beträgt und der Druck 10 s lang gehalten wird.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Glas einen Young-Modul von 80 Gpa oder mehr aufweist.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Atompackungsdichte des Glases 0,531 oder mehr beträgt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Dielektrizitätskonstante des Glases 5,5-7,5 beträgt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Verzweigungsschwellenwert des Glases 60% oder mehr von CT-LDmax des Glases oder der Markierungsbandschwellenwert 50% oder mehr von CT-LDmax des Glases beträgt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Skalierungsverhältnis des Glases 80% oder mehr des gesamten Skalierungsverhältnisses beträgt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei Zugspannungsliniendichte CT-LD des chemisch gehärteten Glases zwischen 30000 MPa/mm und 60000 MPa/mm und bevorzugt zwischen 35000 MPa/mm und 50000 MPa/mm liegt.
Chemisch gehärtetes Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei CS-30 des chemisch gehärteten Glases die folgende Formel erfüllt: $CS - 30 = a * exp (- T / b) + c,$
wobei CS-30 eine Druckspannung der Tiefe ist, die von der Oberfläche des gehärteten Glases um 30 Mikrometer entfernt ist; und wobei a -485, b 0,5 und c 278+ (+40/T² oder -40T²) ist; und wobei T die Dicke des gehärteten Glases mit der Einheit mm ist.
Verwendung des chemisch gehärteten Glases nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Anzeigebildschirm eines Mobiltelefons, einem Anzeigebildschirm eines Tablet-Personalcomputers, einem tragbaren Spielgerät oder einem Anzeigebildschirm eines tragbaren digitalen Geräts.