TW201815709A - 抗破裂且抗刮擦之玻璃製品 - Google Patents

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Abstract

本案揭示玻璃組成物、玻璃製品及化學強化玻璃製品之實施例。在一或多個實施例中，該玻璃組成物包含Li2 O、大於約0.9 mol%之B2 O3 、呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 、及約60 mol%至約80 mol%之SiO2 。該化學強化玻璃製品之實施例包括界定厚度t之第一主表面及相對第二主表面、自該第一主表面延伸至大於約0.12t之壓縮深度的壓縮應力層、約200 MPa或更大之最大壓縮應力、及大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。本案亦揭示用於形成此種化學強化玻璃製品之方法。

Description

抗破裂且抗刮擦之玻璃製品
本申請案根據專利法主張2016年7月5日申請之美國臨時申請案序列號第62/358379號及2016年5月27日申請之美國臨時申請案序列號第62/342558號之優先權權益，該等申請案中每一者之內容為本文之基礎且以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容係關於抗破裂且抗刮擦之玻璃製品，且更特定而言係關於包括含Li2 O及B2 O3 之組成物且在經強化之後展現深的壓縮深度及高抗刮擦性的玻璃製品。
玻璃製品常常經歷可將大瑕疵引入此等製品之表面中的嚴重碰撞。此等瑕疵可從表面延伸至高達200微米(micrometer) (微米(micron)或μm)之深度。傳統地，熱回火玻璃製品已用於防止因將此等瑕疵引入玻璃中而導致之斷裂，因為熱回火玻璃製品常常呈現深的壓縮應力(compressive stress; CS)層（例如，玻璃製品總厚度之大致21%），此可防止瑕疵進一步傳播至玻璃製品中並且因此可防止斷裂。由熱回火產生的應力分佈之實例展示於第1圖中。第1圖為熱回火玻璃製品100的沿其厚度(沿x軸描繪)之應力分佈的橫截面圖解。應力之量值例示於y軸上，其中線101表示零應力及壓縮應力與拉伸應力之間的交叉點。
在第1圖中，熱處理玻璃製品100包括第一表面102、厚度t 1 及表面CS 110。熱處理玻璃製品100展現自第一表面101至壓縮深度(depth of compression; DOC) 130減小之CS，即玻璃製品內的應力自壓縮應力變化成拉伸應力之深度。在超出DOC之深度處，應力隨後為拉伸應力且達到最大中心張力(central tension; CT) 120。
熱回火當前限於厚玻璃製品(亦即，具有約3毫米或更大之厚度t1 的玻璃製品)，因為，為達成熱強化及所欲殘餘應力，必須在此等製品之芯部與表面之間形成足夠的熱梯度。此等厚製品在許多應用中為不合需要的或不實用的，該等應用諸如顯示器(例如，消費者電子設備，包括行動電話、平板電腦、電腦、導航系統及類似設備)，建築(例如，窗戶、展示器面板、檯面等)，運輸(例如，汽車、火車、飛機、船舶等)，電器或需要優異抗斷裂性但薄且重量輕的製品之任何應用。
雖然化學強化不以熱回火相同之方式受玻璃製品之厚度的限制，但已知化學強化玻璃製品不展現熱回火玻璃製品之應力分佈。由化學強化(例如，由離子交換製程)產生的應力分佈之實例展示於第2圖中。第2圖為已知化學強化玻璃製品200的沿其厚度(沿x軸描繪)之應力分佈的橫截面圖解。應力之量值例示於y軸上，其中線201表示零應力及從壓縮應力至拉伸應力的交叉點。在第2圖中，化學強化玻璃製品200包括第一表面201、厚度t2 及表面CS 210。玻璃製品200展現自第一表面201至DOC 230減小之CS，即應力自壓縮應力變化成拉伸應力之深度。超出DOC，應力係拉伸應力且達到最大CT 220。如第2圖所示，此種分佈展現實質上平坦的CT區域或沿CT區域之至少一部分具有恆定或近恆定拉伸應力之CT區域。常常，相較於第1圖所示的最大中心值而言，已知化學強化玻璃製品展現較低最大CT值。
因此，需要展現改良抗破裂性之薄玻璃製品。
本揭示內容之第一態樣係關於鋁矽酸鹽玻璃製品，其包含包括Li2 O、P2 O5 及大於約0.9 mol% B2 O3 之組成物。在一或多個實施例中，該組成物包括：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 、呈大於或等於約10 mol%或13.5 mol%之量的Al2 O3 、呈在約5 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O、呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 、大於約0.9 mol%之B2 O3 及呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
