KR20200087863A - 블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹 - Google Patents

블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹 Download PDF

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조지 홀시 비올
퀴앙 후
찰렌 마리 스미스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

흑색 리튬 실리케이트 유리 세라믹이 제공된다. 상기 유리 세라믹은 1차 결정상으로서 리튬 실리케이트; 및 2차 결정상으로서 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 및 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 유리 세라믹은 다음의 색 좌표: L*: 20.0 내지 40.0; a*: -1.0 내지 1.0; 및 b*: -5.0 내지 2.0를 특징으로 한다. 상기 유리 세라믹은 이온 교환될 수 있다. 상기 유리 세라믹을 제조하는 방법이 또한 제공된다.

Description

블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹
본 출원은 2017년 11월 30일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/592,715호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 명세서는 일반적으로 유리 세라믹 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 명세서는 전자 장치용 하우징으로 형성될 수 있는 블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, 및 웨어러블 장치 (예를 들어, 시계 및 피트니스 트랙커)와 같은 휴대용 전자 장치는 계속해서 더 작아지고 더 복잡해진다. 이와 같이, 이러한 휴대용 전자 장치의 적어도 하나의 외부 표면에 통상적으로 사용되는 재료도 또한 계속해서 더 복잡해진다. 예를 들어, 휴대용 전자 장치가 소비자 요구를 충족시키기 위해 더 작고 더 얇아짐에 따라, 이들 휴대용 전자 장치에 사용되는 하우징도 또한 더 작고 더 얇아져서, 이들 구성요소를 형성하는데 사용되는 재료에 대한 더 높은 성능 요구사항을 결과한다.
따라서, 손상에 대한 저항성과 같은 더 높은 성능, 및 휴대용 전자 장치에 사용하기에 보기 좋은 외관을 나타내는 재료에 대한 필요가 존재한다.
관점 (1)에 따르면, 유리 세라믹이 제공된다. 유리 세라믹은: 1차 결정상으로서 적어도 하나의 리튬 실리케이트 결정상; 및 2차 결정상으로서 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 및 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함한다. 유리 세라믹은 다음의 색 좌표에 의해 특징되어진다: L*: 20.0 내지 40.0; a*: -1.0 내지 1.0; 및 b*: -5.0 내지 2.0.
관점 (2)에 따르면, 관점 (1)의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 1차 결정상은 리튬 메타실리케이트이다.
관점 (3)에 따르면, 관점 (1) 또는 (2)의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 1차 결정상은 리튬 디실리케이트이다.
관점 (4)에 따르면, 관점 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 가시 광선 범위에서 약 1% 미만의 투과율을 갖는다.
관점 (5)에 따르면, 관점 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 적어도 약 290 MPa의 링-온-링 강도를 갖는다.
관점 (6)에 따르면, 관점 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 약 0.9 MPa·m0.5 내지 약 2.0 MPa·m0.5의 파괴 인성을 갖는다.
관점 (7)에 따르면, 관점 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 약 1.0 MPa·m0.5 내지 약 1.5 MPa·m0.5의 파괴 인성을 갖는다.
관점 (8)에 따르면, 관점 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 약 55.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 2.0　wt% 내지 약 20.0　wt% Al2O3; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% B2O3; 약 5.0　wt% 내지 약 15.0　wt% Li2O; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% Na2O; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% K2O; 0　wt% 내지 약 8.0　wt% MgO; 0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZnO; 약 0.5　wt% 내지 약 5.0　wt% TiO2; 약 1.0　wt% 내지 약 6.0　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZrO2; 0　wt% 내지 약 0.4　wt% CeO2; 약 0.05　wt% 내지 약 0.5　wt% SnO+SnO2; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% NiO; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% Co3O4; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% MnO+MnO2+Mn2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% Cr2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% CuO; 및 0　wt% 내지 약 2.0　wt% V2O5를 더욱 포함한다.
관점 (9)에 따르면, 관점 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 약 65.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 7.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Al2O3; 약 6.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Li2O; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% TiO2; 약 1.5　wt% 내지 약 2.5　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% ZrO2; 약 1.0　wt% 내지 약 4.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.5　wt% 내지 약 1.5　wt% NiO; 및 약 0.1　wt% 내지 약 0.4　wt% Co3O4를 더욱 포함한다.
관점 (10)에 따르면, 관점 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 약 50 wt% 초과의 결정성 (crystallinity)을 갖는다.
관점 (11)에 따르면, 관점 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 이온 교환되고, 및 상기 유리 세라믹의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장하는 압축 응력 층을 포함한다.
관점 (12)에 따르면, 관점 (11)의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 표면에서 적어도 약 250 MPa의 압축 응력을 갖는다.
관점 (13)에 따르면, 관점 (11) 또는 (12)의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 표면에서 약 250 MPa 내지 약 650 MPa의 압축 응력을 갖는다.
관점 (14)에 따르면, 관점 (11) 내지 (13) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 압축의 깊이는 적어도 0.05t이고, 여기서 t는 유리 세라믹의 두께이다.
관점 (15)에 따르면, 관점 (11) 내지 (14) 중 어느 하나의 유리 세라믹이 제공되며, 여기서 상기 유리 세라믹은 적어도 약 900 MPa의 링-온-링 강도를 갖는다.
관점 (16)에 따르면, 소비자 전자 제품이 제공된다. 소비자 전자 제품은: 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 부품, 상기 전기 부품은 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하여 존재하며; 및 상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함한다. 상기 하우징의 적어도 일부는 관점 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 유리 세라믹을 포함한다.
관점 (17)에 따르면, 소비자 전자 제품이 제공된다. 상기 소비자 전자 제품은: 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 부품, 상기 전기 부품은 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하여 존재하며; 및 상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함한다. 상기 하우징의 적어도 일부는 관점 (11) 내지 (15) 중 어느 하나의 유리 세라믹을 포함한다.
관점 (18)에 따르면, 방법이 제공된다. 상기 방법은: 전구체 유리계 제품을 세라믹화 하여 유리 세라믹을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 유리 세라믹은: 1차 결정상으로서 적어도 하나의 리튬 실리케이트 결정상; 및 부 (minor) 결정상으로서 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 및 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 유리 세라믹은 다음의 색 좌표에 의해 특징되어진다: L*: 20.0 내지 40.0; a*: -1.0 내지 1.0; 및 b*: -5.0 내지 2.0.
관점 (19)에 따르면, 관점 (18)의 방법이 제공되며, 여기서 상기 세라믹화 단계는 약 500 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 발생한다.
관점 (20)에 따르면, 관점 (18) 또는 (19)의 방법이 제공되며, 여기서 상기 세라믹화 단계는 약 6 시간 내지 약 16 시간의 기간 동안 발생한다.
관점 (21)에 따르면, 관점 (18) 내지 (20) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 상기 유리 세라믹을 이온 교환시키는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (22)에 따르면, 관점 (18) 내지 (21) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 전구체 유리계 물품은: 약 55.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 2.0　wt% 내지 약 20.0　wt% Al2O3; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% B2O3; 약 5.0　wt% 내지 약 15.0　wt% Li2O; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% Na2O; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% K2O; 0　wt% 내지 약 8.0　wt% MgO; 0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZnO; 약 0.5　wt% 내지 약 5.0　wt% TiO2; 약 1.0　wt% 내지 약 6.0　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZrO2; 0　wt% 내지 약 0.4　wt% CeO2; 약 0.05　wt% 내지 약 0.5　wt% SnO+SnO2; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% NiO; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% Co3O4; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% MnO+MnO2+Mn2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% Cr2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% CuO; 및 0　wt% 내지 약 2.0　wt% V2O5를 포함한다.
관점 (23)에 따르면, 관점 (18) 내지 (22) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 전구체 유리계 물품은: 약 65.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 7.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Al2O3; 약 6.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Li2O; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% TiO2; 약 1.5　wt% 내지 약 2.5　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% ZrO2; 약 1.0　wt% 내지 약 4.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.5　wt% 내지 약 1.5　wt% NiO; 및 약 0.1　wt% 내지 약 0.4　wt% Co3O4를 포함한다.
관점 (24)에 따르면, 유리가 제공된다. 상기 유리는: 약 55.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 2.0　wt% 내지 약 20.0　wt% Al2O3; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% B2O3; 약 5.0　wt% 내지 약 15.0　wt% Li2O; 0　wt% 내지 약 5.0　wt% Na2O; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% K2O; 0　wt% 내지 약 8.0　wt% MgO; 0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZnO; 약 0.5　wt% 내지 약 5.0　wt% TiO2; 약 1.0　wt% 내지 약 6.0　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 10.0　wt% ZrO2; 0　wt% 내지 약 0.4　wt% CeO2; 약 0.05　wt% 내지 약 0.5　wt% SnO+SnO2; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% NiO; 약 0.1　wt% 내지 약 5.0　wt% Co3O4; 0　wt% 내지 약 4.0　wt% MnO+MnO2+Mn2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% Cr2O3; 0　wt% 내지 약 2.0　wt% CuO; 및 0　wt% 내지 약 2.0　wt% V2O5를 포함한다.
관점 (25)에 따르면, 관점 (24)의 유리가 제공되며, 약 65.0　wt% 내지 약 75.0　wt% SiO2; 약 7.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Al2O3; 약 6.0　wt% 내지 약 11.0　wt% Li2O; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% TiO2; 약 1.5　wt% 내지 약 2.5　wt% P2O5; 약 2.0　wt% 내지 약 4.0　wt% ZrO2; 약 1.0　wt% 내지 약 4.0　wt% FeO+Fe2O3; 약 0.5　wt% 내지 약 1.5　wt% NiO; 및 약 0.1　wt% 내지 약 0.4　wt% Co3O4를 포함한다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구현 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구현 예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구현 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 명세서에 개시되고 및 기재된 구현 예에 따른 유리 세라믹의 표면 상에 압축 응력 층을 갖는 유리 세라믹의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 여기에 개시된 유리 세라믹 중 임의의 것을 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
도 3은 구현 예에 따른 0.8 mm의 두께를 갖는 유리 세라믹 및 비교예에 따른 0.8 mm의 두께를 갖는 2 개의 유리 세라믹의 투과율 스펙트럼이다.
