JP2022509840A - 黒色のベータ－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミック - Google Patents
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Abstract
黒色のβ－スポジュメン二ケイ酸リチウムガラスセラミックが提供される。このガラスセラミックは、副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む。このガラスセラミックは、色座標：Ｌ＊：１５．０～３５．０、ａ＊：－３．０～３．０およびｂ＊：－５．０～５．０により特徴付けられる。このガラスセラミックは、イオン交換されていてよい。ガラスセラミックを製造するための方法も提供される。
Description
本願は、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３，５９０号の優先権の利益を主張し、その内容が依拠され、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
本明細書は、概して、ガラスセラミック組成物に関する。より詳細には、本明細書は、電子デバイス用のハウジング内に形成することができる黒色のβ－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミックに関する。
ポータブル電子デバイス、例えば、スマートフォン、タブレットおよびウェアラブルデバイス（例えば、時計およびフィットネストラッカ）は、ますます小型になり、複雑になり続けている。そのように、このようなポータブル電子デバイスの少なくとも１つの外面に従来から使用されている材料もより複雑になり続けている。例えば、ポータブル電子デバイスが、消費者の需要を満たすために小型になり、薄くなるにつれて、これらのポータブル電子デバイスに使用されるハウジングも小型になり、薄くなり、その結果、これらのコンポーネントを形成するために使用される材料について、より高い性能が要求される。
したがって、より高い性能、例えば、耐損傷性およびポータブル電子デバイスに使用するのに見栄えのよい外観を示す材料が必要とされている。
態様（１）によると、ガラスセラミックが提供される。ガラスセラミックは、二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つとを含み、ガラスセラミックは、以下の色座標：Ｌ＊：１５．０～３５．０、ａ＊：－３．０～３．０およびｂ＊：－５．０～５．０により特徴付けられる。
態様（２）によると、副結晶相が、マグネタイトおよびβ－石英を含む、態様（１）記載のガラスセラミックが提供される。
態様（３）によると、ガラスセラミックが、０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、態様（１）または（２）記載のガラスセラミックが提供される。
態様（４）によると、ガラスセラミックが、１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、態様（１）から（３）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックが提供される。
態様（５）によると、ガラスセラミックの中心が、５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含む、態様（１）から（４）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックが提供される。
態様（６）によると、ガラスセラミックの中心が、５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５を含む、態様（１）から（５）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックが提供される。
態様（７）によると、ガラスセラミックが、５０質量％超の結晶化度を有する、態様（１）から（６）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックが提供される。
態様（８）によると、ガラスセラミックがイオン交換されていて、ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、態様（１）から（７）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックが提供される。
態様（９）によると、圧縮深さが、少なくとも０．０５ｔであり、ｔが、ガラスセラミックの厚さである、態様（８）記載のガラスセラミックが提供される。
態様（１０）によると、圧縮深さが、少なくとも４０μｍである、態様（８）または（９）記載のガラスセラミックが提供される。
態様（１１）によると、消費者向け電子製品が提供される。消費者向け電子製品は、前面、背面および側面を含むハウジングと、少なくとも部分的にハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよびハウジングの前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、ディスプレイ上に配設されたカバーガラスとを備え、ハウジングの少なくとも一部が、態様（１）から（７）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む。
態様（１２）によると、消費者向け電子製品が提供される。消費者向け電子製品は、前面、背面および側面を含むハウジングと、少なくとも部分的にハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよびハウジングの前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、ディスプレイ上に配設されたカバーガラスとを備え、ハウジングの少なくとも一部が、態様（８）から（１０）までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む。
態様（１３）によると、方法が提供される。方法は、前駆体ガラスベース物品をセラミック化して、ガラスセラミックを形成するステップを含み、ガラスセラミックが、二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つとを含み、ガラスセラミックが、以下の色座標：Ｌ＊：１５．０～３５．０、ａ＊：－３．０～３．０およびｂ＊：－５．０～５．０により特徴付けられる。
態様（１４）によると、セラミック化を、５００℃以上９００℃以下の温度で生じさせる、態様（１３）記載の方法が提供される。
態様（１５）によると、セラミック化を、４時間以上１６時間以下の期間にわたって生じさせる、態様（１３）または（１４）記載の方法が提供される。
態様（１６）によると、ガラスセラミックをイオン交換するステップをさらに含む、態様（１３）から（１５）までのいずれか１つ記載の方法が提供される。
態様（１７）によると、前駆体ガラスベース物品が、５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含む、態様（１３）から（１６）までのいずれか１つ記載の方法が提供される。
態様（１８）によると、前駆体ガラスベース物品が、５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５を含む、態様（１３）から（１７）までのいずれか１つ記載の方法が提供される。
態様（１９）によると、ガラスが提供される。ガラスは、５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含む。
態様（２０）によると、０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、０質量％～５．０質量％のＮｉＯ、０質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５をさらに含む、態様（１９）記載のガラスが提供される。
態様（２１）によると、０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯおよび０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４のうちの少なくとも一方をさらに含む、態様（１９）または（２０）記載のガラスが提供される。
更なる特徴および利点は、以下の詳細な説明で説明されるであろうし、部分的には、その説明から当業者に容易に明らかであるかまたは以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を含む、本明細書に記載された実施形態を実施することにより認識されるであろう。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方が、種々の実施形態を記載し、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図していることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載された種々の実施形態を示し、説明と共に、特許請求される主題の原理および動作を説明するのに役立つ。
ここから、種々の実施形態に係る黒色のβ－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミックについて詳細に言及するものとする。特に、黒色のβ－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミックは、見栄えのよい外観を有し、高い強度および破壊靭性を示す。したがって、黒色のβ－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミックは、ポータブル電子デバイスにおけるハウジングとして使用するのに適している。
以下の説明において、図面に示される幾つかの図を通して、同じ参照符号は、同じかまたは対応する部分を指定する。特に断らない限り、例えば、「頂部」、「底部」、「外側」、「内側」等の用語は、便宜上の用語であり、限定的な用語として解釈されるべきではないことも理解される。群が、要素の群のうちの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせからなると記載される場合には、この群は、個々にまたは互いに組み合わせてのいずれかで記載される任意の数の要素からなることができると理解される。特に断らない限り、値の範囲が記載された場合、この範囲は、この範囲の上限および下限の両方ならびにそれらの間の任意の範囲を含む。本明細書で使用する場合、不定冠詞「a」、「an」および対応する定冠詞「the」は、特に断らない限り、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味する。また、本明細書および図面に開示された種々の特徴は、任意かつ全ての組み合わせで使用することができるとも理解される。
特に断らない限り、本明細書に記載されたガラスの全ての組成は、質量パーセント（質量％）で表現され、成分は、酸化物ベースで提供される。特に断らない限り、全ての温度は、摂氏（℃）で表現される。
「実質的に」および「約」という用語は、本明細書において、任意の定量的な比較、値、測定または他の表現に起因する場合がある固有の不確実性の程度を表すのに利用することができることが留意される。また、これらの用語は、本明細書において、定量的な表現が当該主題の基本的な機能に変化をもたらすことなく、記載された基準から変化することができる程度を表すのにも利用される。例えば、「Ｋ２Ｏを実質的に含まない」ガラスは、Ｋ２Ｏが能動的にガラスに添加されていないかまたはバッチ処理されていないが、夾雑物として非常に少量、例えば、約０．０１質量％未満の量で存在する場合があるガラスである。本明細書で利用する場合、「約」という用語が、値を修正するのに使用される場合、正確な値も開示される。