在一或多個實施例中，該組成物包括：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 、呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 、至多且包括約10 mol%之Li2 O、呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 、大於約0.9 mol%之B2 O3 ；及呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
在一或多個實施例中，Al2 O3 係以在約13.5 mol%至約18 mol%範圍內之量存在於組成物中。在一或多個實施例中，組成物中P2 O5 之量可小於約3 mol%。在一或多個實施例中，B2 O3 之量為在約0.9 mol%至約6.5 mol%或約1 mol%至約6.5 mol%範圍內之量。在一或多個實施例中，B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大。
在一或多個實施例中，該組成物包括R2 O。如本文所使用，R2 O係指鹼金屬氧化物，諸如Li2 O、Na2 O、K2 O、Rb2 O及Cs2 O。在一或多個實施例中，該組成物包括在約12 mol%至約20 mol%範圍內之R2 O總量(意指該組成物中任何及所有鹼金屬氧化物之總量)。
在一或多個實施例中，Na2 O之量為在約3 mol%至約11 mol%範圍內之量。在一些實施例中，該組成物包括呈在約5 mol%至約11 mol%或約5 mol%至約7 mol%範圍內之量的Li2 O。視需要，該組成物可實質上不含K2 O。在一或多個實施例中，Na2 O之量大於Li2 O之量。
在一或多個實施例中，該組成物包括RO。如本文所使用，RO係指鹼土金屬氧化物，該等鹼土金屬氧化物諸如MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO及類似者。在一些實施例中，RO之總量(意指該組成物中任何及所有鹼土金屬氧化物之總量)在約0.05 mol%至約4 mol%範圍內。在一或多個特定實施例中，該組成物包括呈在約0.5 mol%至約3 mol%範圍內之量的ZnO。
一或多個實施例之組成物可包括SnO2 。在一或多個實施例中，該組成物包括小於約1.5 mol% ZrO2 。
在一或多個實施例中，該組成物展現約300千泊或更小之液相黏度。在一些其他實施例中，該組成物展現大於約300千泊之液相黏度。
本揭示內容之第二態樣係關於化學強化玻璃製品。在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品包含界定厚度t 之第一主表面及相對第二主表面，以及包含以下各項之組成物：Li2 O、P2 O5 、大於約0.9 mol%之B2 O3 、呈大於或等於13.5 mol%之量的Al2 O3 以及約0.5 mol%至約12 mol%之Na2 O。在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品之組成物可包括呈小於或等於約10 mol%之量的Li2 O、P2 O5 、大於約0.9 mol%之B2 O3 、呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 以及約0.5 mol%至約12 mol%之Na2 O。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品包括自第一主表面延伸至大於約0.1t 或大於或等於約0.12t 之DOC的CS層。在一些實施例中，化學強化玻璃製品包括具有約200 MPa或更大之最大CS的CS層。在一些實施例中，CS層包含約300或更大之表面CS。在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品包括大於約40 MPa之最大CT或在約40 MPa至約100 MPa範圍內之最大CT。在一些情況下，最大CT小於約100 MPa。在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品展現出最大CT與最大CS之絕對值之比率在約0.01至約0.2範圍內。