도 4는 이온 교환 처리 전 및 후에 구현 예에 따른 유리 세라믹에 대한 링-온-링 (RoR) 강도 시험 결과의 와이블 플롯이다.
도 5는 전자 마이크로프로브에 의해 측정된, 구현 예에 따른 이온 교환된 유리 세라믹의 표면으로부터 깊이의 함수로서 Na2O의 wt%로 농도의 플롯이다.
도 6은 링-온-링 시험 장치의 개략도이다.
이하 언급은 다양한 구현 예에 따른 블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹에 대해 상세하게 만들어질 것이다. 특히, 블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹은 보기 좋은 외관을 가지며, 고 강도 및 파괴 인성을 나타낸다. 따라서, 블랙 리튬 실리케이트 유리 세라믹은 휴대용 전자 장치의 하우징으로 사용하기에 적합하다.
하기 상세한 설명에서, 동일한 참조 문자는 도면에 도시된 몇 가지 도들 내내 동일하거나 또는 상응하는 부품을 가리킨다. 또한, "상부", "하부", "외부", "내부", 및 이와 유사한 것과 같은 용어는 편의의 단어이지 제한 용어로 해석되지 않는 것으로 이해된다. 그룹이 구성요소들의 적어도 하나의 그룹 또는 이들의 조합으로 이루어진 것으로 설명될 때마다, 상기 그룹은 개별적으로 또는 서로 조합하여 그 기재된 구성요소들의 임의의 개수로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 별도의 언급이 없는 한, 기재된 경우, 값의 범위는 상기 범위의 상한 및 하한 값들뿐만 아니라 그들 사이의 어떤 값을 모두 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 본 명세서 및 도면들에 개시된 다양한 특색들은 어떤 하나 및 모두 조합하여 사용될 수 있는 것으로 또한 이해된다.
별도의 언급이 없는 한, 여기에 기재된 유리의 모든 조성물은 중량 퍼센트 (wt%)로 표시되며, 구성분은 산화물 기준으로 제공된다. 별도의 언급이 없는 한, 모든 온도는 섭씨 (℃)로 표시된다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 어떤 정량적인 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성의 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용될 수 있는 점에 주목된다. 이들 용어는 또한 문제의 주제의 기본적인 기능의 변화를 결과하지 않고 정량적인 표현이 명시된 기준으로부터 변할 수 있는 정도를 나타내는 것으로 여기에서 활용된다. 예를 들어, "K2O가 실질적으로 없는" 유리는 이러한 산화물이 유리에 능동적으로 첨가되지 않았거나 또는 배치되지는 (batched) 않았지만, 오염물로서 매우 소량으로 존재할 수 있는 유리이다. 예를 들어, "실질적으로 K2O가 없는" 유리는, K2O가 유리에 능동적으로 첨가되지 않았거나 배치되지는 (batch) 않았지만, 약 0.01 wt% 미만의 양으로와 같이, 오염물로서 매우 소량으로 존재할 수 있는 유리이다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "약"이 값을 수식하기 위해 사용될 때, 정확한 값이 또한 개시된다.
유리 세라믹은 1차 결정상, 2차 결정상, 및 잔류 유리상을 함유한다. 1차 결정상은 중량으로 유리 세라믹의 가장 큰 분율을 차지하는 결정상으로서 여기에 정의되는 우세한 결정상이다. 따라서, 2차 결정상은 1차 결정상의 중량%보다 작은 유리 세라믹의 중량%의 관점에서의 농도로 존재한다.
구현 예에서, 1차 결정상은 리튬 실리케이트를 포함한다. 리튬 실리케이트는 리튬 메타실리케이트 또는 리튬 디실리케이트일 수 있다. 구현 예에서, 리튬 실리케이트는 유일한 1차 결정상이다.
몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 2차 결정상을 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, β-스포듀민은 β-스포듀민 고용체를 지칭할 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹은 하나 초과의 2차 결정상을 함유한다. 몇몇 구현 예에서, 추가 결정상이 유리 세라믹에 존재할 수 있다.
구현 예에서, 유리 세라믹의 총 결정성 (crystallinity)은 경도, 영률, 및 내스크래치성과 같은 향상된 기계적 성질을 제공하기에 충분히 높다. 여기에 사용된 바와 같이, 총 결정성은 wt%로 제공되며, 유리 세라믹에 존재하는 모든 결정상의 wt%의 합을 지칭한다. 구현 예에서, 총 결정성은 약 50 wt% 이상, 예를 들어 약 55 wt% 이상, 약 60 wt% 이상, 약 65 wt% 이상, 약 70 wt% 이상, 약 75 wt% 이상, 또는 그 이상이다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 세라믹의 총 결정성은 약 50 wt% 이상 약 75 wt% 이하, 예를 들어 약 55 wt% 이상 약 70 wt% 이하, 또는 약 60 wt% 이상 약 65 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다. 유리 세라믹의 총 결정성은 X-선 회절 (XRD) 결과의 리트펠트 (Rietveld) 정량 분석을 통해 결정된다.
유리 세라믹은 불투명하거나 반투명하다. 구현 예예서, 유리 세라믹은 가시 범위 (380 nm 내지 760 nm)에서 약 10% 미만, 예를 들어 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 또는 그 이하의 투과율을 나타낸다. 여기에 사용된 바와 같은 투과율은 총 투과율을 지칭하고, 150 mm 적분 구를 갖는 퍼킨 엘머 람다 950 UV/Vis/NIR 분광 광도계를 사용하여 측정된다. 샘플은 구의 입구 포트에 장착되어, 와이드 앵글 산란된 빛의 수집을 허용하며, 기준 스펙트랄론 (reference Spectralon) 반사 디스크는 구의 출구 포트 위에 위치된다. 총 투과율은 개방형 빔 베이스라인 측정과 관련하여 발생된다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 검은색이다. 유리 세라믹은 다음의 색 좌표, L* 20.0 내지 40.0, a* -1.0 내지 0.5, 및 b* -5.0 내지 1.0에 의해 특징되어질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹의 L* 값은 20.0 내지 40.0, 예를 들어 21.0 내지 39.0, 22.0 내지 38.0, 23.0 내지 37.0, 24.0 내지 36.0, 23.0 내지 35.0, 25.0 내지 34.0, 26.0 내지 33.0, 27.0 내지 32.0, 28.0 내지 31.0, 또는 29.0 내지 30.0%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹의 a* 값은 -1.0 내지 1.0, 예를 들어 -0.9 내지 0.9, -0.8 내지 0.8, -0.7 내지 0.7, -0.6 내지 0.6, -0.5 내지 0.5, -0.4 내지 0.4, -0.3 내지 0.3, -0.2 내지 0.2, 또는 -0.1 내지 0.1, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹의 b* 값은 -5.0 내지 2.0, 예를 들어 -4.5 내지 1.5, -4.0 내지 1.0, -3.5 내지 0.5, -3.0 내지 0.0, -2.5 내지 -0.5, -2.0 내지 -1.0, 또는 -1.5, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 색 좌표는 SCI UVC 조건 하에서 X-라이트 (X-rite) Ci7 F02 광원을 사용하여 측정된다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 높은 파괴 인성을 가질 수 있다. 높은 파괴 인성은 유리 세라믹의 결정상 조립 (assemblage)으로 인해 적어도 부분적으로 달성된다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 약 0.9 MPa·m0.5 이상 약 2.0 MPa·m0.5 이하, 예를 들어 약 1.0 MPa·m0.5 이상 약 1.9 MPa·m0.5 이하, 약 1.1 MPa·m0.5 이상 약 1.8 MPa·m0.5 이하, 약 1.2 MPa·m0.5 이상 약 1.7 MPa·m0.5 이하, 약 1.3 MPa·m0.5 이상 약 1.6 MPa·m0.5 이하, 약 1.4 MPa·m0.5 이상 약 1.5 MPa·m0.5 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 파괴 인성을 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 약 1.0 MPa·m0.5 이상 약 1.5 MPa·m0.5 이하의 파괴 인성을 가질 수 있다. 파괴 인성은 아래에 기재된 바와 같이 쉐브론 노치트 숏 바 (CNSB) 방법에 의해 측정된다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 고 강도를 가질 수 있다. 고 강도는 유리 세라믹의 결정상 조립으로 인해 적어도 부분적으로 달성된다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 약 290 MPa 이상, 예를 들어 약 300 MPa 이상, 약 310 MPa 이상, 약 320 MPa 이상, 약 330 MPa 이상, 약 340 MPa 이상, 약 350 MPa 이상, 약 360 MPa 이상, 약 370 MPa 이상, 약 380 MPa 이상, 약 390 MPa 이상, 또는 그 이상의 강도를 갖는다. 구현 예에서, 유리 세라믹은 약 290 MPa 이상 약 400　MPa 이하, 예를 들어 약 300 MPa 이상 약 390　MPa 이하, 약 310 MPa 이상 약 380　MPa 이하, 약 320 MPa 이상 약 370　MPa 이하, 약 330 MPa 이상 약 360　MPa 이하, 약 340 MPa 이상 약 350　MPa 이하, 및 이들 끝점들로부터 형성된 임의의 및 모든 하위-범위의 강도를 갖는다. 강도는 아래에 기재된 링-온-링 시험에 의해 측정된 바와 같은 강도를 지칭한다.