ガラスセラミックは、第１の主結晶相と、第２の主結晶相と、副結晶相と、残部ガラス相とを含有する。第１および第２の主結晶相は、独立して、副結晶相よりガラスセラミックの大きな質量割合として存在する。したがって、副結晶相は、ガラスセラミックの質量％に関して、第１および第２の主結晶相のいずれかの質量％未満の濃度で存在する。
実施形態において、第１の主結晶相は、二ケイ酸リチウムを含み、第２の主結晶相は、β－スポジュメンを含む。本明細書で利用する場合、β－スポジュメンは、β－スポジュメン固溶体を指す場合がある。いかなる特定の理論にも束縛されることを望むものではないが、ガラスセラミックの二ケイ酸リチウム結晶は連結して、強化された本体強度および破壊靭性を生じさせることができる。
一部の実施形態では、ガラスセラミックは、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む副結晶相を含む。実施形態において、ガラスセラミックは、２つ以上の副結晶相を含有する。一部の実施形態では、追加の結晶相が、ガラスセラミック中に存在することができる。
実施形態において、ガラスセラミックの総結晶化度は、強化された機械的特性、例えば、硬度、ヤング率および耐引掻き性を提供するのに十分に高い。本明細書で利用する場合、総結晶化度は、質量％で提供され、測定されたサンプルの総重量に対するガラスセラミック中に存在する全ての結晶相の質量％の合計を指す。実施形態において、総結晶化度は、約５０質量％以上、例えば、約５５質量％以上、約６０質量％以上、約６５質量％以上、約７０質量％以上、約７５質量％以上またはそれ以上である。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスセラミックの総結晶化度は、約５０質量％以上約７５質量％以下、例えば、約５５質量％以上約７０質量％以下または約６０質量％以上約６５質量％以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲である。ガラスセラミックの総結晶化度は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）結果のリートヴェルド定量分析により決定される。
ガラスセラミックは、不透明または半透明である。実施形態において、ガラスセラミックは、可視範囲（３８０ｎｍ～７６０ｎｍ）において、約１０％未満、例えば、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満またはそれ未満の透過率を示す。本明細書で利用する場合、透過率は、全透過率を指し、１５０ｍｍ積分球を使用するPerkin Elmer Lambda 950 UV/Vis/NIR分光光度計を使用して測定される。サンプルは、広角散乱光の収集を可能にする球の入口ポートに取り付けられ、参照スペクトラロン反射率ディスクが、球の出口ポート上に配置される。全透過率は、オープンビームベースライン測定に関連して生成される。ガラスセラミックの厚さが、透過率に影響を及ぼす場合があることを理解されたい。例えば、より厚いガラスセラミックは、より低い透過率を示す場合がある。
実施形態において、ガラスセラミックは、黒色である。ガラスセラミックは、以下の色座標：Ｌ＊ １５．０～３５．０、ａ＊ －３．０～３．０およびｂ＊ －５．０～５．０により特徴付けることができる。一部の実施形態では、ガラスセラミックのＬ＊値は、１５．０～３５．０、例えば、１６．０～３４．０、１７．０～３３．０、１８．０～３２．０、１９．０～３１．０、２０．０～３０．０、２６．０～２９．０、２７．０～２８．０ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲であってよい。一部の実施形態では、ガラスセラミックのａ＊値は、－３．０～３．０、例えば、－２．８～２．８、－２．６～２．６、－２．４～２．４、－２．２～２．２、－２．０～２．０、－１．８～１．８、－１．６～１．６、－１．４～１．４、－１．２～１．２、－１．０～１．０、－０．８～０．８、－０．６～０．６、－０．４～０．４、－０．２～０．２、０ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲であってよい。一部の実施形態では、ガラスセラミックのｂ＊値は、－５．０～５．０、例えば、－４．５～４．５、－４．０～４．０、－３．５～３．５、－３．０～３．０、－２．５～２．５、－２．０～２．０、－１．５～１．５、－１．０～１．０、－０．５～０．５、０ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲であってよい。本明細書で利用する場合、色座標は、反射モードのSCI UVC条件下でX-rite Ci7 F02光源を使用して測定される。
実施形態において、ガラスセラミックは、高い破壊靭性を有することができる。高い破壊靭性は、少なくとも部分的に、ガラスセラミックの結晶相集合体により達成される。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、約０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上約２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下、例えば、約１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．９ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．１ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．８ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．２ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．７ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．３ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．６ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．４ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の破壊靭性を有することができる。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、約１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上約１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有することができる。破壊靭性は、以下に記載されているように、シェブロンノッチ付きショートバー（ＣＮＳＢ）法により測定される。
実施形態において、ガラスセラミックは、高い強度を有することができる。高い強度は、少なくとも部分的に、ガラスセラミックの結晶相集合体により達成される。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、約２９０ＭＰａ以上、例えば、約３００ＭＰａ以上、約３１０ＭＰａ以上、約３２０ＭＰａ以上、約３３０ＭＰａ以上、約３４０ＭＰａ以上、約３５０ＭＰａ以上、約３６０ＭＰａ以上、約３７０ＭＰａ以上、約３８０ＭＰａ以上、約３９０ＭＰａ以上またはそれ以上の強度を有する。実施形態において、ガラスセラミックは、約２９０ＭＰａ以上約４００ＭＰａ以下、例えば、約３００ＭＰａ以上約３９０ＭＰａ以下、約３１０ＭＰａ以上約３８０ＭＰａ以下、約３２０ＭＰａ以上約３７０ＭＰａ以下、約３３０ＭＰａ以上約３６０ＭＰａ以下、約３４０ＭＰａ以上約３５０ＭＰａ以下およびこれらの終点により形成される任意かつ全ての部分範囲の強度を有する。この強度は、以下に記載されるリングオンリング試験により測定される強度を指す。
ここから、β－スポジュメンケイ酸リチウムガラスセラミックの組成を記載するものとする。本明細書に記載されたガラスセラミックの実施形態では、構成成分（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等）の濃度は、特に断らない限り、酸化物ベースの質量パーセント（質量％）で与えられる。以下に、実施形態に係るガラスセラミックの成分を、個々に検討する。１つの成分の種々に列挙された範囲はいずれも、任意の他の成分について種々に列挙された範囲のいずれかと個々に組み合わせることができると理解されたい。
本明細書に開示されたガラスセラミックの実施形態では、ＳｉＯ２が、最大成分である。ＳｉＯ２は、一次ネットワーク形成剤として機能し、ネットワーク構造を安定化させる。ＳｉＯ２は、所望のβ－スポジュメンおよびケイ酸リチウム結晶相の形成に必須である。ＳｉＯ２含量が低すぎると、所望のβ－スポジュメンおよびケイ酸リチウム結晶相を形成することができなくなる場合がある。純粋なＳｉＯ２は、比較的低いＣＴＥを有し、アルカリを含まない。一方、純粋なＳｉＯ２は、高い融点を有する。したがって、ガラスセラミック中のＳｉＯ２の濃度が高すぎると、ガラスセラミックを形成するのに使用される前駆体ガラス組成物の成形性は、より高い濃度のＳｉＯ２がガラスを融解する困難性を増大させるため低下する場合があり、これは、次に、前駆体ガラスの成形性に悪影響を及ぼす。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、約５５．０質量％以上、例えば、約５６．０質量％以上、約５７．０質量％以上、約５８．０質量％以上、約５９．０質量％以上、約６０．０質量％以上、約６１．０質量％以上、約６２．０質量％以上、約６３．０質量％以上、約６４．０質量％以上、約６５．０質量％以上、約６６．０質量％以上、約６７．０質量％以上、約６８．０質量％以上、約６９．０質量％以上、約７０．０質量％以上、約７１．０質量％以上、約７２．０質量％以上、約７３．０質量％以上または約７４．０質量％以上の量で、ＳｉＯ２を含む。実施形態において、ガラス組成物は、約７５．０質量％以下、例えば、約７４．０質量％以下、約７３．０質量％以下、約７２．０質量％以下または約７１．０質量％以下、約７０．０質量％以下、約６９．０質量％以下、約６８．０質量％以下、約６７．０質量％以下、約６６．０質量％以下、約６５．０質量％以下、約６４．０質量％以下、約６３．０質量％以下、約６２．０質量％以下、約６１．０質量％以下、約６０．０質量％以下、約５９．０質量％以下、約５８．０質量％以下、約５７．０質量％以下または約５６．０質量％以下の量で、ＳｉＯ２を含む。実施形態において、上記範囲のいずれかを、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、約５５．０質量％以上約７５．０質量％以下、例えば、約５６．０質量％以上約７４．０質量％以下、約５７．０質量％以上約７３．０質量％以下、約５８．０質量％以上約７２．０質量％以下、約５９．０質量％以上約７１．０質量％以下、約６０．０質量％以上約７０．０質量％以下、約６１．０質量％以上約６９．０質量％以下、約６２．０質量％以上約６８．０質量％以下、約６３．０質量％以上約６７．０質量％以下、約６４．０質量％以上約６６．０質量％以下または約６５．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ＳｉＯ２を含む。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、約６５質量％以上約７５質量％以下の量で、ＳｉＯ２を含む。