在一或多個實施例中，該化學強化玻璃製品包括：沿整個厚度t 延伸的應力分佈，其中該應力分佈中介於約0•t 至多0.3•t 之厚度範圍之間及大於約0.7•t 的所有點包含具有絕對值大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切。在其他實施例中，該化學強化玻璃製品包括：沿整個厚度t 延伸的應力分佈，其中該應力分佈中介於約0•t 至多0.3•t 之厚度範圍之間的至少一個點中每一者及該應力分佈中大於約0.7•t 的至少一個點包含具有絕對值大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切。
在一或多個實施例中，該化學強化玻璃製品包括：金屬氧化物之濃度，其為非零的且沿約0•t 至約0.3•t 之厚度範圍變化。在一些實施例中，該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O及Cs2 O中之任何一或多者。在一些實施例中，該金屬氧化物之該濃度為非零的且沿整個厚度變化。在一或多個實施例中，該金屬氧化物沿該厚度範圍產生應力，該金屬氧化物之濃度沿該厚度範圍為非零的且變化。視需要，金屬氧化物之濃度自第一表面至第一表面與第二表面之間的一點處的值減小，且自該值至第二表面增加。在一或多個實施例中，該化學強化玻璃製品展現約0.4•t 或更大之最大化學深度。
在一或多個實施例中，該化學強化玻璃製品包括小於85 MPa之楊氏模數。
在一或多個實施例中，未強化玻璃製品及化學強化玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在第一主表面及第二主表面中任一者上所量測的。
本揭示內容之第三態樣係關於一種裝置，其包含：外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面；電氣組件，該等電氣組件至少部分地在該外殼內側；顯示器，該顯示器處於該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；及蓋製品，該蓋製品安置在該顯示器之上，其中該蓋製品包含根據本文描述的實施例之化學強化玻璃製品。
其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述僅僅為示範，且意欲提供用於理解申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。
現將詳細參考各種實施例。
在以下描述中，相同元件符號在圖式中展示的若干視圖中始終指定相同或相應部件。亦應瞭解，除非另外規定，否則諸如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內」及其類似語之術語為方便用詞且不應解釋為限制術語。另外，每當一群組係描述為包含一組要素中之至少一者及其組合時，應理解的是，該群組可包含任何數目的彼等所列舉要素，基本上由彼等要素組成或由彼等要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。類似地，每當一群組係描述為由一組要素中之至少一者或其組合組成時，應理解的是，該群組可由任何數目的彼等所列舉要素組成，彼等要素係單獨的或彼此組合的。除非另外規定，否則在列舉時，值之範圍包含該範圍之上限及下限，以及上限與下限之間的任何範圍。除非另外規定，否則如本文所使用，不定冠詞「一(a/an)」及相應定冠詞「該」意謂「至少一個」或「一或多個」。亦應理解，在本說明書中及在圖式中揭示的各種特徵可以任何及所有組合來使用。
如本文所使用，術語「玻璃製品」係以其最廣意義用於包含完全或部分由玻璃製得之任何物體。玻璃製品包含玻璃及非玻璃材料之積層體、玻璃及結晶材料之積層體及玻璃陶瓷(包括非晶相及結晶相)。
應注意，術語「實質上」及「約」可在本文中用於表示可歸因於任何定量比較、值、量測值或其他表示法之固有不確定度。此等術語亦在本文中用於表示定量表示法可自所陳述參照值變化而不導致所論述標的之基本功能發生變化的程度。因此，例如，「實質上不含MgO」的玻璃製品為MgO不被主動添加至玻璃製品中或分批加入玻璃製品中，但可作為污染物以極小量存在的玻璃製品。