리튬 실리케이트 유리 세라믹의 조성이 이제 설명될 것이다. 여기에 기재된 유리 세라믹의 구현 예에서, 별도로 언급하지 않는 한, 구성 성분 (예를 들어, SiO2, Al2O3, Li2O, Na2O 등)의 농도는 산화물 기준으로 중량 퍼센트 (wt%)로 주어진다. 구현 예에 따른 유리 세라믹의 성분은 아래에서 개별적으로 논의된다. 하나의 성분의 다양하게 인용된 범위 중 임의의 것은 임의의 다른 성분에 대해 다양하게 인용된 임의의 범위와 개별적으로 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
여기에 개시된 유리 세라믹의 구현 예에서, SiO2가 가장 큰 구성분이다. SiO2는 1차 네트워크 형성자로서 작용하고, 네트워크 구조를 안정화시킨다. SiO2는 원하는 리튬 실리케이트 결정상의 형성에 필요하다. 순수한 SiO2는 비교적 낮은 CTE를 가지며, 알칼리가 없다. 그러나, 순수한 SiO2는 높은 융점을 갖는다. 따라서, 유리 세라믹에서 SiO2의 농도가 너무 높으면, 유리 세라믹을 형성하기 위해 사용된 전구체 유리 조성물의 성형성 (formability)이 감소될 수 있고, SiO2의 농도가 높을수록 유리를 용융시키는데 어려움을 증가시킴에 따라, 결과적으로, 전구체 유리의 성형성에 불리하게 영향을 미친다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은 일반적으로 약 55.0 wt% 이상, 예를 들어 약 56.0 wt% 이상, 약 57.0 wt% 이상, 약 58.0 wt% 이상, 약 59.0 wt% 이상, 약 60.0 wt% 이상, 약 61.0 wt% 이상, 약 62.0　wt% 이상, 약 63.0 wt% 이상, 약 64.0 wt% 이상, 약 65.0 wt% 이상, 약 66.0 wt% 이상, 약 67.0 wt% 이상, 약 68.0 wt% 이상, 약 69.0 wt% 이상, 약 70.0 wt% 이상, 약 71.0 wt% 이상, 약 72.0　wt% 이상, 약 73.0 wt% 이상, 또는 약 74.0 wt% 이상의 양으로 SiO2를 포함한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 75.0 wt% 이하, 예를 들어 약 74.0 wt% 이하, 약 73.0 wt% 이하, 약 72.0 wt% 이하, 또는 약 71.0 wt% 이하, 약 70.0 wt% 이하, 약 69.0 wt% 이하, 약 68.0 wt% 이하, 약 67.0 wt% 이하, 약 66.0 wt% 이하, 약 65.0 wt% 이하, 약 64.0 wt% 이하, 약 63.0 wt% 이하, 약 62.0 wt% 이하, 약 61.0 wt% 이하, 약 60.0 wt% 이하, 약 59.0 wt% 이하, 약 58.0 wt% 이하, 약 57.0 wt% 이하, 또는 약 56.0 wt% 이하의 양으로 SiO2를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 55.0 wt% 이상 약 75.0 wt% 이하, 예를 들어 약 56.0 wt% 이상 약 74.0 wt% 이하, 약 57.0 wt% 이상 약 73.0 wt% 이하, 약 58.0 wt% 이상 약 72.0 wt% 이하, 약 59.0 wt% 이상 약 71.0 wt% 이하, 약 60.0 wt% 이상 약 70.0 wt% 이하, 약 61.0 wt% 이상 약 69.0 wt% 이하, 약 62.0 wt% 이상 약 68.0 wt% 이하, 약 63.0 wt% 이상 약 67.0 wt% 이하, 약 64.0 wt% 이상 약 66.0 wt% 또는 약 65.0 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 SiO2를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 약 65 wt% 이상 약 75 wt% 이하의 양으로 SiO2를 포함한다.
구현 예의 유리 세라믹은 Al2O3를 더욱 포함할 수 있다. Al2O3는 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융물에서 그의 사면체 배위로 인해 유리 세라믹을 형성하는데 사용된 전구체 유리 조성물의 점도를 증가시킬 수 있어서, Al2O3의 양이 너무 많을 때 유리 조성물의 성형성을 감소시킬 수 있다. 그러나, Al2O3의 농도가 유리 조성물에서 SiO2의 농도 및 알칼리 산화물의 농도와 균형을 이룰 때, Al2O3는 유리 용융물의 액상선 온도를 감소시킴으로써, 액상선 점도를 향상시키고, 및 퓨전 형성 공정과 같은 어떤 형성 공정과 유리 조성물의 양립 가능성을 개선시킬 수 있다. 그러나, Al2O3 함량이 너무 높으면, 유리 세라믹에 형성된 리튬 디실리케이트 결정의 양이 바람직하지 않게 감소될 수 있어서, 인터로킹 구조의 형성을 방해할 수 있다. SiO2와 유사하게, Al2O3는 네트워크 구조를 안정화시킨다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 2.0 wt% 이상, 예를 들어 약 3.0 wt% 이상, 약 4.0　wt% 이상, 약 5.0　wt% 이상, 약 6.0　wt% 이상, 약 7.0 wt% 이상, 약 8.0　wt% 이상, 약 9.0　wt% 이상, 약 10.0　wt% 이상, 약 11.0 wt% 이상, 약 12.0 wt% 이상, 약 13.0 wt% 이상, 약 14.0　wt% 이상, 약 15.0　wt% 이상, 약 16.0　wt% 이상, 약 17.0 wt% 이상, 약 18.0　wt% 이상, 또는 약19.0　wt% 이상의 농도로 Al2O3를 일반적으로 포함한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 20.0 wt% 이하, 예를 들어 약 19.0 wt% 이하, 약 18.0 wt% 이하, 약 17.0 wt% 이하, 약 16.0 wt% 이하, 약 15.0 wt% 이하, 약 14.0 wt% 이하, 약 13.0 wt% 이하, 약 12.0 wt% 이하, 약 11.0 wt% 이하, 약 10.0 wt% 이하, 약 9.0 wt% 이하, 약 8.0 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 또는 약 3.0 wt% 이하의 양으로 Al2O3를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 다른 구현 예에서, 유리 조성물은 약 2.0 wt% 이상 약 20.0 wt% 이하, 예를 들어 약 3.0 wt% 이상 약 19.0 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이상 약 18.0　wt% 이하, 약 5.0 wt% 이상 약 17.0　wt% 이하, 약 6.0 wt% 이상 약 16.0　wt% 이하, 약 7.0 wt% 이상 약 15.0　wt% 이하, 약 8.0 wt% 이상 약 14.0　wt% 이하, 약 9.0 wt% 이상 약 13.0　wt% 이하, 약 10.0 wt% 이상 약 12.0　wt%, 또는 약 11 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Al2O3를 포함한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 7.0 wt% 이상 약 11.0 wt% 이하의 양으로 Al2O3를 포함한다.
구현 예의 유리 세라믹은 B2O3를 더욱 포함할 수 있다. B2O3의 포함은 유리 조성물의 용융 온도를 감소시킨다. 또한, 삼각형 배위 상태에서 B2O3의 존재는 유리 조성물의 구조를 개방하여, 균열 형성이 발생하기 전에 유리가 어느 정도의 변형을 견딜 수 있게 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5 wt% 이상, 약 2.0 wt% 이상, 약 2.5 wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 또는 약 4.5 wt% 이상의 양으로 B2O3를 함유한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 B2O3를 함유한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 0 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.0 wt%, 또는 약 2.5 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 B2O3를 포함한다.
구현 예의 유리 세라믹은 Li2O를 더욱 포함한다. 유리 세라믹에서 리튬의 첨가는 이온 교환 공정을 가능하게 하고, 및 전구체 유리 조성물의 연화점을 더욱 감소시킨다. 전구체 유리가 세라믹화되어 유리 세라믹을 형성할 때, Li2O는 또한 리튬 실리케이트 결정상의 형성에 필요한 리튬을 제공한다. Li2O 함량이 너무 높으면, 전구체 유리의 형성이 어려워진다. 구현 예에서, 유리 조성물은 5.0 wt% 초과, 예를 들어 약 5.5 wt% 이상, 약 6.0 wt% 이상, 약 6.5 wt% 이상, 약 7.0 wt% 이상, 약 7.5 wt% 이상, 약 8.0 wt% 이상, 약 8.5 wt% 이상, 약 9.0　wt% 이상, 약 9.5 wt% 이상, 약 10.0 wt% 이상, 약 10.5 wt% 이상, 약 11.0 wt% 이상, 약 11.5 wt% 이상, 약 12.0 wt% 이상, 약 12.5 wt% 이상, 약 13.0 wt% 이상, 약 13.5 wt% 이상, 약 14.0 wt% 이상, 또는 약 14.5 wt% 이상의 양으로 Li2O를 일반적으로 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은 약 15.0 wt% 이하, 예를 들어 약 14.5 wt% 이하, 약 14.0 wt% 이하, 약 13.5 wt% 이하, 약 13.0 wt% 이하, 약 12.5 wt% 이하, 약 12.0 wt% 이하, 약 11.5 wt% 이하, 약 11.0 wt% 이하, 약 10.5 wt% 이하, 약 10.0 wt% 이하, 약 9.5 wt% 이하, 약 9.0 wt% 이하, 약 8.5 wt% 이하, 약 8.0 wt% 이하, 약 7.5 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이하, 약 6.5 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이하, 또는 약 5.5 wt%의 양으로 Li2O를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 5.0 wt% 초과 약 15.0 wt% 이하, 예를 들어 약 5.5 wt% 이상 약 14.5 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이상 약 14.0 wt% 이하, 약 6.5 wt% 이상 약 13.5 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이상 약 13.0 wt% 이하, 약 7.5 wt% 이상 약 12.5 wt% 이하, 약 8.0 wt% 이상 약 12.0 wt% 이하, 약 8.5 wt% 이상 약 11.5 wt% 이하, 약 9.0 wt% 이상 약 11.0 wt% 이하, 약 9.5 wt% 이상 약 10.5 wt% 이하, 또는 약 10 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Li2O를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은 약 6.0 wt% 이상 약 11.0 wt% 이하 또는 약 7 wt% 이상 약 15 wt% 이하의 양으로 Li2O를 포함한다.