ガラスセラミックは、Ａｌ２Ｏ３も含む。Ａｌ２Ｏ３の含有は、β－スポジュメン結晶相の形成に必要であるが、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎると、ガラス組成物から形成されるガラス溶融物中のその四面体配位のために、ガラスセラミックを形成するのに使用される前駆体ガラス組成物の粘性を増大させ、ガラス組成物の成形性が低下する場合がある。Ａｌ２Ｏ３含量が少なすぎると、β－スポジュメン結晶相の形成が困難となる場合があり、ガラスセラミックの化学的耐久性が低下する場合がある。一方、Ａｌ２Ｏ３の濃度が、ガラス組成物中のＳｉＯ２の濃度およびアルカリ酸化物の濃度と釣り合っている場合、Ａｌ２Ｏ３は、ガラス溶融物の液相線温度を低下させることができ、それにより、液相線粘性を向上させ、ガラス組成物の特定の成形プロセスとの適合性を改善することができる。Ａｌ２Ｏ３含量が多すぎると、ガラスセラミック中に形成される二ケイ酸リチウム結晶の量が不必要に減少し、連結構造の形成が妨げられる場合がある。ＳｉＯ２と同様に、Ａｌ２Ｏ３は、ネットワーク構造を安定化させる。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、約２．０質量％以上、例えば、約３．０質量％以上、約４．０質量％以上、約５．０質量％以上、約６．０質量％以上、約７．０質量％以上、約８．０質量％以上、約９．０質量％以上、約１０．０質量％以上、約１１．０質量％以上、約１２．０質量％以上、約１３．０質量％以上、約１４．０質量％以上、約１５．０質量％以上、約１６．０質量％以上、約１７．０質量％以上、約１８．０質量％以上または約１９．０質量％以上の濃度で、Ａｌ２Ｏ３を含む。実施形態において、ガラス組成物は、約２０．０質量％以下、例えば、約１９．０質量％以下、約１８．０質量％以下、約１７．０質量％以下、約１６．０質量％以下、約１５．０質量％以下、約１４．０質量％以下、約１３．０質量％以下、約１２．０質量％以下、約１１．０質量％以下、約１０．０質量％以下、約９．０質量％以下、約８．０質量％以下、約７．０質量％以下、約６．０質量％以下、約５．０質量％以下、約４．０質量％以下または約３．０質量％以下の量で、Ａｌ２Ｏ３を含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。他の実施形態では、ガラス組成物は、約２．０質量％以上約２０．０質量％以下、例えば、約３．０質量％以上約１９．０質量％以下、約４．０質量％以上約１８．０質量％以下、約５．０質量％以上約１７．０質量％以下、約６．０質量％以上約１６．０質量％以下、約７．０質量％以上約１５．０質量％以下、約８．０質量％以上約１４．０質量％以下、約９．０質量％以上約１３．０質量％以下、約１０．０質量％以上約１２．０質量％以下または約１１質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ａｌ２Ｏ３を含む。実施形態において、ガラス組成物は、約７．０質量％以上約１１．０質量％以下の量で、Ａｌ２Ｏ３を含む。
実施形態のガラスセラミックは、Ｂ２Ｏ３をさらに含むことができる。Ｂ２Ｏ３の含有により、ガラス組成物の融解温度が低下する。加えて、三方晶配位状態にあるＢ２Ｏ３の存在により、ガラス組成物の構造が広がり、クラック形成が生じる前に、ガラスがある程度の変形を許容することを可能にする。実施形態において、ガラス組成物は、０質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で、Ｂ２Ｏ３を含む。実施形態において、ガラス組成物は、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、Ｂ２Ｏ３を含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、約０質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約４．５質量％以下、約１．０質量％以上約４．０質量％以下、約１．５質量％以上約３．５質量％以下、約２．０質量％以上約３．０質量％以下または約２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｂ２Ｏ３を含む。
実施形態のガラスセラミックは、Ｌｉ２Ｏをさらに含む。ガラスセラミックにリチウムを加えることにより、イオン交換プロセスが可能となり、さらに、前駆体ガラス組成物の軟化点が低下する。また、Ｌｉ２Ｏは、前駆体ガラスがセラミック化されて、ガラスセラミックを形成する場合に、β－スポジュメンおよびケイ酸リチウム結晶相の形成に必須のリチウムを提供する。Ｌｉ２Ｏ含量が多すぎると、前駆体ガラスの形成が困難となる。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、約５．０質量％超、例えば、約５．５質量％以上、約６．０質量％以上、約６．５質量％以上、約７．０質量％以上、約７．５質量％以上、約８．０質量％以上、約８．５質量％以上、約９．０質量％以上、約９．５質量％以上、約１０．０質量％以上、約１０．５質量％以上、約１１．０質量％以上、約１１．５質量％以上、約１２．０質量％以上、約１２．５質量％以上、約１３．０質量％以上、約１３．５質量％以上、約１４．０質量％以上、約１４．５質量％以上、約１５．０質量％以上、約１５．５質量％以上、約１６．０質量％以上、約１６．５質量％以上、約１７．０質量％以上、約１７．５質量％以上、約１８．０質量％以上、約１８．５質量％以上、約１９．０質量％以上または約１９．５質量％以上の量で、Ｌｉ２Ｏを含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約２０．０質量％以下、例えば、約１９．５質量％以下、約１９．０質量％以下、約１８．５質量％以下、約１８．０質量％以下、約１７．５質量％以下、約１７．０質量％以下、約１６．５質量％以下、約１６．０質量％以下、約１５．５質量％以下、約１５．０質量％以下、約１４．５質量％以下、約１４．０質量％以下、約１３．５質量％以下、約１３．０質量％以下、約１２．５質量％以下、約１２．０質量％以下、約１１．５質量％以下、約１１．０質量％以下、約１０．５質量％以下、約１０．０質量％以下、約９．５質量％以下、約９．０質量％以下、約８．５質量％以下、約８．０質量％以下、約７．５質量％以下、約７．０質量％以下、約６．５質量％以下、約６．０質量％以下または約５．５質量％以下の量で、Ｌｉ２Ｏを含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、約５．０質量％超約２０．０質量％以下、例えば、約５．５質量％以上約１９．５質量％以下、約６．０質量％以上約１９．０質量％以下、約６．５質量％以上約１８．５質量％以下、約７．０質量％以上約１８．０質量％以下、約７．５質量％以上約１７．５質量％以下、約８．０質量％以上約１７．０質量％以下、約８．５質量％以上約１６．５質量％以下、約９．０質量％以上約１６．０質量％以下、約９．５質量％以上約１５．５質量％以下、約１０．０質量％以上約１５．０質量％以下、約１０．５質量％以上約１４．５質量％以下、約１１．０質量％以上約１４．０質量％以下、約１１．５質量％以上約１３．５質量％以下、約１２．０質量％以上約１３．０質量％以下、約１２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｌｉ２Ｏを含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約６．０質量％以上約１１．０質量％以下、約７質量％以上約２０質量％以下または約７質量％以上約１５質量％以下の量で、Ｌｉ２Ｏを含む。
ガラスセラミックは、Ｌｉ２Ｏに加えて、１種以上のアルカリ金属酸化物を含むことができる。アルカリ金属酸化物は、例えば、イオン交換プロセスによるガラスセラミックの化学強化をさらに促進する。また、ガラスセラミック中のアルカリ金属酸化物（例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２ＯならびにＣｓ２ＯおよびＲｂ２Ｏを含む他のアルカリ金属酸化物）を、「Ｒ２Ｏ」と呼ぶ場合があり、Ｒ２Ｏ含量は、質量％で表現することができる。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、アルカリ金属酸化物の混合物、例えば、Ｌｉ２ＯとＮａ２Ｏとの組み合わせ、Ｌｉ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせまたはＬｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせを含むことができる。ガラスセラミック中のアルカリ金属酸化物の混合物の含有により、より速くかつより効率的なイオン交換をもたらすことができる。
ガラスセラミックは、追加のアルカリ金属酸化物として、Ｎａ２Ｏを含むことができる。Ｎａ２Ｏは、ガラスセラミックのイオン交換性に役立ち、また、前駆体ガラス組成物の融点を低下させ、前駆体ガラス組成物の成形性を改善する。Ｎａ２Ｏが存在すると、必要なセラミック化処理の長さも短くなる。ただし、Ｎａ２Ｏを、ガラス組成物に加えすぎると、ＣＴＥが高くなりすぎる場合がある。また、Ｎａ２Ｏは、ガラスセラミック中の残部ガラスの粘性を低下させることもでき、これにより、セラミック化処理中にガラスセラミックに形成されるクラックを減少させることができる。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、０．０質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で、Ｎａ２Ｏを含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、Ｎａ２Ｏを含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、０．０質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約４．５質量％以下、約１．０質量％以上４．０質量％以下、約１．５質量％以上約３．５質量％以下、約２．０質量％以上約３．０質量％以下または約２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｎａ２Ｏを含む。
ガラスセラミックは、追加のアルカリ金属酸化物として、Ｋ２Ｏを含むことができる。Ｋ２Ｏは、ガラスセラミックのイオン交換性に役立つことができる。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、０．０質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上または約３．５質量％以上の量で、Ｋ２Ｏを含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約４．０質量％以下、例えば、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、Ｋ２Ｏを含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、０．０質量％以上約４．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約３．５質量％以下、約１．０質量％以上３．０質量％以下、約１．５質量％以上約２．５質量％以下または約２．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｋ２Ｏを含む。