除非另外規定，否則所有溫度係以攝氏度(℃)表示。熱膨脹係數(coefficients of thermal expansion；CTE)係以百萬分率(parts per million；ppm)/攝氏度(℃)表示且除非另外規定，否則表示在約20℃至約300℃之溫度範圍內量測的值。高溫(或液體) CTE亦係以分數ppm/℃表示，且表示在瞬時CTE之高溫平台區域中相對溫度曲線量測的值。高溫CTE量度相關聯於玻璃之加熱或冷卻的穿過轉變區域之體積變化。
如本文所使用，術語「軟化點」係指玻璃之黏度為大致107.6 泊(P)時的溫度，術語「退火點」係指玻璃之黏度為大致1013.2 泊時的溫度，術語「200泊溫度(T200P )」係指玻璃之黏度為大致200泊時的溫度，術語「1011 泊溫度」係指玻璃之黏度為大致1011 泊時的溫度，術語「35 kP溫度(T35kP )」係指玻璃之黏度為大致35千泊(kP)時的溫度，且術語「160 kP溫度(T160kP )」係指玻璃之黏度為大致160 kP時的溫度。
本揭示內容之第一態樣係關於鋁矽酸鹽玻璃製品，其包含包括Li2 O、P2 O5 及B2 O3 之組成物。除非另外規定，所有組成物係以如基於氧化物來分析的莫耳百分比(mol%)來描述，且係關於在如本文描述的化學強化之前的玻璃製品。
在一或多個實施例中，該組成物包括：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 、呈大於或等於13.5 mol%之量的Al2 O3 、大於約0.9 mol%之B2 O3 、呈在約5 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O、呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 以及呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
在一或多個實施例中，該組成物包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 、呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 、大於約0.9 mol%之B2 O3 、呈在約5 mol%至約10 mol%範圍內之量的Li2 O、呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 以及呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
在一或多個實施例中，該組成物包括呈在以下範圍內之量的SiO2 ：約60 mol%至約80 mol%、約60 mol%至約78 mol%、約60 mol%至約76 mol%、約60 mol%至約75 mol%、約60 mol%至約74 mol%、約60 mol%至約72 mol%、約60 mol%至約70 mol%、約60 mol%至約68 mol%、約60 mol%至約66 mol%、約60 mol%至約64 mol%、約62 mol%至約80 mol%、約64 mol%至約80 mol%、約65 mol%至約80 mol%、約66 mol%至約80 mol%、約68 mol%至約80 mol%、約70 mol%至約80 mol%、約72 mol%至約80 mol%、約74 mol%至約80 mol%、約75 mol%至約80 mol%、約62 mol%至約68 mol%、或約63 mol%至約64.5 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，該組成物包含呈大於約10 mol%、大於約12 mol%、大於約13 mol%、大於約13.5 mol%、或大於約14 mol%之量的Al2 O3 。在一些情況下，Al2 O3 可以下述範圍存在於本文描述的組成物中：約10 mol%至約20 mol%、約10 mol%至約18 mol%、約10 mol%至約16 mol%、約10 mol%至約15 mol%、約10 mol%至約14 mol%、約11 mol%至約20 mol%、約12 mol%至約20 mol%、約12.5 mol%至約20 mol%、約13 mol%至約20 mol%、約13.5 mol%至約20 mol%、約14 mol%至約20 mol%、或約12.5 mol%至約17 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，該組成物包括一定量之B2 O3 。在一或多個實施例中，該組成物包括呈以下量之B2 O3 ：大於約0.1 mol%、大於約0.2 mol%、大於約0.3 mol%、大於約0.4 mol%、大於約0.5 mol%、大於約0.6 mol%、大於約0.7 mol%、大於約0.8 mol%、大於約0.9 mol%、或大於約1 mol%。