유리 세라믹은 Li2O에 더하여 하나 이상의 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다. 알칼리 금속 산화물은 이온 교환 공정을 통해서와 같은 유리 세라믹의 화학적 강화를 더욱 촉진시킨다. 유리 세라믹에서 알칼리 금속 산화물 (예를 들어, Li2O, Na2O, 및 K2O뿐만 아니라 Cs2O 및 Rb2O를 포함하는 다른 알칼리 금속 산화물)은 "R2O"로 지칭될 수 있고, R2O의 함량은 wt%로 표현될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 Li2O 및 Na2O의 조합, Li2O 및 K2O의 조합, 또는 Li2O, Na2O, 및 K2O의 조합과 같은 알칼리 금속 산화물의 혼합물을 포함할 수 있다. 유리 세라믹에서 알칼리 금속 산화물의 혼합물의 포함은 더 빠르고 및 더 효율적인 이온 교환을 결과할 수 있다.
유리 세라믹은 추가의 알칼리 금속 산화물로서 Na2O를 포함할 수 있다. Na2O는 유리 세라믹의 이온 교환성을 돕고, 또한 전구체 유리 조성물의 융점을 감소시키며, 및 전구체 유리 조성물의 성형성을 개선시킨다. Na2O의 존재는 또한 필요한 세라믹화 처리의 길이를 단축시킨다. 그러나, 너무 많은 Na2O가 유리 조성물에 첨가되면, CTE가 너무 높을 수 있다. Na2O는 또한 유리 세라믹에서 잔류 유리의 점도를 감소시킬 수 있으며, 이는 세라믹화 처리 동안 유리 세라믹에 형성된 균열을 감소시킬 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.0 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5　wt% 이상, 약 2.0 wt% 이상, 약 2.5 wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 4.0 wt% 이상, 또는 4.5　wt% 이상의 양으로 Na2O를 일반적으로 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5　wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5　wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 Na2O를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.0 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.0 wt%, 또는 약 2.5 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Na2O를 포함한다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 P2O5를 포함할 수 있다. P2O5는 벌크 핵형성을 생산하는 핵형성제로 작용한다. P2O5의 농도가 너무 낮으면, 전구체 유리는 결정화되지 않을 수 있거나, 또는 바람직하지 않은 표면 결정화를 겪을 수 있다. P2O5의 농도가 너무 높으면, 형성 동안 냉각시 전구체 유리의 실투 (devitrification)는 제어하기 어려울 수 있다. 유리 세라믹에서 P2O5의 존재는 또한 유리 세라믹에서 금속 이온의 확산성을 증가시킬 수 있으며, 이는 유리 세라믹을 이온 교환시키는 단계의 효율을 증가시킬 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 P2O5의 양은 약 1.0 wt% 이상, 예를 들어 약 1.5　wt% 이상, 약 2.0　wt% 이상, 약 2.5　wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5　wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 약 4.5　wt% 이상, 약 5.0 wt% 이상, 또는 약 5.5　wt% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 P2O5의 양은 약 6.0 wt% 이하, 예를 들어 약 5.5 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 또는 약 1.5 wt% 일 수 있다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 1.0 wt% 이상 약 6.0 wt% 이하, 예를 들어 약 1.5 wt% 이상 약 5.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 또는 약 4.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 P2O5를 포함한다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 ZrO2를 포함할 수 있다. ZrO2는 전구체 유리 조성물에서 네트워크 형성자 (network former) 또는 중간체 (intermediate)로서 작용한다. ZrO2는 형성 (forming) 동안 유리 조성물의 실투를 감소시킴으로써 유리 조성물의 안정성을 증가시키고, 또한 액상선 온도를 감소시킨다. ZrO2의 첨가는 또한 유리 세라믹의 화학적 내구성을 증가시키고, 및 잔류 유리의 탄성 계수를 증가시킨다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 ZrO2의 양은 약 2.0 wt% 이상, 예를 들어 약 2.5　wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5　wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 약 4.5　wt% 이상, 약 5.0 wt% 이상, 약 5.5　wt% 이상, 약 6.0 wt% 이상, 6.5　wt% 이상, 약 7.0 wt% 이상, 약 7.5　wt% 이상, 약 8.0 wt% 이상, 약 8.5　wt% 이상, 약 9.0 wt% 이상, 또는 약 9.5　wt% 이상이다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 ZrO2의 양은 약 10.0 wt% 이하, 예를 들어 약 9.5 wt% 이하, 약 9.0 wt% 이하, 약 8.5 wt% 이하, 약 8.0 wt% 이하, 약 7.5 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이하, 약 6.5 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이하, 약 5.5 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt% 이하이다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 ZrO2의 양은 약 2.0 wt% 이상 약 10.0 wt% 이하, 예를 들어 약 2.5 wt% 이상 약 9.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이상 약 9.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이상 약 8.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이상 약 8.0 wt% 이하, 약 4.5 wt% 이상 약 7.5 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이상 약 7.0 wt% 이하, 약 5.5 wt% 이상 약 6.5 wt% 이하, 또는 약 6.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹에서 ZrO2의 양은 약 2.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하이다.
구현 예의 유리 세라믹은 ZnO를 더욱 포함할 수 있다. 전구체 유리에서 ZnO는, 전구체 유리가 세라믹화되어 유리 세라믹을 형성할 때, 가나이트 (gahnite) 결정상을 형성하는데 필요한 아연을 공급한다. ZnO는 또한 플럭스로서 작용하여, 전구체 유리의 제조 비용을 낮춘다. 유리 세라믹에서, ZnO는 고용체로서 페탈라이트 결정에 존재할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 0.0 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5　wt% 이상, 약 2.0　wt% 이상, 약 2.5　wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5　wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 약 4.5　wt% 이상, 약 5.0 wt% 이상, 약 5.5　wt% 이상, 약 6.0 wt% 이상, 약 6.5　wt% 이상, 약 7.0 wt% 이상, 약 7.5　wt% 이상, 약 8.0 wt% 이상, 약 8.5　wt% 이상, 약 9.0 wt% 이상, 또는 약 9.5　wt% 이상의 농도로 ZnO를 일반적으로 포함한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 10.0 wt% 이하, 예를 들어 약 9.5 wt% 이하, 약 9.0 wt% 이하, 약 8.5 wt% 이하, 약 8.0 wt% 이하, 약 7.5 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이하, 약 6.5 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이하, 약 5.5 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 ZnO를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 조성물은 약 0.0 wt% 이상 약 10.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 9.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 9.0　wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 8.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 8.0　wt% 이하, 약 2.5 wt% 이상 약 7.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이상 약 7.0　wt% 이하, 약 3.5 wt% 이상 약 6.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이상 약 6.0　wt% 이하, 약 4.5 wt% 이상 약 5.5 wt% 이하, 또는 약 5.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 ZnO를 포함한다. 구현 예에서, 유리 세라믹은 ZnO가 실질적으로 없을 수 있거나 또는 없을 수 있다.
구현 예의 유리 세라믹은 MgO를 더욱 포함할 수 있다. 유리에서 MgO의 존재는 탄성 계수를 증가시킬 수 있다. MgO는 또한 플럭스로서 작용하여, 전구체 유리의 제조 비용을 낮춘다. 유리 세라믹에서, MgO는 고용체로서 페탈라이트 결정에서 존재할 수 있다. 구현예에서, 유리 세라믹에서 MgO의 양은 약 0.0 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5　wt% 이상, 약 2.0　wt% 이상, 약 2.5　wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5　wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 약 4.5　wt% 이상, 약 5.0 wt% 이상, 약 5.5　wt% 이상, 약 6.0 wt% 이상, 약 6.5　wt% 이상, 약 7.0 wt% 이상, 또는 약 7.5　wt% 이상이다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 MgO의 양은 약 8.0 wt% 이하, 예를 들어 약 7.5 wt% 이하, 약 7.0 wt% 이하, 약 6.5 wt% 이하, 약 6.0 wt% 이하, 약 5.5 wt% 이하, 약 5.0 wt% 이하, 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하이다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리 세라믹에서 MgO의 양은 약 0.0 wt% 이상 약 8.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 7.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 7.0　wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 6.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 6.0　wt% 이하, 약 2.5 wt% 이상 약 5.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이상 약 5.0　wt% 이하, 약 3.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 또는 약 4.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다.
구현 예의 유리 세라믹은 TiO2를 더욱 포함할 수 있다. TiO2는 핵형성제로서 작용할 수 있고, 몇몇 경우에서는 착색제로서 작용할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 약 0.5 wt% 이상, 예를 들어 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5　wt% 이상, 약 2.0　wt% 이상, 약 2.5　wt% 이상, 약 3.0 wt% 이상, 약 3.5　wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 또는 약 4.5　wt% 이상의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt% 이하의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다른 구현 예에서, 유리는 약 0.5 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 1.0 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt% 이상 약 3.0 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 하나 이상의 청징제를 선택적으로 (optionally) 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 청징제는 예를 들어 SnO+SnO2 및/또는 As2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, SnO+SnO2는 0.5 wt% 이하, 예를 들어0.05 wt% 이상 0.5 wt% 이하, 0.1 wt% 이상 0.4 wt% 이하, 또는 0.2 wt% 이상 0.3 wt% 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 조성물에 존재할 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹은 비소 및 안티모니 중 하나 또는 둘 다가 없을 수 있거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
유리 세라믹은 착색제를 포함하여 원하는 검은 색 및 불투명도를 생산한다. 착색제는 FeO+Fe2O3, NiO, Co3O4, TiO2, MnO+MnO2+Mn2O3, Cr2O3, CuO, 및/또는 V2O5로부터 선택될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 세라믹은 FeO+Fe2O3, NiO, 및 Co3O4의 혼합물을 포함하며, 이는 원하는 색 공간을 달성할 수 있게 한다.