実施形態において、ガラスセラミックは、Ｐ２Ｏ５を含むことができる。Ｐ２Ｏ５は、バルク核形成を生じさせるための核形成剤として機能する。Ｐ２Ｏ５の濃度が低すぎると、前駆体ガラスは結晶化しない場合がありまたは望ましくない表面結晶化を受ける場合がある。Ｐ２Ｏ５の濃度が高すぎると、形成中の冷却時の前駆体ガラスの失透を制御しにくくなる場合がある。また、ガラスセラミック中にＰ２Ｏ５が存在すると、ガラスセラミック中の金属イオンの拡散率を上昇させることができ、これにより、ガラスセラミックのイオン交換効率を上昇させることができる。実施形態において、ガラスセラミック中のＰ２Ｏ５の量は、約１．０質量％以上、例えば、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上、約４．５質量％以上、約５．０質量％以上または約５．５質量％以上であってよい。実施形態において、ガラスセラミック中のＰ２Ｏ５の量は、約６．０質量％以下、例えば、約５．５質量％以下、約５．０質量％以下、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下または約１．５質量％以下であってよい。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、約１．０質量％以上約６．０質量％以下、例えば、約１．５質量％以上約５．５質量％以下、約２．０質量％以上約５．０質量％以下、約２．５質量％以上約４．５質量％、約３．０質量％以上約４．０質量％以下または約４．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｐ２Ｏ５を含む。
実施形態において、ガラスセラミックは、ＺｒＯ２を含むことができる。ＺｒＯ２は、前駆体ガラス組成物中のネットワーク形成剤または中間体として機能する。ＺｒＯ２は、成形中のガラス組成物の失透を減少させることにより、ガラス組成物の安定性を向上させ、また、液相線温度を低下させる。ＺｒＯ２を加えると、ガラスセラミックの化学的耐久性も向上し、残部ガラスの弾性率も上昇する。実施形態において、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約０．５質量％以上、例えば、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上、約４．５質量％以上、約５．０質量％以上、約５．５質量％以上、約６．０質量％以上、約６．５質量％以上、約７．０質量％以上、約７．５質量％以上、約８．０質量％以上、約８．５質量％以上、約９．０質量％以上または約９．５質量％以上である。実施形態において、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約１０．０質量％以下、例えば、約９．５質量％以下、約９．０質量％以下、約８．５質量％以下、約８．０質量％以下、約７．５質量％以下、約７．０質量％以下、約６．５質量％以下、約６．０質量％以下、約５．５質量％以下、約５．０質量％以下、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下または約１．０質量％以下である。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約０．５質量％以上約１０．０質量％以下、例えば、約１．０質量％以上約９．５質量％以下、約１．５質量％以上約９．０質量％以下、約２．０質量％以上約８．５質量％以下、約２．５質量％以上約８．０質量％以下、約３．０質量％以上約７．５質量％以下、約３．５質量％以上約７．０質量％以下、約４．０質量％以上約６．５質量％以下、約４．５質量％以上約６．０質量％以下または約５．０質量％以上約５．５質量％以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲である。一部の実施形態では、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約２．０質量％以上約４．０質量％以下である。
実施形態のガラスセラミックは、ＺｎＯをさらに含むことができる。ＺｎＯは、融剤としても機能し、前駆体ガラスの製造コストを低下させる。ガラスセラミックにおいて、ＺｎＯは、β－スポジュメン結晶中に部分固溶体として存在することができる。実施形態において、ガラス組成物は、一般的には、約０．０質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上、約４．５質量％以上、約５．０質量％以上、約５．５質量％以上、約６．０質量％以上、約６．５質量％以上、約７．０質量％以上、約７．５質量％以上、約８．０質量％以上、約８．５質量％以上、約９．０質量％以上または約９．５質量％以上の濃度で、ＺｎＯを含む。実施形態において、ガラス組成物は、約１０．０質量％以下、例えば、約９．５質量％以下、約９．０質量％以下、約８．５質量％以下、約８．０質量％以下、約７．５質量％以下、約７．０質量％以下、約６．５質量％以下、約６．０質量％以下、約５．５質量％以下、約５．０質量％以下、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、ＺｎＯを含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラス組成物は、約０．０質量％以上約１０．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約９．５質量％以下、約１．０質量％以上約９．０質量％以下、約１．５質量％以上約８．５質量％以下、約２．０質量％以上約８．０質量％以下、約２．５質量％以上約７．５質量％以下、約３．０質量％以上約７．０質量％以下、約３．５質量％以上約６．５質量％以下、約４．０質量％以上約６．０質量％以下、約４．５質量％以上約５．５質量％以下または約５．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ＺｎＯを含む。実施形態において、ガラスセラミックは、ＺｎＯを実質的に含まないまたは含まないことができる。
実施形態のガラスセラミックは、ＭｇＯをさらに含むことができる。ガラス中にＭｇＯが存在すると、弾性率を上昇させることができる。ＭｇＯは、融剤としても機能し、前駆体ガラスの製造コストを低下させる。ガラスセラミックにおいて、ＭｇＯは、β－スポジュメン結晶中に部分固溶体として存在することができる。実施形態において、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約０．０質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上、約４．５質量％以上、約５．０質量％以上、約５．５質量％以上、約６．０質量％以上、約６．５質量％以上、約７．０質量％以上または約７．５質量％以上である。実施形態において、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約８．０質量％以下、例えば、約７．５質量％以下、約７．０質量％以下、約６．５質量％以下、約６．０質量％以下、約５．５質量％以下、約５．０質量％以下、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下である。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約０．０質量％以上約８．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約７．５質量％以下、約１．０質量％以上約７．０質量％以下、約１．５質量％以上約６．５質量％以下、約２．０質量％以上約６．０質量％以下、約２．５質量％以上約５．５質量％以下、約３．０質量％以上約５．０質量％以下、約３．５質量％以上約４．５質量％以下または約４．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲である。
実施形態のガラスセラミックは、ＴｉＯ２をさらに含むことができる。ＴｉＯ２は、核形成剤として機能することができ、場合によっては、着色剤として機能することができる。実施形態では、ガラスは、約０．５質量％以上、例えば、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約２．５質量％以上、約３．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で、ＴｉＯ２を含むことができる。実施形態において、ガラスは、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下または約２．５質量％以下の量で、ＴｉＯ２を含むことができる。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。他の実施形態では、ガラスは、約０．５質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約１．０質量％以上約４．５質量％以下、約１．５質量％以上約４．０質量％以下、約２．０質量％以上約３．５質量％以下または約２．５質量％以上約３．０質量％以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ＴｉＯ２を含むことができる。
実施形態において、ガラスセラミックは、場合により、１種以上の清澄剤を含むことができる。一部の実施形態では、清澄剤は、例えば、ＳｎＯ＋ＳｎＯ２および／またはＡｓ２Ｏ３を含むことができる。実施形態において、ＳｎＯ＋ＳｎＯ２は、０．５質量％以下、例えば、０．０５質量％以上０．５質量％以下、０．１質量％以上０．４質量％以下または０．２質量％以上０．３質量％以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ガラス組成物中に存在することができる。実施形態において、ガラスセラミックは、ヒ素およびアンチモンの一方または両方を含まないことができまたは実質的に含まないことができる。
実施形態において、ガラスセラミックは、ＣｅＯ２を含むことができる。ＣｅＯ２は、０質量％以上約０．４質量％以下、例えば、約０．１質量％以上約０．３質量％以下または約０．２質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ガラスセラミック中に存在することができる。
ガラスセラミックは、所望の黒色および不透明度を生じさせるために着色剤を含む。着色剤は、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、ＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯおよび／またはＶ２Ｏ５から選択することができる。一部の実施形態では、ガラスセラミックは、所望の色空間の達成を可能にする、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯおよびＣｏ３Ｏ４の混合物を含む。着色剤は、ガラスセラミック中のマグネタイト相に分配することができる。
一部の実施形態では、ガラスは、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３が約０．１質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で含まれるように、ＦｅＯおよび／またはＦｅ２Ｏ３を含む。一部の実施形態では、ガラスは、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスは、約０．１質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約４．５質量％以下、約１．０質量％以上約４．０質量％以下、約１．５質量％以上約３．５質量％以下、約２．０質量％以上約３．０質量％以下または約２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含むことができる。実施形態において、ガラスは、約１．０質量％以上約４．０質量％以下の量で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含むことができる。
一部の実施形態では、ガラスは、約０．１質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で、ＮｉＯを含む。一部の実施形態では、ガラスは、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、ＮｉＯを含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスは、約０．１質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約４．５質量％以下、約１．０質量％以上約４．０質量％以下、約１．５質量％以上約３．５質量％以下、約２．０質量％以上約３．０質量％以下または約２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ＮｉＯを含むことができる。実施形態において、ガラスは、約０．５質量％以上約１．５質量％以下の量で、ＮｉＯを含むことができる。