在一或多個實施例中，該組成物包含呈在以下範圍內之量的B2 O3 ：0.5 mol%至約7.5 mol%、約0.5 mol%至約7 mol%、約0.5 mol%至約6.5 mol%、約0.5 mol%至約6 mol%、約0.5 mol%至約5.5 mol%、約0.5 mol%至約5 mol%、約0.5 mol%至約4.5 mol%、約0.5 mol%至約4 mol%、約0.5 mol%至約3.5 mol%、約0.9 mol%至約7.5 mol%、約0.9 mol%至約7 mol%、約0.9 mol%至約6.5 mol%、約0.9 mol%至約6 mol%、約0.9 mol%至約5.5 mol%、約0.9 mol%至約5 mol%、約0.9 mol%至約4.5 mol%、約0.9 mol%至約4 mol%、約0.9 mol%至約3.5 mol%、約1 mol%至約7.5 mol%、約1 mol%至約7 mol%、約1 mol%至約6.5 mol%、約1 mol%至約6 mol%、約1 mol%至約5.5 mol%、約1 mol%至約5 mol%、約1 mol%至約4.5 mol%、約1 mol%至約4 mol%、約1 mol%至約3.5 mol%、約1.5 mol%至約7.5 mol%、約2 mol%至約7.5 mol%、約2.5 mol%至約7.5 mol%、約3 mol%至約7.5 mol%、約3.5 mol%至約7.5 mol%、約4 mol%至約7.5 mol%、約4 mol%至約6 mol%、或約1.5 mol%至約3 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，B2 O3 之量限於7.5 mol%或更小。在不受理論約束的情況下，咸信較高量之B2 O3 使所得化學強化玻璃製品中之最大CT值劣化。此外，B2 O3 之存在增強玻璃製品及強化玻璃製品之抗刮擦性，如本文所述。在不受理論約束的情況下，3重配位網路成形劑(諸如B2 O3 )之包括減少對玻璃網路之約束，且允許玻璃網路在受刮擦時(不管壓頭形狀)相對於不包括B2 O3 之玻璃製品而言重新排列及緻密化。以與B2 O3 相同或類似方式表現的其他成分包括P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 。在一或多個實施例中，B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量經最大化以改良刮擦；然而，此等成分之總量不應超過在化學強化之後玻璃製品中引起最大CT減少的量。
在一或多個實施例中，組成物中之B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大。在一些實施例中，B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量可在以下範圍內：約80 mol%至約94 mol%、約80 mol%至約92 mol%、約80 mol%至約90 mol%、約80 mol%至約88 mol%、約80 mol%至約86 mol%、約82 mol%至約94 mol%、約84 mol%至約94 mol%、約86 mol%至約94 mol%、或約88 mol%至約94 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，組成物可包括在以下範圍內之R2 O總量：約10 mol%至約22 mol%、約10 mol%至約20 mol%、約10 mol%至約18 mol%、約10 mol%至約16 mol%、約10 mol%至約15 mol%、約11 mol%至約22 mol%、約12 mol%至約22 mol%、約13 mol%至約22 mol%、約14 mol%至約22 mol%、約12 mol%至約20 mol%、約12 mol%至約18 mol%、或約13 mol%至約17 mol%。在一或多個實施例中，該組成物可實質上不含Rb2 O、Cs2 O或Rb2 O及Cs2 O二者。如本文所使用，相對於組成物之組分的片語「實質上不含」意指組分並非在初始混配期間主動地或有意地添加至組成物，但可作為呈小於約0.001 mol%之量的雜質存在。