몇몇 구현 예에서, 유리는 FeO 및/또는 Fe2O3를 포함하여, FeO+Fe2O3가 0.1 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5 wt% 이상, 약 2.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 또는 약 4.5 wt% 이상의 양으로 포함되게 한다. 몇몇 구현 예에서, 유리는 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 FeO+Fe2O3를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리는 약 0.1 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 3.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.0 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 FeO+Fe2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하의 양으로 FeO+Fe2O3를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리는 0.1 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5 wt% 이상, 약 2.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 또는 약 4.5 wt% 이상의 양으로 NiO를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리는 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 NiO를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리는 약 0.1 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.0 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 NiO를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 0.5 wt% 이상 약 1.5 wt% 이하의 양으로 NiO를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리는 약 0.1 wt% 이상, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상, 약 1.0 wt% 이상, 약 1.5 wt% 이상, 약 2.0 wt% 이상, 약 3.5 wt% 이상, 약 4.0 wt% 이상, 또는 약 4.5 wt% 이상의 양으로 Co3O4를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리는 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 4.5 wt% 이하, 약 4.0 wt% 이하, 약 3.5 wt% 이하, 약 3.0 wt% 이하, 약 2.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 또는 약 0.5 wt% 이하의 양으로 Co3O4를 포함한다. 구현 예에서, 상기 범위 중 임의의 범위는 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현 예에서, 유리는 약 0.1 wt% 이상 약 5.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 4.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이상 약 3.0 wt% 이하, 또는 약 2.5 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 Co3O4를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 약 0.1 wt% 이상 약 0.4 wt% 이하의 양으로 Co3O4를 포함할 수 있다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 MnO, MnO2, 및/또는 Mn2O3를 포함할 수 있으며, 따라서 MnO+MnO2+Mn2O3는 0 wt% 이상 약 4.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 3.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이상 약 3.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이상 약 2.5 wt% 이하, 또는 약 2.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 세라믹에 포함될 수 있다. 구현 예에서, Cr2O3는 0 wt% 이상 2.0 wt% 이하, 예를 들어 0.5 wt% 이상 약 1.5 wt% 이하, 또는 약 1.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 세라믹에 포함될 수 있다. 구현 예에서, CuO는 0 wt% 이상 약 2.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 1.5 wt% 이하, 또는 약 1.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 세라믹에 포함될 수 있다. 구현 예에서, V2O5는 0 wt% 이상 약 2.0 wt% 이하, 예를 들어 약 0.5 wt% 이상 약 1.5 wt% 이하, 또는 약 1.0 wt%, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 세라믹에 포함될 수 있다.
상기로부터, 구현 예에 따른 유리 세라믹은 슬롯 형성, 플로트 형성, 롤링 공정, 퓨전 형성 공정 등과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 형성된 전구체 유리 물품으로부터 형성될 수 있다. 전구체 유리 물품은 그것이 형성되는 방식에 의해 특징되어질 수 있다. 예를 들어, 여기서 전구체 유리 물품은 플로트-형성가능 (즉, 플로트 공정에 의해 형성됨), 다운-인발가능 및, 특히, 퓨전-형성가능 또는 슬롯-인발가능 (즉, 퓨전 인발 공정 또는 슬롯 인발 공정에 의해 형성됨)으로서 특징되어질 수 있다.
여기에 기재된 전구체 유리 물품의 몇몇 구현 예는 다운-인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 다운-인발 공정은 비교적으로 깨끗한 (pristine) 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리 물품을 생산한다. 유리 물품의 평균 굴곡 강도는 표면 흠의 양 및 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 깨끗한 (pristine) 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 또한, 다운 인발 유리 물품은 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 가지며, 이는 고가의 그라인딩 및 폴리싱 없이 최종 적용에 사용될 수 있다.
여기에 기재된 전구체 유리 물품의 몇몇 구현 예는 슬롯 인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과 다르다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 바텀은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐이 있는 오픈 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속 유리 물품으로서 어닐링 영역 내로 아래쪽으로 인발된다.
유리 세라믹은 임의의 적합한 조건 하에서 전구체 유리를 세라믹화함으로써 형성될 수 있다. 세라믹화 사이클은 핵형성 단계 및 성장 단계를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 세라믹화 사이클은 3 개의 별개의 온도에서 3 개의 별개의 열처리 단계를 포함할 수 있다.
구현 예에서, 핵형성 단계 및 성장 단계 (또는 세라믹화 단계)는 500 ℃ 이상, 예를 들어 약 525 ℃ 이상, 약 550 ℃ 이상, 약 575 ℃ 이상, 약 600 ℃ 이상, 약 625 ℃ 이상, 약 650 ℃ 이상, 약 675 ℃ 이상, 약 700 ℃ 이상, 약 725 ℃ 이상, 약 750 ℃ 이상, 약 775 ℃ 이상, 약 800 ℃ 이상, 약 825 ℃ 이상, 약 850 ℃ 이상, 또는 875 ℃ 이상의 온도에서 일어난다. 구현 예에서, 핵형성 단계 및 성장 단계 약 500 ℃ 이상 약 900 ℃ 이하, 예를 들어 약 525　℃ 이상 약 875 ℃ 이하, 약 550 ℃ 이상 약 850 ℃ 이하, 약 575 ℃ 이상 약 825 ℃ 이하, 약 600 ℃ 이상 약 800 ℃ 이하, 약 625 ℃ 이상 약 775 ℃ 이하, 약 650 ℃ 이상 약 750 ℃ 이하, 약 675　℃ 이상 약 725 ℃ 이하, 또는 약 700 ℃, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 온도에서 일어난다.
구현 예에서, 세라믹화 사이클의 개별적인 단계는 약 1.0 시간 이상, 예를 들어 약 1.5 시간 이상, 약 2.0 시간 이상, 약 2.5 시간 이상, 약 3.0 시간 이상, 약 3.5 시간 이상, 약 4.0 시간 이상, 약 4.5 시간 이상, 약 5.0 시간 이상, 약 5.5 시간 이상, 또는 약 6.0 시간 이상, 약 6.5 시간 이상, 약 7.0 시간 이상, 약 7.5 시간 이상, 또는 약 8.0 시간 이상의 기간 동안 연장된다. 구현 예에서, 세라믹화 사이클의 개별적인 단계는 약 1.0 시간 이상 약 8.0 시간 이하, 예를 들어 약 1.5 시간 이상 약 7.5 시간 이하, 약 2.0 시간 이상 약 7.0 시간 이하, 약 1.5 시간 이상 약 6.5 시간 이하, 약 2.0 시간 이상 약 6.0 시간 이하, 약 2.5 시간 이상 약 5.5 시간 이하, 약 3.0 시간 이상 약 5.0 시간 이하, 약 3.5 시간 이상 약 4.5 시간 이하, 또는 약 4.0 시간, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 기간 동안 연장된다.
구현 예에서, 세라믹화 사이클은 1.0 시간 이상, 예를 들어 1.5 시간 이상, 약 2.0 시간 이상, 약 2.5 시간 이상, 약 3.0 시간 이상, 약 3.5 시간 이상, 약 4.0 시간 이상, 약 4.5 시간 이상, 약 5.0 시간 이상, 약 5.5 시간 이상, 또는 6.0 시간 이상, 약 6.5 시간 이상, 약 7.0 시간 이상, 약 7.5 시간 이상, 약 8.0 시간 이상, 약 8.5 시간 이상, 약 9.0 시간 이상, 약 9.5 시간 이상, 약 10.0 시간 이상, 약 10.5 시간 이상, 약 11.0 시간 이상, 약 11.5 시간 이상, 약 12.0 시간 이상, 약 12.5 시간 이상, 약 13.0 시간 이상, 약 13.5 시간 이상, 약 14.0 시간 이상, 약 14.5 시간 이상, 약 15.0 시간 이상, 또는 약 15.5 시간 이상의 총 기간 동안 연장된다. 구현 예에서, 세라믹화 사이클은 약 6 시간 이상 약 16.0 시간 이하, 예를 들어 약 6.5 시간 이상 약 15.5 시간 이하, 약 7.0 시간 이상 약 15.0 시간 이하, 약 7.5 시간 이상 약 14.5 시간 이하, 약 8.0 시간 이상 약 14.0 시간 이하, 약 8.5 시간 이상 약 13.5 시간 이하, 약 9.0 시간 이상 약 13.0 시간 이하, 약 9.5 시간 이상 약 12.5 시간 이하, 약 10.0 시간 이상 약 12.0 시간 이하, 약 10.5 시간 이상 약 11.5 시간 이하, 또는 약 11.0 시간, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 총 기간 동안 연장된다.
구현 예에서, 전구체 유리 물품 및/또는 핵형성된 물품은 기계 가공 (machining)되어 세라믹화되기 전에 실질적으로 최종 기하학적 부품을 형성할 수 있다. 기계 가공은 슬롯, 구멍, 및 다양한 두께를 갖는 영역의 형성을 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리는 엔지니어링된 에지 프로파일 및/또는 3-차원 형상을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 세라믹은 또한 이온 교환 같은 것에 의해 화학적으로 강화되어, 전자 장치 하우징 같은, 다만 이에 제한되지 않는, 적용을 위해 내손상성인 유리 세라믹을 생산한다. 도 1을 참조하면, 유리 세라믹은 유리 세라믹의 표면으로부터 압축의 깊이 (DOC)까지 연장하는 압축 응력 하에 있는 제1 영역 (예를 들어, 도 1에서 제1 및 제2 압축 층 (120, 122)), 및 DOC로부터 유리 세라믹의 중심 또는 내부 영역으로 연장하는 인장 응력 또는 중심 장력 (CT) 하에 있는 제2 영역 (예를 들어, 도 1에서 중심 영역 (130))을 갖는다. 여기에 사용된 바와 같은, DOC는 유리 세라믹 내의 응력이 압축으로부터 인장으로 변하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양의 (압축) 응력으로부터 음의 (인장) 응력으로 넘어가고, 따라서 0의 응력 값을 나타낸다.