一部の実施形態では、ガラスは、約０．１質量％以上、例えば、約０．５質量％以上、約１．０質量％以上、約１．５質量％以上、約２．０質量％以上、約３．５質量％以上、約４．０質量％以上または約４．５質量％以上の量で、Ｃｏ３Ｏ４を含む。一部の実施形態では、ガラスは、約５．０質量％以下、例えば、約４．５質量％以下、約４．０質量％以下、約３．５質量％以下、約３．０質量％以下、約２．５質量％以下、約２．０質量％以下、約１．５質量％以下、約１．０質量％以下または約０．５質量％以下の量で、Ｃｏ３Ｏ４を含む。実施形態において、上記範囲のいずれかは、任意の他の範囲と組み合わせることができると理解されたい。実施形態において、ガラスは、約０．１質量％以上約５．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約４．５質量％以下、約１．０質量％以上約４．０質量％以下、約１．５質量％以上約３．５質量％以下、約２．０質量％以上約３．０質量％以下または約２．５質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、Ｃｏ３Ｏ４を含むことができる。実施形態において、ガラスは、約０．１質量％以上約０．４質量％以下の量で、Ｃｏ３Ｏ４を含むことができる。
実施形態において、ガラスセラミックは、ＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３を０質量％以上約４．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約３．５質量％以下、約１．０質量％以上約３．０質量％以下、約１．５質量％以上約２．５質量％以下または約２．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量でガラスセラミック中に含ませることができるように、ＭｎＯ、ＭｎＯ２および／またはＭｎ２Ｏ３を含むことができる。
実施形態において、Ｃｒ２Ｏ３を、０質量％以上約２．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約１．５質量％以下または約１．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ガラスセラミック中に含ませることができる。
実施形態において、ＣｕＯを、０質量％以上約２．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約１．５質量％以下または約１．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ガラスセラミック中に含ませることができる。
実施形態において、Ｖ２Ｏ５を、０質量％以上約２．０質量％以下、例えば、約０．５質量％以上約１．５質量％以下または約１．０質量％ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の量で、ガラスセラミック中に含ませることができる。
上記から、実施形態に係るガラスセラミックは、任意の適切な方法、例えば、スロット成形、フロート成形、圧延プロセス、フュージョン成形プロセス、成形プロセス等により形成された前駆体ガラス物品から形成されていることができる。前駆体ガラス物品は、それが形成される様式により特徴付けることができる。例えば、前駆体ガラス物品がフロート成形可能（すなわち、フロートプロセスにより形成される）、ダウンドロー可能、および特に、フュージョン成形可能またはスロットドロー可能（すなわち、ダウンドロープロセス、例えば、フュージョンドロープロセスまたはスロットドロープロセスにより形成される）であると特徴付けることができる。
本明細書に記載された前駆体ガラス物品の一部の実施形態は、ダウンドロープロセスにより形成することができる。ダウンドロープロセスは、比較的元の表面を有し、均一な厚さを有するガラス物品を製造する。ガラス物品の平均曲げ強度は、表面欠陥の量およびサイズにより制御されるため、最小限の接触を有する元の表面は、より高い初期強度を有する。加えて、ダウンドローされたガラス物品は、費用のかかる研削および研磨なしに、その最終用途に使用することができる、非常に平坦で滑らかな表面を有する。
本明細書に記載された前駆体ガラス物品の一部の実施形態は、スロットドロープロセスにより形成されていることができる。スロットドロープロセスは、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロープロセスでは、溶融原料ガラスは、ドロータンクに提供される。ドロータンクの底部は、スロットの長さを伸ばすノズル付きの開口スロットを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通って流れ、連続ガラス物品として下方に、アニーリング領域にドローされる。
ガラスセラミックは、任意の適切な条件下で前駆体ガラスをセラミック化することにより形成することができる。セラミック化サイクルは、核形成ステップおよび成長ステップを含む。一部の実施形態では、セラミック化サイクルは、３つの別個の温度での３つの別個の熱処理ステップを含むことができる。
実施形態において、核形成ステップおよび成長ステップ（またはセラミック化ステップ）を、約５００℃以上、例えば、約５２５℃以上、約５５０℃以上、約５７５℃以上、約６００℃以上、約６２５℃以上、約６５０℃以上、約６７５℃以上、約７００℃以上、約７２５℃以上、約７５０℃以上、約７７５℃以上、約８００℃以上、約８２５℃以上、約８５０℃以上、約８７５℃以上の温度で行う。実施形態において、核形成ステップおよび成長ステップを、約５００℃以上約９００℃以下、例えば、約５２５℃以上約８７５℃以下、約５５０℃以上約８５０℃以下、約５７５℃以上約８２５℃以下、約６００℃以上約８００℃以下、約６２５℃以上約７７５℃以下、約６５０℃以上約７５０℃以下、約６７５℃以上約７２５℃以下または約７００℃ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の温度で行う。
実施形態において、セラミック化サイクルの個々のステップを、約１．０時間以上、例えば、約１．５時間以上、約２．０時間以上、約２．５時間以上、約３．０時間以上、約３．５時間以上、約４．０時間以上、約４．５時間以上、約５．０時間以上、約５．５時間以上または約６．０時間以上、約６．５時間以上、約７．０時間以上、約７．５時間以上または約８．０時間以上の期間継続する。実施形態において、セラミック化サイクルの個々のステップを、約１．０時間以上約８．０時間以下、例えば、約１．５時間以上約７．５時間以下、約２．０時間以上約７．０時間以下、約１．５時間以上約６．５時間以下、約２．０時間以上約６．０時間以下、約２．５時間以上約５．５時間以下、約３．０時間以上約５．０時間以下、約３．５時間以上約４．５時間以下または約４．０時間ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の期間継続する。
実施形態において、セラミック化サイクルを、約１．０時間以上、例えば、約１．５時間以上、約２．０時間以上、約２．５時間以上、約３．０時間以上、約３．５時間以上、約４．０時間以上、約４．５時間以上、約５．０時間以上、約５．５時間以上または約６．０時間以上、約６．５時間以上、約７．０時間以上、約７．５時間以上、約８．０時間以上、約８．５時間以上、約９．０時間以上、約９．５時間以上、約１０．０時間以上、約１０．５時間以上、約１１．０時間以上、約１１．５時間以上、約１２．０時間以上、約１２．５時間以上、約１３．０時間以上、約１３．５時間以上、約１４．０時間以上、約１４．５時間以上、約１５．０時間以上または約１５．５時間以上の合計期間継続する。実施形態において、セラミック化サイクルを、約４時間以上約１６．０時間以下、例えば、約４．５時間以上約１５．５時間以下、約５．０時間以上約１５．０時間以下、約５．５時間以上約１４．５時間以下、約６．０時間以上約１４．０時間以下、約６．５時間以上約１３．５時間以下、約７．０時間以上約１３．０時間以下、約７．５時間以上約１２．５時間以下、約８．０時間以上約１２．０時間以下、約８．５時間以上約１１．５時間以下、約９．０時間以上約１１．０時間以下、約９．５時間以上約１０．５時間以下または約１０．０時間ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の合計期間継続する。
実施形態において、前駆体ガラス物品および／または核形成物品は、セラミック化される前に、機械加工されて、実質的に最終的な幾何学的形状部分を形成することができる。機械加工は、種々の厚さを有するスロット、孔および領域の形成を含むことができる。実施形態において、ガラスは、加工されたエッジプロファイルおよび／または三次元形状を有することができる。
実施形態において、ガラスセラミックは、例えば、電子デバイスハウジング（ただし、これには限定されない）等の用途に耐損傷性であるセラミックを生じさせるイオン交換により、化学的に強化もされている。化学強化プロセスにより、ガラスセラミック物品の強度、例えば、リングオンリング強度を向上させることができる。図１を参照して、ガラスセラミックは、ガラスセラミックの表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する圧縮応力下にある第１の領域（例えば、図１における第１および第２の圧縮層１２０，１２２）と、ＤＯＣからガラスセラミックの中央または内部領域まで延在する引張応力または中央張力（ＣＴ）下にある第２の領域（例えば、図１における中央領域１３０）とを有する。本明細書で使用する場合、ＤＯＣは、ガラスセラミック内の応力が圧縮から引張に変化する深さを指す。ＤＯＣでは、応力は、正（圧縮）応力から負（引張）応力に交差し、このため、ゼロの応力値を示す。
当技術分野において通常使用される慣例によれば、圧縮または圧縮応力は、負（＜０）の応力として表され、引張または引張応力は、正（＞０）の応力として表される。ただし、本説明全体を通して、ＣＳは、正または絶対値、すなわち、本明細書に列挙されるように、ＣＳ＝｜ＣＳ｜として表される。圧縮応力（ＣＳ）は、ガラスの表面で最大を有し、ＣＳは、関数に従って、表面からの距離ｄにより変化する場合がある。再度図１を参照して、第１の圧縮層１２０は、第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２の圧縮層１２２は、第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントは合わさって、ガラスセラミック１００の圧縮またはＣＳを規定する。
両圧縮応力領域（図１における１２０，１２２）の圧縮応力は、ガラスセラミックの中央領域（１３０）に蓄積された張力により釣り合わされている。ＤＯＣ値は、イオン交換処理中にガラスセラミック物品内で交換されるイオンの濃度プロファイル、例えば、測定された濃度がイオン交換処理前のガラスセラミック物品中の濃度に実質的に等しくなるガラスセラミック物品の表面下の深さに基づいて近似させることができる。
いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、残部ガラス相およびβ－スポジュメン結晶相に含まれるリチウムイオンは、イオン交換プロセス中に、イオン交換溶液からのナトリウムおよび／またはカリウムイオンと交換される（これらにより置き換えられる）ことができる。β－スポジュメン結晶相のイオン交換性は、ガラスセラミックをイオン交換して圧縮応力層を生成する効果を高める。同様に、残部ガラス相中のナトリウムイオンは、イオン交換プロセス中に、イオン交換溶液からのカリウムイオンと交換される（これにより置き換えられる）ことができる。二ケイ酸リチウム結晶相中のリチウムイオンは、表面アモルファス化メカニズムによりイオン交換することができる。