在一或多個實施例中，該組成物包括一定量之Li2 O。例如，在一或多個實施例中，該組成物包含呈以下量之Li2 O：大於或等於約1 mol%、多於或等於約2 mol%、多於或等於約3 mol%、或多於或等於約4 mol%。在一或多個實施例中，該組成物包括在以下範圍內之Li2 O：約2.5 mol%至約11 mol%、約3 mol%至約11 mol%、約3.5 mol%至約11 mol%、約4 mol%至約11 mol%、約4.5 mol%至約11 mol%、約5 mol%至約11 mol%、約5.5 mol%至約11 mol%、約6 mol%至約11 mol%、約5 mol%至約10.5 mol%、約5 mol%至約10 mol%、約5 mol%至約9.5 mol%、約5 mol%至約9 mol%、約5 mol%至約8.5 mol%、約5 mol%至約8 mol%、約5 mol%至約7 mol%、約4 mol%至約10.5 mol%、約4 mol%至約10 mol%、約4 mol%至約9.5 mol%、約4 mol%至約9 mol%、約4 mol%至約8.5 mol%、約4 mol%至約8 mol%、約4 mol%至約7 mol%、約4 mol%至約6 mol%、約4.5 mol%至約10 mol%、約5 mol%至約10 mol%、約5.5 mol%至約10 mol%、約6 mol%至約10 mol%、約6.5 mol%至約10 mol%、約7 mol%至約10 mol%、約7.5 mol%至約10 mol%、約8 mol%至約10 mol%、約8.5 mol%至約10 mol%、約9 mol%至約10 mol%、或約5 mol%至約6 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 (B2 O3 + P2 O5 + SiO2 + Al2 O3 )之總和或總量之比率小於約0.074 (例如，約0.073或更小、約0.072或更小、約0.071或更小、約0.07或更小)。在一些實施例中，Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總和或總量之比率在約0.065至約0.073範圍內。添加一些Li2 O有助於離子交換，例如，從而允許更快及/或較深之離子交換，從而提供有利的CS分佈。在一些實施例中，Li2 O之量可與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 (B2 O3 + P2 O5 + SiO2 + Al2 O3 )之總和或總量平衡，從而提供抗刮擦性。利用適當的平衡量，如同維持如上文所指出的此比率(Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總和或總量之比率)，玻璃可具有有利的刮擦效能以及掉落效能(來自有利的CS分佈)。
在一或多個實施例中，該組成物包括一定量之Na2 O。例如，在一或多個實施例中，該組成物包含呈以下量之Na2 O：大於或等於約0.5 mol%、大於或等於約1 mol%、多於或等於約2 mol%、多於或等於約3 mol%、或多於或等於約4 mol%。在一或多個實施例中，Na2 O之量小於或等於10 mol%。在一或多個實施例中，該組成物包括在以下範圍內之Na2 O：約0.5 mol%至約12 mol%、1 mol%至約12 mol%、1.5 mol%至約12 mol%、2 mol%至約12 mol%、約2.5 mol%至約12 mol%、約3 mol%至約12 mol%、約3.5 mol%至約12 mol%、約4 mol%至約12 mol%、約4.5 mol%至約12 mol%、約5 mol%至約12 mol%、約5.5 mol%至約12 mol%、約6 mol%至約12 mol%、約3 mol%至約12 mol%、約3 mol%至約11 mol%、約3 mol%至約10.5 mol%、約3 mol%至約10 mol%、約3 mol%至約9.5 mol%、約3 mol%至約9 mol%、約3 mol%至約8.5 mol%、約3 mol%至約8 mol%、約3 mol%至約7 mol%、約3.5 mol%至約9 mol%、或約3 mol%至約7.5 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。
在一或多個實施例中，該組成物中Na2 O之量可大於Li2 O之量。在一些情況下，Na2 O之量可大於Li2 O及K2 O之組合量。在一或多個替代實施例中，該組成物中Li2 O之量可大於Na2 O之量或Na2 O及K2 O之組合量。