당 업계에서 통상적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력은 음 (< 0) 응력으로 표현되고, 장력 또는 인장 응력은 양 (> 0) 응력으로 표현된다. 그러나, 이 설명 전체에서, CS는 양의 또는 절대 값으로 표현되고, 즉 여기에 기재된 바와 같이 CS =｜CS｜이다. 압축 응력 (CS)은 유리의 표면에서 최대값을 가질 수 있으며, CS는 기능에 따라 표면으로부터 거리 d에 따라 변할 수 있다. 다시 도 1을 참조하며, 제1 압축 층 (120)은 제1 표면 (110)으로부터 깊이 d1까지 연장하고, 제2 압축 층 (122)은 제2 표면 (112)으로부터 깊이 d2까지 연장한다. 이들 세그먼트는 함께 유리 세라믹 (100)의 압축 또는 CS를 정의한다.
두 압축 응력 영역 (도 1의 120, 122)의 압축 응력은 유리 세라믹의 중심 영역 (130)에 저장된 장력에 의해 균형을 이룬다. DOC 값은, 측정된 농도가 이온 교환 처리 전에 유리 세라믹 물품에서의 농도와 실질적으로 동일하게 되는 유리 세라믹 물품의 표면 아래의 깊이와 같은, 이온 교환 처리 동안 유리 세라믹 물품 내로 교환된 이온의 농도 프로파일에 기초하여 근사될 수 있다
압축 응력 층은 유리를 이온 교환 용액에 노출시킴으로써 유리 세라믹에서 형성될 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환 용액은 용융 질산염을 함유할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 용액은 용융 KNO3, 용융 NaNO3, 용융 LiNO3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환 용액은 약 100% 이하 용융 KNO3, 예를 들어 약 95% 이하 용융 KNO3, 약 90% 이하 용융 KNO3, 약 85% 이하 용융 KNO3, 약 80% 이하 용융 KNO3, 약 75% 이하 용융 KNO3, 약 70% 이하 용융 KNO3, 약 65% 이하 용융 KNO3, 약 60% 이하 용융 KNO3, 또는 그 이하를 포함할 수 있다. 어떤 구현 예에서, 이온 교환 용액은 약 20% 이상 용융 NaNO3, 예를 들어 약 25% 이상 용융 NaNO3, 약 30% 이상 용융 NaNO3, 약 35% 이상 용융 NaNO3, 약 40% 이상 용융 NaNO3, 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 용액은 약 80% 용융 KNO3 및 약 20% 용융 NaNO3, 약 75% 용융 KNO3 및 약 25% 용융 NaNO3, 약 70% 용융 KNO3 및 약 30% 용융 NaNO3, 약 65% 용융 KNO3 및 약 35% 용융 NaNO3, 또는 약 60% 용융 KNO3 및 약 40% 용융 NaNO3, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환 용액은 KNO3, NaNO3, 및 LiNO3의 혼합물을 포함하는 용융 염 욕에 포함될 수 있다. 구현 예에서, 다른 나트륨 및 칼륨 염이, 예를 들어 나트륨 또는 칼륨 나이트라이트, 포스페이트 또는 설페이트와 같은 이온 교환 용액에 사용될 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환 용액은 규산 (silicic acid), 예컨대 약 1 중량% 이하의 규산을 함유할 수 있다.
유리 세라믹은, 유리 세라믹을 이온 교환 용액의 욕에 담그거나, 이온 교환 용액을 유리 세라믹에 분무하거나, 또는 그 외에는 이온 교환 용액을 유리 세라믹에 물리적으로 적용함으로써, 이온 교환 용액에 노출될 수 있다. 유리 세라믹에 노출시, 이온 교환 용액은 구현 예에 따라 400 ℃ 이상 500 ℃ 이하, 예를 들어 410 ℃ 이상 490 ℃ 이하, 420 ℃ 이상 480 ℃ 이하, 430 ℃ 이상 470 ℃ 이하, 또는 440 ℃ 이상 460 ℃ 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 온도에 있을 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹은 4 시간 이상 48 시간 이하, 예를 들어 8 시간 이상 44 시간 이하, 12 시간 이상 40 시간 이하, 16 시간 이상 36 시간 이하, 20 시간 이상 32 시간 이하, 또는 24 시간 이상 28 시간 이하, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 기간 동안 이온 교환 용액에 노출될 수 있다.
이온 교환 공정은 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2016/0102011호에 개시된 바와 같이 개선된 압축 응력 프로파일을 제공하는 공정 조건 하에서 이온 교환 용액에서 수행될 수 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
이온 교환 공정이 수행된 후, 유리 세라믹의 표면에서의 조성은 형성된 때의 유리 세라믹의 조성 (즉, 이온 교환 공정을 거치기 전의 유리 세라믹)과 상이할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이는 예를 들어 Li+ 또는 Na+와 같은 형성된-때의 (as-formed) 유리 세라믹의 유리상에서 알칼리 금속 이온 중 하나의 유형이 각각 더 큰 알칼리 금속 이온, 예를 들어 Na+ 또는 K+로 대체된 결과이다. 그러나, 유리 물품의 깊이의 중심 또는 그 부근의 유리 세라믹의 조성은 구현 예에서 이온 교환 처리에 의해 가장 영향을 덜 받을 것이며, 형성된-때의 유리 세라믹과 실질적으로 동일하거나 또는 동일한 조성을 가질 수 있다.
구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹 물품은 약 250 MPa 이상, 예를 들어 약 260 MPa 이상, 약 270 MPa 이상, 약 280　MPa 이상, 약 290 MPa 이상, 약 300 MPa 이상, 약 310 MPa 이상, 약 320 MPa 이상, 약 330 MPa 이상, 약 340 MPa 이상, 약 350 MPa 이상, 약 360 MPa 이상, 약 370　MPa 이상, 약 380 MPa 이상, 약 390 MPa 이상, 약 400 MPa 이상, 약 410 MPa 이상, 약 420 MPa 이상, 약 430 MPa 이상, 약 440 MPa 이상, 약 450 MPa 이상, 약 460　MPa 이상, 약 470 MPa 이상, 약 480 MPa 이상, 약 490 MPa 이상, 약 500 MPa 이상, 약 510 MPa 이상, 약 520 MPa 이상, 약 530 MPa 이상, 약 540 MPa 이상, 약 550　MPa 이상, 약 560 MPa 이상, 약 570 MPa 이상, 약 580 MPa 이상, 약 590 MPa 이상, 약 600 MPa 이상, 약 610 MPa 이상, 약 620 MPa 이상, 약 630 MPa 이상, 또는 약 640　MPa 이상의 표면 압축 응력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹 물품은 약 250 MPa 이상 약 650 MPa 이하, 예를 들어 약 260 MPa 이상 약 640　MPa 이하, 약 270 MPa 이상 약 630 MPa 이하, 약 280 MPa 이상 약 620 MPa 이하, 약 290 MPa 이상 약 610 MPa 이하, 약 300 MPa 이상 약 600 MPa 이하, 약 310 MPa 이상 약 590 MPa 이하, 약 320 MPa 이상 약 580 MPa 이하, 약 330 MPa 이상 약 570 MPa 이하, 약 340 MPa 이상 약 560 MPa 이하, 약 350 MPa 이상 약 550 MPa 이하, 약 360 MPa 이상 약 540 MPa 이하, 약 370 MPa 이상 약 530 MPa 이하, 약 380 MPa 이상 약 520 MPa 이하, 약 390 MPa 이상 약 510 MPa 이하, 약 400 MPa 이상 약 500 MPa 이하, 약 410 MPa 이상 약 490 MPa 이하, 약 420 MPa 이상 약 480 MPa 이하, 약 430 MPa 이상 약 470 MPa 이하, 약 440 MPa 이상 약 460 MPa 이하, 또는 약 450 MPa, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 표면 압축 응력을 가질 수 있다.
구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹 물품은 약 400 ㎛ 이상, 예를 들어 약 410 ㎛ 이상, 약 420 ㎛ 이상, 약 430 ㎛ 이상, 약 440 ㎛ 이상, 약 450 ㎛ 이상, 약 460 ㎛ 이상, 약 470 ㎛ 이상, 약 480 ㎛ 이상, 약 490 ㎛ 이상, 약 500 ㎛ 이상, 또는 그 이상의 압축 응력 층의 깊이 (압축의 깊이)를 가질 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹 물품은 약 40 ㎛ 이상, 예를 들어 약 50 ㎛ 이상, 약 60 ㎛ 이상, 약 70 ㎛ 이상, 약 80 ㎛ 이상, 약 90 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 또는 그 이상의 압축의 깊이를 가질 수 있다. 구현 예에서, 압축의 깊이는 약 40 ㎛ 이상 500　㎛ 이하, 예를 들어 약 50 ㎛ 이상 약 480　㎛ 이하, 약 60 ㎛ 이상 약 460　㎛ 이하, 약 70 ㎛ 이상 약 440　㎛ 이하, 약 80 ㎛ 이상 약 420　㎛ 이하, 약 90 ㎛ 이상 약 400　㎛ 이하, 약 100 ㎛ 이상 약 380　㎛ 이하, 약 120 ㎛ 이상 약 360　㎛ 이하, 약 140 ㎛ 이상 약 340　㎛ 이하, 약 160 ㎛ 이상 약 320　㎛ 이하, 약 180 ㎛ 이상 약 300　㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이상 약 280　㎛ 이하, 약 220 ㎛ 이상 약 260　㎛ 이하, 약 240　㎛, 및 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 및 모든 하위-범위일 수 있다.
구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹 물품은 0.05t 이상, 여기서 t는 유리 세라믹 물품의 두께이며, 예를 들어 약 0.1t 이상, 약 0.15t 이상, 약0.2t 이상, 또는 그 이상의 압축 응력 층의 깊이 (압축의 깊이)를 가질 수 있다. 구현 예에서, 상기 유리 세라믹 물품은 0.05t 이상 0.25t 이하, 여기서 t는 유리 세라믹 물품의 두께이며, 예를 들어 약 0.1t 이상 0.2t 이하, 또는 약 0.05t, 및 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 및 모든 하위-범위의 압축의 깊이를 가질 수 있다.