ガラスをイオン交換溶液に曝すことにより、ガラスセラミック中に圧縮応力層を形成することができる。実施形態において、イオン交換溶液は、溶融硝酸塩を含有することができる。一部の実施形態では、イオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、溶融ＬｉＮＯ３またはそれらの組み合わせであってよい。実施形態において、イオン交換溶液は、約１００％以下の溶融ＫＮＯ３、例えば、約９５％以下の溶融ＫＮＯ３、約９０％以下の溶融ＫＮＯ３、約８５％以下の溶融ＫＮＯ３、約８０％以下の溶融ＫＮＯ３、約７５％以下の溶融ＫＮＯ３、約７０％以下の溶融ＫＮＯ３、約６５％以下の溶融ＫＮＯ３、約６０％以下の溶融ＫＮＯ３またはそれ以下を含むことができる。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、約２０％以上の溶融ＮａＮＯ３、例えば、約２５％以上の溶融ＮａＮＯ３、約３０％以上の溶融ＮａＮＯ３、約３５％以上の溶融ＮａＮＯ３、約４０％以上の溶融ＮａＮＯ３またはそれ以上を含むことができる。実施形態において、イオン交換溶液は、約８０％の溶融ＫＮＯ３および約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３および約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３および約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３および約３５％の溶融ＮａＮＯ３または約６０％の溶融ＫＮＯ３および約４０％の溶融ＮａＮＯ３ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲を含むことができる。実施形態において、イオン交換溶液は、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３およびＬｉＮＯ３の混合物を含む溶融塩浴であってよい。実施形態において、例えば、他のナトリウム塩およびカリウム塩、例えば、亜硝酸、リン酸または硫酸ナトリウムまたはカリウム等を、イオン交換溶液中で使用することができる。実施形態において、イオン交換溶液は、ガラスセラミックへの銀イオンの交換のために、銀塩、例えば、硝酸銀を含むことができる。ガラスセラミックへの銀イオンの交換により、抗微生物および／または抗菌特性を有するガラスセラミック物品を製造することができる。実施形態において、イオン交換溶液は、ケイ酸、例えば、約１質量％以下のケイ酸を含有することができる。
ガラスセラミックを、ガラスセラミックをイオン交換溶液の浴に浸漬すること、イオン交換溶液をガラスセラミック上に噴霧することまたは何等かの方法でイオン交換溶液をガラスセラミックに物理的に塗工することにより、イオン交換溶液に曝すことができる。ガラスセラミックに曝す際に、イオン交換溶液は、実施形態によれば、４００℃以上５００℃以下、例えば、４１０℃以上４９０℃以下、４２０℃以上４８０℃以下、４３０℃以上４７０℃以下または４４０℃以上４６０℃以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の温度にあってよい。実施形態において、ガラスセラミックを、４時間以上４８時間以下、例えば、８時間以上４４時間以下、１２時間以上４０時間以下、１６時間以上３６時間以下、２０時間以上３２時間以下または２４時間以上２８時間以下ならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の期間、イオン交換溶液に曝すことができる。
イオン交換プロセスを、例えば、米国特許出願公開第２０１６／０１０２０１１号明細書に開示されるように、改善された圧縮応力プロファイルを提供する処理条件下において、イオン交換溶液中で行うことができる。同文献は、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
イオン交換プロセスを行った後、ガラスセラミックの表面における組成は、形成されたままのガラスセラミック（すなわち、イオン交換プロセスを受ける前のガラスセラミック）の組成とは異なる場合があると理解されたい。これは、形成されたままのガラスセラミックのガラス相中のある種のアルカリ金属イオン、例えば、Ｌｉ＋またはＮａ＋等がそれぞれ、より大きなアルカリ金属イオン、例えば、Ｎａ＋またはＫ＋等により置き換えられることにより生じる。一方、ガラス物品の深さの中心またはその付近におけるガラスセラミックの組成は、実施形態において、イオン交換処理により最も影響を受けにくいであろうし、形成されたままのガラスセラミックと実質的に同じまたは同じ組成を有することができる。
実施形態において、イオン交換されたガラスセラミック物品は、約２５０ＭＰａ以上、例えば、約２６０ＭＰａ以上、約２７０ＭＰａ以上、約２８０ＭＰａ以上、約２９０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、約３１０ＭＰａ以上、約３２０ＭＰａ以上、約３３０ＭＰａ以上、約３４０ＭＰａ以上、約３５０ＭＰａ以上、約３６０ＭＰａ以上、約３７０ＭＰａ以上、約３８０ＭＰａ以上、約３９０ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約４１０ＭＰａ以上、約４２０ＭＰａ以上、約４３０ＭＰａ以上、約４４０ＭＰａ以上、約４５０ＭＰａ以上、約４６０ＭＰａ以上、約４７０ＭＰａ以上、約４８０ＭＰａ以上、約４９０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、約５１０ＭＰａ以上、約５２０ＭＰａ以上、約５３０ＭＰａ以上、約５４０ＭＰａ以上、約５５０ＭＰａ以上、約５６０ＭＰａ以上、約５７０ＭＰａ以上、約５８０ＭＰａ以上、約５９０ＭＰａ以上、約６００ＭＰａ以上、約６１０ＭＰａ以上、約６２０ＭＰａ以上、約６３０ＭＰａ以上または約６４０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有することができる。実施形態において、イオン交換されたガラスセラミック物品は、約２５０ＭＰａ以上約６５０ＭＰａ以下、例えば、約２６０ＭＰａ以上約６４０ＭＰａ以下、約２７０ＭＰａ以上約６３０ＭＰａ以下、約２８０ＭＰａ以上約６２０ＭＰａ以下、約２９０ＭＰａ以上約６１０ＭＰａ以下、約３００ＭＰａ以上約６００ＭＰａ以下、約３１０ＭＰａ以上約５９０ＭＰａ以下、約３２０ＭＰａ以上約５８０ＭＰａ以下、約３３０ＭＰａ以上約５７０ＭＰａ以下、約３４０ＭＰａ以上約５６０ＭＰａ以下、約３５０ＭＰａ以上約５５０ＭＰａ以下、約３６０ＭＰａ以上約５４０ＭＰａ以下、約３７０ＭＰａ以上約５３０ＭＰａ以下、約３８０ＭＰａ以上約５２０ＭＰａ以下、約３９０ＭＰａ以上約５１０ＭＰａ以下、約４００ＭＰａ以上約５００ＭＰａ以下、約４１０ＭＰａ以上約４９０ＭＰａ以下、約４２０ＭＰａ以上約４８０ＭＰａ以下、約４３０ＭＰａ以上約４７０ＭＰａ以下、約４４０ＭＰａ以上約４６０ＭＰａ以下または約４５０ＭＰａならびに前述の値の間の全ての範囲および部分範囲の表面圧縮応力を有することができる。
実施形態において、イオン交換されたガラスセラミック物品は、約４００μｍ以上、例えば、約４１０μｍ以上、約４２０μｍ以上、約４３０μｍ以上、約４４０μｍ以上、約４５０μｍ以上、約４６０μｍ以上、約４７０μｍ以上、約４８０μｍ以上、約４９０μｍ以上、約５００μｍ以上またはそれ以上の圧縮応力層の深さ（圧縮深さ）を有することができる。実施形態において、イオン交換されたガラスセラミック物品は、約４０μｍ以上、例えば、約５０μｍ以上、約６０μｍ以上、約７０μｍ以上、約８０μｍ以上、約９０μｍ以上、約１００μｍ以上またはそれ以上の圧縮深さを有することができる。実施形態において、圧縮深さは、約４０μｍ以上５００μｍ以下、例えば、約５０μｍ以上約４８０μｍ以下、約６０μｍ以上約４６０μｍ以下、約７０μｍ以上約４４０μｍ以下、約８０μｍ以上約４２０μｍ以下、約９０μｍ以上約４００μｍ以下、約１００μｍ以上約３８０μｍ以下、約１２０μｍ以上約３６０μｍ以下、約１４０μｍ以上約３４０μｍ以下、約１６０μｍ以上約３２０μｍ以下、約１８０μｍ以上約３００μｍ以下、約２００μｍ以上約２８０μｍ以下、約２２０μｍ以上約２６０μｍ以下または約２４０μｍならびにこれらの終点により形成される任意かつ全ての部分範囲であってよい。
実施形態において、イオン交換されたガラスセラミック物品は、約０．０５ｔ以上（ｔは、ガラスセラミック物品の厚さである）、例えば、約０．１ｔ以上、約０．１５ｔ以上、約０．２ｔ以上またはそれ以上の圧縮応力層の深さ（圧縮深さ）を有することができる。実施形態において、ガラスセラミック物品は、約０．０５ｔ以上０．２５ｔ以下（ｔは、ガラスセラミック物品の厚さである）、例えば、約０．１ｔ以上０．２ｔ以下または約０．０５ｔならびにこれらの終点により形成される任意かつ全ての部分範囲の圧縮深さを有することができる。
実施形態において、イオン交換されたガラスセラミックは、高い強度を有することができる。一部の実施形態では、イオン交換されたガラスセラミックは、リングオンリング試験において、約１００ｋｇｆ（約９８０Ｎ）以上、例えば、約１０５ｋｇｆ（約１０２９Ｎ）以上、約１１０ｋｇｆ（約１０７８Ｎ）以上、約１１５ｋｇｆ（約１１２７Ｎ）以上またはそれ以上の破損荷重を有する。リングオンリング試験を、以下で説明する。
ガラスセラミック物品は、高い体強度および高い耐摩耗性を有することができる。高い耐摩耗性および高い強度は、ガラスセラミック物品の摩耗後に得られる保持強度測定値により特徴付けることができる。保持強度は、以下に記載されるように、摩耗リングオンリング試験手順に従って測定することができる。一部の実施形態では、ガラスセラミック物品は、厚さが０．８ｍｍであり、６０ｋｇｆ（約５８８Ｎ）以上の４５ｐｓｉ（約３１０ｋＰａ）摩耗後の摩耗リングオンリング試験における破損荷重により測定される保持強度を有することができる。
ガラスセラミック物品は、任意の適切な幾何学的形状を有することができる。実施形態において、ガラスセラミック物品は、約０．４ｍｍ以上、例えば、約０．５ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．７ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約０．９ｍｍ以上、約１．０ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、約２．０ｍｍ以上またはそれ以上の厚さを有することができる。実施形態において、ガラスセラミック物品は、約０．４ｍｍ以上約２．０ｍｍ以下、例えば、約０．５ｍｍ以上約１．５ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以上約１．０ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以上約０．９ｍｍ以下、約０．８ｍｍならびにこれらの終点により形成される任意かつ全ての部分範囲の厚さを有することができる。実施形態において、ガラスセラミック物品は、約０．８ｍｍ以上約１．０ｍｍ以下の範囲の厚さを有する。
本明細書に開示されたガラスセラミック物品を、別の物品、例えば、ディスプレイ（またはディスプレイ物品）を有する物品（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステム等を含む消費者向け電子機器）、建築物品、輸送物品（例えば、自動車、列車、航空機、船舶等）、器具物品または幾らかの耐引掻き性、耐摩耗性もしくはそれらの組み合わせを必要とする任意の物品に組み込むことができる。本明細書に開示されたガラスセラミック物品のいずれかが組み込まれた例示的な物品を、図２Ａおよび図２Ｂに示す。具体的には、図２Ａおよび図２Ｂに、前面２０４、背面２０６および側面２０８を有するハウジング２０２と、ハウジング内の少なくとも部分的に内側または全体にあり、少なくともコントローラ、メモリおよびハウジングの前面にあるかまたはそれに隣接しているディスプレイ２１０を備える電気部品（図示せず）と、ディスプレイ上にあるようにハウジングの前面またはその上にあるカバー基板２１２とを含む消費者向け電子デバイス２００を示す。一部の実施形態では、ハウジング２０２の少なくとも一部は、本明細書に開示されたガラスセラミック物品のいずれかを含むことができる。