在一或多個實施例中，該組成物包括小於約2 mol% K2 O。在一些情況下，該組成物可包括在以下範圍內之量的K2 O：約0 mol%至約2 mol%、約0 mol%至約1.5 mol%、約0 mol%至約1 mol%、約0 mol%至約0.5 mol%、約0 mol%至約0.2 mol%、或約0 mol%至約0.1 mol%。在一或多個實施例中，該組成物可實質上不含K2 O。
在一些實施例中，該玻璃組成物可包括一或多種鹼土金屬氧化物(RO)，諸如MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO。在一些實施例中，RO之總量可為非零量至多並包括約5 mol%。在一或多個特定實施例中，RO之總量可為非零量至多並包括約4.5 mol%、至多並包括約4 mol%、至多並包括約3.5 mol%、至多並包括約3 mol%、至多並包括約2.5 mol%、至多並包括約2 mol%、至多並包括約1.5 mol%、或至多並包括約1 mol%。在一或多個實施例中，RO之總量可在以下範圍內：約0.05 mol%至約4.5 mol%、約0.05 mol%至約4 mol%、約0.05 mol%至約3.5 mol%、約0.05 mol%至約3 mol%、約0.05 mol%至約2.5 mol%、約0.05 mol%至約2 mol%、約0.05 mol%至約1.5 mol%、或約0.05 mol%至約1 mol%。在一些實施例中，RO之總量可在以下範圍內：約1 mol%至約4 mol%、約1 mol%至約3 mol%、或約1 mol%至約2 mol%。
在一或多個實施例中，該組成物可包括呈非零量至多並包括約2 mol%、或至多並包括約1 mol%之MgO。在一些情況下，該組成物可實質上不含MgO。
在一或多個實施例中，該組成物可包括呈非零量至多並包括約2 mol%、或至多並包括約1 mol%之CaO。在一些情況下，該組成物可實質上不含CaO。
在一或多個實施例中，該組成物可包括呈非零量至多並包括約2 mol%、或至多並包括約1 mol%之SrO。在一些情況下，該組成物可實質上不含SrO。
在一或多個實施例中，該組成物可包括呈非零量至多並包括約2 mol%、或至多並包括約1 mol%之BaO。在一些情況下，該組成物可實質上不含BaO。
在一或多個實施例中，該組成物可包括呈非零量至多並包括約4.5 mol%、至多並包括約4 mol%、至多並包括約3.5 mol%、至多並包括約3 mol%、至多並包括約2.5 mol%、至多並包括約2 mol%、至多並包括約1.5 mol%、或至多並包括約1 mol%之ZnO。在一或多個實施例中，ZnO之總量可在以下範圍內：約0.05 mol%至約4.5 mol%、約0.05 mol%至約4 mol%、約0.05 mol%至約3.5 mol%、約0.05 mol%至約3 mol%、約0.05 mol%至約2.5 mol%、約0.05 mol%至約2 mol%、約0.05 mol%至約1.5 mol%、或約0.05 mol%至約1 mol%。在一些實施例中，ZnO之總量可在以下範圍內：約1 mol%至約4 mol%、約1 mol%至約3 mol%、約1 mol%至約2 mol%、約0.5 mol%至約4 mol%、約0.5 mol%至約3 mol%、或約0.5 mol%至約2 mol%。在一些情況下，該組成物可實質上不含ZnO。
在一或多個實施例中，該玻璃組成物可包括ZnO且可實質上不含MgO、CaO、SrO及BaO。在一個變體中，該玻璃組成物可包括ZnO且另一種RO (例如，MgO、CaO、SrO或BaO)且可實質上不含其他RO成分。在一或多個特定實施例中，該玻璃組成物可包含MgO、CaO及ZnO中僅兩種鹼土金屬氧化物，且可實質上不含該等鹼土金屬氧化物之第三者。
在一或多個實施例中，該玻璃組成物可包括在以下範圍內之P2 O5 ：約0 mol%至約10 mol%、約0 mol%至約8 mol%、約0 mol%至約7 mol%、約0 mol%至約6 mol%、約0 mol%至約4 mol%、約0 mol%至約3 mol%、約0.1 mol%至約10 mol%、約0.1 mol%至約8 mol%、約0.1 mol%至約6 mol%、約0.1 mol%至約5 mol%、約0.1 mol%至約4 mol%、約0.1 mol%至約3 mol%、約0.5 mol%至約5 mol%、約0.5 mol%至約4 mol%、約0.5 mol%至約3 mol%、約1 mol%至約5 mol%、約1 mol%至約4 mol%、約1 mol%至約3 mol%或約2 mol%至約3 mol%。在不受理論約束的情況下，在組成物中包括一些P2 O5 管控玻璃之液相行為且減少高溫CTE，從而致能薄玻璃製品之形成。在不受理論約束的情況下，一些P2 O5 之包括亦促進玻璃之鋯石分解。在一些實施例中，該組成物包括較低量之Na2 O (比例如約12 mol%或更小的典型地用於化學強化中者低)、Li2 O及P2 O5 ，且此組合展現提供本文描述的熱史且允許玻璃製品之熔合成形的液相行為。玻璃製品中之特定熱史之存在允許增強的化學強化。