구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹은 높은 강도를 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹은 약 900 MPa 이상, 예를 들어 약 910 MPa 이상, 약 920 MPa 이상, 약 930 MPa 이상, 약 940　MPa 이상, 약 950 MPa 이상, 약 960 MPa 이상, 약 970 MPa 이상, 약 980 MPa 이상, 약 990 MPa 이상, 약 1000 MPa 이상, 또는 그 이상의 강도를 가질 수 있다. 강도는 아래에 기재된 링-온-링 시험에 의해 측정된 강도를 지칭한다. 구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹은 약 900 MPa 이상 약 1000　MPa 이하, 예를 들어 약 910 MPa 이상 약 990　MPa 이하, 약 920 MPa 이상 약 980　MPa 이하, 약 930 MPa 이상 약 970　MPa 이하, 약 940　MPa 이상 약 960　MPa 이하, 또는 약 950 MPa, 및 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 및 모든 하위-범위의 강도를 갖는다. 구현 예에서, 이온 교환된 유리 세라믹은 약 700　MPa 이상의 강도를 갖는다.
유리 세라믹 물품은 임의의 적절한 기하학구조를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹 물품은 약 0.4 mm 이상, 예를 들어 약 0.5　mm 이상, 약 0.6 mm 이상, 약 0.7 mm 이상, 약 0.8 mm 이상, 약 0.9 mm 이상, 약 1.0 mm 이상, 약 1.5 mm 이상, 약 2.0 mm 이상, 또는 그 이상의 두께를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹 물품은 약 0.4　mm 이상 약 2.0　mm 이하, 예를 들어 약 0.5　mm 이상 약 1.5　mm 이하, 약 0.6　mm 이상 약 1.0　mm 이하, 약 0.7　mm 이상 약 0.9　mm 이하, 약 0.8　mm, 및 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 및 모든 하위-범위의 두께를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 세라믹 물품은 약 0.8 mm 이상 약 1.0 mm 이하의 범위의 두께를 갖는다.
여기에 개시된 유리 세라믹 물품은 디스플레이를 갖는 물품 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 휴대 전화, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 건축 물품, 운송 물품 (예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박 등), 가전용 기기 물품, 또는 약간의 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로하는 물품과 같은 다른 물품에 혼입될 수 있다. 여기에 개시된 유리 세라믹 물품 중 임의의 것을 혼입하는 대표적인 물품이 도 2a 및 2b에 나타나 있다. 구체적으로, 도 2a 및 2b는 전면 (204), 후면 (206) 및 측면 (208)을 갖는 하우징 (202); 하우징 내부 또는 내부에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 존재하고, 하우징의 전면에 또는 인접하여 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이 (210)를 포함하는 전기 부품 (미도시); 및 디스플레이의 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 위에 커버 기판 (212)을 포함하는 소비자 전자 장치 (200)를 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 하우징 (202)의 적어도 일부는 여기에 개시된 유리 세라믹 물품 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
실시예
구현 예는 하기 실시 예에 의해 추가로 명백해질 것이다. 이들 실시 예는 전술한 구현 예로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
하기 표 1에 열거된 중량%로 성분을 갖는 유리 세라믹은 제조되었고, 표시 된 세라믹 사이클에 따라 세라믹화되었다. 세라믹화 사이클은 실온으로부터 핵형성 온도까지 5 ℃/분의 램프 속도를 포함하였다. 표 1에서, 세라믹화 사이클의 개별 단계는 각각의 실시 예에서 3 개의 별개의 세라믹화 사이클 단계와 함께, 세라믹화 사이클 엔트리의 개별 라인에서 온도 및 유지 시간으로서 열거된다.
　 1 2 3 4 5 6
SiO2 69.2 68.8 68.5 69.0 69.4 70.7
Al2O3 8.2 8.2 8.1 8.2 8.2 8.4
B2O3 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5
Li2O 9.5 9.4 9.4 9.4 9.5 9.7
Na2O 0.9 1.5 1.9 1.5 0.9 0.9
ZrO2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 1.8
P2O5 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3
TiO2 2.7 2.6 2.6 2.6 2.7 2.7
Fe2O3 2.7 2.6 2.6 1.8 1.8 1.8
NiO 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
Co3O4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
MnO2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
세라믹화 사이클 600℃/4hr
650℃/4hr
700℃/4hr		 600℃/4hr
650℃/4hr
700℃/4hr		 600℃/4hr
650℃/4hr
710℃/4hr		 540℃/4hr
600℃/4hr
700℃/2hr		 540℃/4hr
600℃/4hr
700℃/2hr		 600℃/4hr
650℃ /4hr
700℃ /2hr
상 조립 (Phase
assemblage)		 β-석영,
페탈라이트,
크리스토발라이트,
리튬 메타실리케이트		 페탈라이트,
β-석영,
리튬 디실리케이트,
크리스토발라이트,
리튬 메타실리케이트		 페탈라이트,
리튬 디실리케이트,
β-석영		 페탈라이트,
β-석영,
크리스토발라이트,
리튬 메타실리케이트		 β-석영,
페탈라이트,
크리스토발라이트,
리튬 메타실리케이트		 β-석영,
리튬 디실리케이트,
β-스포듀민
외관 블랙 블랙 블랙 블랙 블랙 블랙
색 좌표 L*=24.86 L*=25.26 L*=27.23 　 　 　
a*= 0.17 a*= 0.03 a*= -0.07
b*= -0.05 b*= -0.69 b*= -1.15
Kic
(MPa.m0.5) 		　 　 1.15 0.97 0.94 0.95
RoR (MPa) 　 　 291 　 　 　
RoR (MPa)
IOX 후(post)		 　 　 952 　 　 　
24 시간
액상선 온도
공기 (℃)		 1085 1065 1025 1050 1065 1090
액상선 점도
(poise)		 　 2980 4870 3280 3500 2371
액상선 상 β-스포듀민 β-스포듀민 β-스포듀민 β-스포듀민 β-스포듀민 β-스포듀민
[표 1 계속]
Figure pct00001
유리 세라믹의 상 조립 (phase assemblage)은 세라믹화된 샘플의 X-선 회절 (XRD) 분석을 사용하여 결정되었다. 유리 세라믹의 외관은 샘플의 관찰에 기초한 인상 (impression)이다. 색 좌표는 SCI UVC 조건 하에서 X-라이트 (X-rite) Ci7 F02 광원을 사용하여 측정되었다. 액상선 온도는 전구체 유리에 대하여 명칭이 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method"인 ASTM C829-81 (2015)에 따라 측정되었다. 액상선 온도에서 유리의 점도는 명칭이 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point"인 ASTM C965-96(2012)에 따라 측정되어 액상선 점도를 결정하였다. 파괴 인성 값 (K1C)은 Reddy, K.P.R. 등의, "Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens" J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)에서 개시된 쉐브론 노치트 숏 바 (CNSB)에 의해 측정되었고, 다만 Y*m는 Bubsey, R.T. 등의, "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)의 공식 5를 사용하여 계산되었다. 링-온-링 (RoR) 강도는 아래에 더 상세히 기재된 바와 같이 측정되었다.
비교 예 1 및 2는 하기 표 2에 기재된 조성물 및 세라믹화 사이클로 제조되었다.
　 비교예 1 비교예 2
SiO2 64.1 57.2
Al2O3 21.2 21.1
B2O3 0.0 5.3
Li2O 3.6 0.0
Na2O 0.4 12.7
MgO 1.7 1.1
ZnO 1.3 0.0
TiO2 4.8 1.2
SnO2 0.4 0.1
Fe2O3 2.6 1.3
Co3O4 0.0 0.0
세라믹화 사이클 780℃/2hr
1000℃/4hr		 630℃/2hr
700℃/4hr
표 1의 실시 예 3 및 표 2의 비교 예 1 및 2의 투과율은 전술한 바와 같이 0.8 mm 두께의 샘플에 대해 측정되었다. 도 3에 나타낸 바와 같이. 실시 예 3의 유리 세라믹은 가시 파장 범위에서 1% 미만의 투과율을 갖는다.
1.0 mm의 두께를 갖는 실시 예 3의 샘플은 60 wt% KNO3 및 40 wt% NaNO3 욕에서 470 ℃의 온도에서 4 시간의 기간 동안 이온 교환되었다. 샘플의 링-온-링 강도는 후술하는 바와 같이 이온 교환 처리 전 및 후에 측정되었다. 링-온-링 시험 결과의 와이불 플롯은 도 4에 나타나 있다.
링-온-링 (RoR) 시험은 평판 유리 시편을 시험하기 위한 표면 강도 측정이며, 명칭이 "Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature"인 ASTM C1499-09(2013)은 여기에 기재된 RoR 시험 방법론의 기초 역할을 한다. ASTM C1499-09의 내용은 그 전문이 여기에 참조로 혼입된다. 시편은 링-온-링 시험 전에 연마되지 않았다.
ROR 시험을 위해, 도 6에 나타낸 바와 같이 샘플은 등이축 굴곡 강도 (즉, 재료가 2 개의 동심 링 사이에서 굴곡될 때 유지할 수 있는 최대 응력)를 결정하기 위해 크기가 다른 2 개의 동심 링 사이에 배치된다. ROR 구성 (400)에서, 유리 세라믹 물품은 직경 D2를 갖는 지지 링 (420)에 의해 지지된다. 힘 (F)이 직경 D1을 갖는 로딩 링 (430)에 의해 유리 세라믹 물품의 표면에 로드 셀 (도시되지 않음)에 의해 적용된다.
로딩 링 및 지지 링의 직경의 비 (D1/D2)는 0.2 내지 0.5의 범위일 수 있다. 몇몇 구현예에서, D1/D2는 0.5이다. 로딩 및 지지 링 (430, 420)은 지지 링 직경 (D2)의 0.5% 내에서 동심으로 정렬되어야 한다. 시험에 사용되는 로드 셀은 선택된 범위 내에서 임의의 하중에서 ±1% 이내로 정확해야 한다. 시험은 23±2℃의 온도 및 40±10%의 상대 습도에서 수행된다.