以下の実施例により、実施形態をさらに明確にするものとする。これらの実施例は、上記された実施形態を限定するものではないことを理解されたい。
以下の表１に列挙された成分（質量％）を有するガラスセラミックを調製し、セラミック化した。サンプルは、０．８ｍｍの厚さを有した。セラミック化サイクルは、室温から６２５℃の核形成温度への５℃／分の昇温速度、６２５℃で４時間の保持、５℃／分の昇温速度で７４０℃への昇温および７４０℃で１時間の保持を含んだ。得られた表１のサンプルは、β－スポジュメン、二ケイ酸リチウム、β－石英およびマグネタイトを含む相集合体を示し、黒色の外観を有していた。
セラミック化後、表１で報告されたガラスセラミックサンプルを、６０質量％のＫＮＯ３および４０質量％のＮａＮＯ３を含む溶融塩浴中、４７０℃の温度で４時間イオン交換した。
ガラスセラミックの相集合体を、セラミック化サンプルのＸ線回折（ＸＲＤ）分析を使用して決定した。ガラスセラミックの外観は、サンプルの観察に基づく印象である。反射色座標を、SCI UVC条件下でX-rite Ci7 F02光源を使用して測定した。前駆体ガラスについて、液相線温度を、ASTM C829-81(2015)表題「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」に準拠して測定した。液相線粘度を決定するために、液相線温度でのガラスの粘度を、ASTM C965-96(2012)表題「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」に準拠して測定する。破壊靭性値（Ｋ１Ｃ）を、Reddy, K.P.R. et al, 「Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens」 J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)に開示されているシェブロンノッチ付きショートバー（ＣＮＳＢ）法により測定した。ただし、Ｙ＊
ｍを、Bubsey, R.T. et al., 「Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements」 NASA Technical Memorandum 83796, pp. 1-30 (October 1992)の等式５を使用して計算する。
表１におけるサンプル１のＸ線回折分析を図３に示す。図３に示されるように、サンプル１の黒色ガラスセラミックは、β－スポジュメン、二ケイ酸リチウム、β－石英およびマグネタイトを含む相集合体により特徴付けられる。
図４および図５において異なる倍率で示されるように、トンネル電子顕微鏡（ＴＥＭ）を利用して、表１のサンプル１を分析した。図５のＴＥＭ画像を、元素マッピングを使用して分析した。元素マッピングされた画像は、以下のとおりである：図６は鉄をマッピングし、図７はニッケルをマッピングし、図８はチタンをマッピングし、図９はコバルトをマッピングし、図１０はケイ素をマッピングし、図１１はアルミニウムをマッピングし、図１２はジルコニウムおよびリンをマッピングする。
０．８ｍｍの厚さを有するガラスセラミックを、表１におけるサンプル１の組成およびセラミック化計画により製造し、ついで、ＮａＮＯ３浴中において、４７０℃の温度で３時間の期間イオン交換した。サンプルのリングオンリング強度を、以下に記載されるように、イオン交換処理の前後で測定した。リングオンリング試験の結果のワイブルプロットを図１３に示す。図１３に示されるように、イオン交換処理により、ガラスセラミックの破損荷重が顕著に増大する。
リングオンリング（ＲｏＲ）試験は、平坦なガラス標本を試験するための表面強度測定であり、ASTM C1499-09(2013)表題「Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature」は、本明細書に記載されたＲｏＲ試験法の基礎となる。ASTM C1499-09は、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。特に断らない限り、標本を、リングオンリング試験の前に研磨しなかった。
ＲｏＲ試験では、図１４に示すように、サンプルを、異なるサイズの２つの同心リングの間に配置して、等二軸曲げ強度（すなわち、２つの同心リングの間で曲げに供された場合、材料が耐えることができる最大応力）を決定する。ＲｏＲ構成４００では、ガラスセラミック物品４１０を、直径Ｄ２を有する支持リング４２０により支持する。力Ｆを、荷重セル（図示せず）によって、直径Ｄ１を有する荷重リング４３０によりガラスセラミック物品の表面に加える。
荷重リングと支持リングとの直径の比Ｄ１／Ｄ２は、０．２～０．５の範囲にあってよい。一部の実施形態では、Ｄ１／Ｄ２は、０．５である。荷重リングおよび支持リング４３０，４２０は、支持リングの直径Ｄ２の０．５％以内に同心に整列されるべきである。試験に使用される荷重セルは、選択された範囲内の任意の荷重で±１％以内の精度でなければならない。試験を、２３±２℃の温度および４０±１０％の相対湿度で行う。
固定具設計のために、荷重リング４３０の突出表面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２の範囲にある。式中、ｈは、ガラスベース物品４１０の厚さである。荷重リングおよび支持リング４３０，４２０は、硬度ＨＲｃ＞４０の硬化鋼製である。ＲｏＲ固定具は市販されている。
ＲｏＲ試験について意図された破損メカニズムは、荷重リング４３０内の表面４３０ａから生じるガラスセラミック物品４１０の破損を観察することである。この領域の外側、すなわち、荷重リング４３０と支持リング４２０との間で発生する破損は、データ分析から省略される。しかしながら、ガラスセラミック物品４１０の薄さおよび高強度のために、標本の厚さｈの１／２を超える大きな撓みが時折観察される。したがって、荷重リング４３０の下から生じる高い割合の破損を観察することは珍しいことではない。リングの内側および下の両方の応力発生（応力ゲージ分析により収集）ならびに各標本における破損の発生を知らなければ、応力を、正確に計算することができない。したがって、ＲｏＲ試験は、測定された応答として、破損時のピーク荷重に焦点を当てている。
ガラスベース物品の強度は、表面欠陥の存在により決まる。ただし、ガラスの強度は、本質的に統計的であるため、所定のサイズの欠陥が存在する可能性を正確に予測することはできない。したがって、確率分布を、得られたデータの統計学的表現として使用することができる。
０．８ｍｍの厚さを有するガラスセラミックを、表１におけるサンプル１の組成およびセラミック化計画により製造し、ついで、ＮａＮＯ３浴中において、４７０℃の温度で４時間、７時間および１６時間の期間イオン交換した。ついで、イオン交換されたガラスセラミック中のＮａ２Ｏ濃度を、電子マイクロプローブで測定して、イオン交換されたガラスセラミックの表面下の深さの関数として、Ｎａ２Ｏ濃度プロファイルを決定した。イオン交換されたガラスセラミックの測定されたＮａ２Ｏ濃度プロファイルを、図１５に示す。
０．８ｍｍの厚さを有するガラスセラミックを、表１におけるサンプル１の組成およびセラミック化計画により製造し、ついで、ＮａＮＯ３浴中において、４７０℃の温度で３時間の期間イオン交換した。サンプルのリングオンリング強度を、イオン交換処理の後および標準化された摩耗時間についての種々の摩耗圧力での摩耗粒子による摩耗後に測定した。利用された摩耗圧力を、０ｐｓｉ（約０ｋＰａ）（摩耗せず）、５ｐｓｉ（約３５ｋＰａ）、１５ｐｓｉ（約１０３ｋＰａ）、２５ｐｓｉ（約１７２ｋＰａ）および４５ｐｓｉ（約３１０ｋＰａ）とした。摩耗により、ガラスセラミックの表面に欠陥が導入された。リングオンリング試験における種々の摩耗圧力について摩耗されかつイオン交換されたガラスセラミック物品の破損荷重により測定された保持強度を、図１６に示す。
本明細書に記載された全ての組成成分、関係および比は、特に断らない限り、質量％で提供される。本明細書に開示された全ての範囲は、範囲が開示される前または後に明示的に記載されているか否かにかかわらず、広く開示された範囲により包含される任意かつ全ての範囲および部分範囲を含む。
当業者には、特許請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に対して、種々の修正および変形を行うことができることが明らかであろう。このため、本明細書は、このような修正および変形が添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入るのであれば、本明細書に記載された種々の実施形態の修正および変形を包含することが意図される。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ガラスセラミックであって、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
ガラスセラミック。
ガラスセラミックであって、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
ガラスセラミック。
実施形態２
前記副結晶相が、マグネタイトおよびβ－石英を含む、実施形態１記載のガラスセラミック。
前記副結晶相が、マグネタイトおよびβ－石英を含む、実施形態１記載のガラスセラミック。
実施形態３
前記ガラスセラミックが、０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、実施形態１または２記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、実施形態１または２記載のガラスセラミック。
実施形態４
前記ガラスセラミックが、１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、実施形態１から３までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性を有する、実施形態１から３までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
実施形態５
前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、実施形態１から４までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、実施形態１から４までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
実施形態６
前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
を含む、実施形態１から５までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
を含む、実施形態１から５までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
実施形態７
前記ガラスセラミックが、５０質量％超の結晶化度を有する、実施形態１から６までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、５０質量％超の結晶化度を有する、実施形態１から６までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
実施形態８