고정구 (fixture) 설계를 위해, 로딩 링 (430)의 돌출 표면의 반경 (r)은 h/2≤r≤3h/2의 범위에 있으며, 여기서 h는 유리계 물품 (410)의 두께이다. 로딩 및 지지 링 (430, 420)은 경도 HRc>40을 갖는 경화된 강으로 제조된다. RoR 고정구는 상업적으로 이용 가능하다.
RoR 시험을 위한 의도된 파손 메커니즘은 로딩 링 (430) 내의 표면 (430a)으로부터 기원하는 유리 세라믹 물품 (410)의 파괴를 관찰하는 것이다. 이 영역 밖에서, 즉 로딩 링 (430)과 지지 링 (420) 사이에서, 발생하는 파손은 데이터 분석에서 생략된다. 그러나, 유리 세라믹 물품 (410)의 얇음 및 고 강도 때문에, 시편 두께 (h)의 1/2을 초과하는 큰 편향 (deflection)이 때때로 관찰된다. 따라서, 로딩 링 (430) 아래로부터 기원하는 높은 비율의 파손을 관찰하는 것은 드문 일이 아니다. 각각의 시편에서 파손의 기원 및 (스트레인 게이지 분석을 통해 수집된) 링의 내부 및 아래 모두에서의 응력 발달에 대한 지식이 없으면, 응력은 정확하게 계산될 수 없다. 따라서 ROR 시험은 측정된 응답으로서 파손에서의 피크 하중에 중점을 둔다.
유리계 물품의 강도는 표면 흠의 존재에 의존한다. 그러나 유리의 강도는 사실상 통계적이므로, 주어진 크기의 흠이 존재할 가능성은 정확하게 예측될 수 없다. 따라서 확률 분포가 얻어진 데이터의 통계적 표현으로서 사용될 수 있다.
실시 예 3의 샘플은 430 ℃에서 16 시간 동안 NaNO3 욕에서 이온 교환되었다. 이어서, 표면 아래 깊이의 함수로서 이온 교환된 샘플에서 Na2O의 농도가 전자 마이크로 프로브를 사용하여 측정되었고, 결과적인 Na2O 농도 프로파일 (몰%)은 도 5에 나타나 있다.
본 명세서에 기재된 모든 조성 성분, 관계, 및 비율은 달리 언급되지 않는 한 wt%로 제공된다. 본 명세서에 개시된 모든 범위는 범위가 개시되기 전 또는 후에 명시적으로 언급되어 있는지 여부에 관계없이 광범위하게 개시된 범위에 의해 포함되는 임의의 및 모든 범위 및 하위범위를 포함한다.
청구된 주제의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 여기에 기재된 구현 예에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서는 여기에 기재된 다양한 구현 예의 수정 및 변형을 포함하고, 그러한 수정 및 변형은 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (25)

  1. 유리 세라믹으로서,
    1차 결정상으로서 적어도 하나의 리튬 실리케이트 결정상; 및
    2차 결정상으로서 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 및 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하며,
    여기서 상기 유리 세라믹은 다음의 색 좌표에 의해 특징되어지는 유리 세라믹:
    L*: 20.0 내지 40.0;
    a*: -1.0 내지 1.0; 및
    b*: -5.0 내지 2.0.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 결정상은 리튬 메타실리케이트인, 유리 세라믹.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 결정상은 리튬 디실리케이트인, 유리 세라믹.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 가시 광선 범위에서 1% 미만의 투과율을 갖는, 유리 세라믹.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 적어도 290 MPa의 링-온-링 강도를 갖는, 유리 세라믹.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 0.9 MPa·m0.5 이상 2.0 MPa·m0.5 이하의 파괴 인성을 갖는, 유리 세라믹.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 1.0 MPa·m0.5 이상 1.5 MPa·m0.5 이하의 파괴 인성을 갖는, 유리 세라믹.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    55.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    2.0　wt% 내지 20.0　wt%의 Al2O3;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 B2O3;
    5.0　wt% 내지 15.0　wt%의 Li2O;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 Na2O;
    0　wt% 내지 4.0　wt%의 K2O;
    0　wt% 내지 8.0　wt%의 MgO;
    0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZnO;
    0.5　wt% 내지 5.0　wt%의 TiO2;
    1.0　wt% 내지 6.0　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZrO2;
    0　wt% 내지 0.4　wt%의 CeO2;
    0.05　wt% 내지 0.5　wt%의 SnO+SnO2;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 NiO;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 Co3O4;
    0　wt% 내지 4.0　wt%의 MnO+MnO2+Mn2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 Cr2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 CuO; 및
    0　wt% 내지 2.0　wt% V2O5
    를 더욱 포함하는, 유리 세라믹.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    65.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    7.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Al2O3;
    6.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Li2O;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 TiO2;
    1.5　wt% 내지 2.5　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 ZrO2;
    1.0　wt% 내지 4.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.5　wt% 내지 1.5　wt%의 NiO; 및
    0.1　wt% 내지 0.4　wt% Co3O4
    를 더욱 포함하는, 유리 세라믹.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 50 wt% 초과의 결정성을 갖는, 유리 세라믹.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 이온 교환되었고, 및 상기 유리 세라믹의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장하는 압축 응력 층을 포함하는, 유리 세라믹.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 표면에서 적어도 250 MPa의 압축 응력을 갖는, 유리 세라믹.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 표면에서 250 MPa 이상 650 MPa 이하의 압축 응력을 갖는, 유리 세라믹.
  14. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 적어도 0.05t이고, 여기서 t는 유리 세라믹의 두께인, 유리 세라믹.
  15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹은 적어도 900 MPa의 링-온-링 강도를 갖는, 유리 세라믹.
  16. 소비자 전자 제품으로서:
    전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 부품, 상기 전기 부품은 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하여 존재하며; 및
    상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함하고,
    여기서 상기 하우징의 적어도 일부는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 유리 세라믹을 포함하는, 소비자 전자 제품.
  17. 소비자 전자 제품으로서:
    전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 부품, 상기 전기 부품은 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하여 존재하며; 및
    상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함하고,
    여기서 상기 하우징의 적어도 일부는 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항의 유리 세라믹을 포함하는, 소비자 전자 제품.
  18. 방법으로서,
    전구체 유리계 물품을 세라믹화하여 유리 세라믹을 형성시키는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 유리 세라믹은:
    1차 결정상으로서 적어도 하나의 리튬 실리케이트 결정상; 및
    부 (minor) 결정상으로서 페탈라이트, β-석영, β-스포듀민, 크리스토발라이트, 및 리튬 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하며, 및
    상기 유리 세라믹은 다음의 색 좌표에 의해 특징되어지는 방법:
    L*: 20.0 내지 40.0;
    a*: -1.0 내지 1.0; 및
    b*: -5.0 내지 2.0.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 세라믹화 단계는 500 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 온도에서 발생하는, 방법.
  20. 청구항 18 또는 19에 있어서,
    상기 세라믹화 단계는 6 시간 이상 16 시간 이하의 기간 동안 발생하는, 방법.
  21. 청구항 18 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 세라믹을 이온 교환시키는 단계를 더욱 포함하는, 방법.
  22. 청구항 18 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구체 유리계 물품은,
    55.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    2.0　wt% 내지 20.0　wt%의 Al2O3;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 B2O3;
    5.0　wt% 내지 15.0　wt%의 Li2O;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 Na2O;
    0　wt% 내지 4.0　wt%의 K2O;
    0　wt% 내지 8.0　wt%의 MgO;
    0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZnO;
    0.5　wt% 내지 5.0　wt%의 TiO2;
    1.0　wt% 내지 6.0　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZrO2;
    0　wt% 내지 0.4　wt%의 CeO2;
    0.05　wt% 내지 0.5　wt%의 SnO+SnO2;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 NiO;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 Co3O4;
    0　wt% 내지 4.0　wt%의 MnO+MnO2+Mn2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 Cr2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 CuO; 및
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 V2O5
    를 포함하는, 방법.
  23. 청구항 18 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구체 유리계 물품은,
    65.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    7.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Al2O3;
    6.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Li2O;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 TiO2;
    1.5　wt% 내지 2.5　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 ZrO2;
    1.0　wt% 내지 4.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.5　wt% 내지 1.5　wt%의 NiO; 및
    0.1　wt% 내지 0.4　wt%의 Co3O4
    를 포함하는, 방법.
  24. 유리로서,
    55.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    2.0　wt% 내지 20.0　wt%의 Al2O3;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 B2O3;
    5.0　wt% 내지 15.0　wt%의 Li2O;
    0　wt% 내지 5.0　wt%의 Na2O;
    0　wt% 내지 4.0　wt% K2O;
    0　wt% 내지 8.0　wt%의 MgO;
    0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZnO;
    0.5　wt% 내지 5.0　wt%의 TiO2;
    1.0　wt% 내지 6.0　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 10.0　wt%의 ZrO2;
    0　wt% 내지 0.4　wt%의 CeO2;
    0.05　wt% 내지 0.5　wt%의 SnO+SnO2;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 NiO;
    0.1　wt% 내지 5.0　wt%의 Co3O4;
    0　wt% 내지 4.0　wt%의 MnO+MnO2+Mn2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 Cr2O3;
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 CuO; 및
    0　wt% 내지 2.0　wt%의 V2O5
    를 포함하는 유리.
  25. 청구항 24에 있어서,
    65.0　wt% 내지 75.0　wt%의 SiO2;
    7.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Al2O3;
    6.0　wt% 내지 11.0　wt%의 Li2O;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 TiO2;
    1.5　wt% 내지 2.5　wt%의 P2O5;
    2.0　wt% 내지 4.0　wt%의 ZrO2;
    1.0　wt% 내지 4.0　wt%의 FeO+Fe2O3;
    0.5　wt% 내지 1.5　wt%의 NiO; 및
    0.1　wt% 내지 0.4
    를 포함하는 유리.
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