前記ガラスセラミックがイオン交換されていて、前記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、実施形態１から７までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックがイオン交換されていて、前記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、実施形態１から７までのいずれか１つ記載のガラスセラミック。
実施形態９
前記圧縮深さが、少なくとも０．０５ｔであり、ｔが、ガラスセラミックの厚さである、実施形態８記載のガラスセラミック。
前記圧縮深さが、少なくとも０．０５ｔであり、ｔが、ガラスセラミックの厚さである、実施形態８記載のガラスセラミック。
実施形態１０
前記圧縮深さが、少なくとも４０μｍである、実施形態８または９記載のガラスセラミック。
前記圧縮深さが、少なくとも４０μｍである、実施形態８または９記載のガラスセラミック。
実施形態１１
消費者向け電子製品であって、
前面、背面および側面を含むハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよび前記ハウジングの前記前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、
前記ディスプレイ上に配設されたカバーガラスと
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部が、実施形態１から７までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む、
消費者向け電子製品。
消費者向け電子製品であって、
前面、背面および側面を含むハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよび前記ハウジングの前記前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、
前記ディスプレイ上に配設されたカバーガラスと
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部が、実施形態１から７までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む、
消費者向け電子製品。
実施形態１２
消費者向け電子製品であって、
前面、背面および側面を含むハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよび前記ハウジングの前記前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、
前記ディスプレイ上に配設されたカバーガラスと
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部が、実施形態８から１０までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む、
消費者向け電子製品。
消費者向け電子製品であって、
前面、背面および側面を含むハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよび前記ハウジングの前記前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、
前記ディスプレイ上に配設されたカバーガラスと
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部が、実施形態８から１０までのいずれか１つ記載のガラスセラミックを含む、
消費者向け電子製品。
実施形態１３
前駆体ガラスベース物品をセラミック化して、ガラスセラミックを形成するステップを含む方法であって、
前記ガラスセラミックが、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックが、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
方法。
前駆体ガラスベース物品をセラミック化して、ガラスセラミックを形成するステップを含む方法であって、
前記ガラスセラミックが、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックが、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
方法。
実施形態１４
前記セラミック化を、５００℃以上９００℃以下の温度で生じさせる、実施形態１３記載の方法。
前記セラミック化を、５００℃以上９００℃以下の温度で生じさせる、実施形態１３記載の方法。
実施形態１５
前記セラミック化を、４時間以上１６時間以下の期間にわたって生じさせる、実施形態１３または１４記載の方法。
前記セラミック化を、４時間以上１６時間以下の期間にわたって生じさせる、実施形態１３または１４記載の方法。
実施形態１６
前記ガラスセラミックをイオン交換するステップをさらに含む、実施形態１３から１５までのいずれか１つ記載の方法。
前記ガラスセラミックをイオン交換するステップをさらに含む、実施形態１３から１５までのいずれか１つ記載の方法。
実施形態１７
前記前駆体ガラスベース物品が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、実施形態１３から１６までのいずれか１つ記載の方法。
前記前駆体ガラスベース物品が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、実施形態１３から１６までのいずれか１つ記載の方法。
実施形態１８
前記前駆体ガラスベース物品が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
を含む、実施形態１３から１７までのいずれか１つ記載の方法。
前記前駆体ガラスベース物品が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
を含む、実施形態１３から１７までのいずれか１つ記載の方法。
実施形態１９
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、ガラス。
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、ガラス。
実施形態２０
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
をさらに含む、実施形態１９記載のガラス。
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
をさらに含む、実施形態１９記載のガラス。
実施形態２１
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯおよび
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４
のうちの少なくとも一方をさらに含む、実施形態１９または２０記載のガラス。
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯおよび
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４
のうちの少なくとも一方をさらに含む、実施形態１９または２０記載のガラス。
Claims (10)
- ガラスセラミックであって、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
ガラスセラミック。 - 前記副結晶相が、マグネタイトおよびβ－石英を含む、請求項１記載のガラスセラミック。
- 前記ガラスセラミックが、
０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靭性および／または
５０質量％超の結晶化度
を有する、請求項１または２記載のガラスセラミック。 - 前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、かつ／または
前記ガラスセラミックの中心が、
５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
０質量％～５．０質量％のＢ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０質量％～４．０質量％のＫ２Ｏ、
０質量％～８．０質量％のＭｇＯ、
０質量％～１０．０質量％のＺｎＯ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０質量％～０．４質量％のＣｅＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２、
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、
０．１質量％～５．０質量％のＮｉＯ、
０．１質量％～５．０質量％のＣｏ３Ｏ４、
０質量％～４．０質量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｒ２Ｏ３、
０質量％～２．０質量％のＣｕＯおよび
０質量％～２．０質量％のＶ２Ｏ５
を含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載のガラスセラミック。 - 前記ガラスセラミックがイオン交換されていて、前記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、請求項１から４までのいずれか１項記載のガラスセラミック。
- 前記圧縮深さが、少なくとも０．０５ｔであり、ｔが、ガラスセラミックの厚さである、かつ／または
前記圧縮深さが、少なくとも４０μｍである、
請求項５記載のガラスセラミック。 - 消費者向け電子製品であって、
前面、背面および側面を含むハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に設けられた電気部品であって、少なくともコントローラ、メモリおよび前記ハウジングの前記前面に設けられたかまたは隣接して設けられたディスプレイを備える電気部品と、
前記ディスプレイ上に配設されたカバーガラスと
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部が、請求項１から６までのいずれか１項記載のガラスセラミックを含む、
消費者向け電子製品。 - 前駆体ガラスベース物品をセラミック化して、ガラスセラミックを形成するステップを含む方法であって、
前記ガラスセラミックが、
二ケイ酸リチウムを含む第１の主結晶相と、
β－スポジュメンを含む第２の主結晶相と、
副結晶相として、マグネタイト、β－石英、クリストバライトおよびリン酸リチウムのうちの少なくとも１つと
を含み、
前記ガラスセラミックが、以下の色座標：
Ｌ＊：１５．０～３５．０、
ａ＊：－３．０～３．０および
ｂ＊：－５．０～５．０
により特徴付けられる、
方法。 - 前記セラミック化を、５００℃以上９００℃以下の温度で生じさせる、かつ／または
前記セラミック化を、４時間以上１６時間以下の期間にわたって生じさせる、かつ／または
前記方法が、前記ガラスセラミックをイオン交換するステップをさらに含む、
請求項８記載の方法。 - ５５．０質量％～７５．０質量％のＳｉＯ２、
２．０質量％～２０．０質量％のＡｌ２Ｏ３、
５．０質量％～２０．０質量％のＬｉ２Ｏ、
０質量％超～５．０質量％のＮａ２Ｏ、
０．５質量％～５．０質量％のＴｉＯ２、
１．０質量％～６．０質量％のＰ２Ｏ５、
０．５質量％～１０．０質量％のＺｒＯ２、
０．０５質量％～０．５質量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２および
０．１質量％～５．０質量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３
を含む、ガラス。
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