在一或多個實施例中，該組成物可包含一些TiO2 。在此等實施例中，TiO2 可以小於約2 mol%、小於約1 mol%或小於約0.5 mol%之量存在。在一或多個替代實施例中，該玻璃組成物可實質上不含TiO2 。
在一或多個實施例中，該組成物可包括ZrO2 。在此等實施例中，ZrO2 可以如下量存在：小於約2 mol%、小於約1.5 mol%、小於約1 mol%、小於約0.9 mol%、小於約0.8 mol%、小於約0.7 mol%、小於約0.6 mol%、小於約0.5 mol%、小於約0.4 mol%、小於約0.3 mol%、小於約0.2 mol%、小於約0.15 mol%、或小於約0.1 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。在一或多個替代實施例中，該玻璃組成物可如本文所定義實質上不含ZrO2 。
在一或多個實施例中，該組成物可包括Fe2 O3 。在此等實施例中，Fe2 O3 可以如下量存在：小於約1 mol%、小於約0.9 mol%、小於約0.8 mol%、小於約0.7 mol%、小於約0.6 mol%、小於約0.5 mol%、小於約0.4 mol%、小於約0.3 mol%、小於約0.2 mol%、小於約0.1 mol%及其之間的所有範圍及子範圍。在一或多個替代實施例中，玻璃組成物可如本文所定義實質上不含Fe2 O3 。
在一些實施例中，該組成物可與約0 mol%至約2 mol%之至少一種澄清劑混配，該至少一種澄清劑係選自以下任何一或多者：Na2 SO4 、NaCl、NaF、NaBr、K2 SO4 、KCl、KF、KBr、As2 O3 、Sb2 O3 及SnO2 。根據一或多個實施例之組成物可進一步包括在以下範圍內的SnO2 ：約0至約2、約0至約1、約0.1至約2、約0.1至約1、或約1至約2。本文揭示的玻璃組成物可實質上不含As2 O3 及/或Sb2 O3 。
在一或多個實施例中，該組成物可具體而言包括：60 mol%至65 mol% SiO2 ；12 mol%至約18 mol% Al2 O3 ；4 mol%至約8 mol% Li2 O；0 mol%至約4 mol% ZnO；0 mol%至約2 mol% MgO；0 mol%至約2 mol% TiO2 ；0.5 mol%至約8 mol% B2 O3 ；4 mol%至約12 mol% Na2 O；0 mol%至約2 mol% K2 O；0 mol%至約2 mol% ZrO2 ；1 mol%至約4 mol% P2 O5 ；及0.05 mol%至約0.2 mol% SnO2 。
在一或多個實施例中，該組成物可具體而言包括：62 mol%至65 mol% SiO2 ；12 mol%至約18 mol% Al2 O3 ；8 mol%至約12 mol% Li2 O；0 mol%至約2 mol% ZnO；0 mol%至約2 mol% MgO；0 mol%至約2 mol% TiO2 ；0.5 mol%至約8 mol% B2 O3 ；2 mol%至約8 mol% Na2 O；0 mol%至約2 mol% K2 O；0 mol%至約2 mol% ZrO2 ；1 mol%至約4 mol% P2 O5 ；及0.05 mol%至約0.2 mol% SnO2 。
在一或多個實施例中，該組成物可具體而言包括：62 mol%至68 mol% SiO2 ；10 mol%至約18 mol% Al2 O3 ；5 mol%至約11 mol% Li2 O；0 mol%至約2 mol% ZnO；0 mol%至約2 mol% MgO；0 mol%至約2 mol% TiO2 ；0.9 mol%至約6 mol% B2 O3 ；2 mol%至約10 mol% Na2 O；0 mol%至約2 mol% K2 O；0 mol%至約2 mol% ZrO2 ；1 mol%至約4 mol% P2 O5 ；及0.05 mol%至約0.2 mol% SnO2 。
在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)包含致能玻璃製品經由特定技術之形成的液相黏度。如本文所使用，術語「液相黏度」係指在液相溫度下熔融玻璃之黏度，其中術語「液相溫度」係指自熔融溫度冷卻時晶體第一次呈現為熔融玻璃所處的溫度(或在溫度自室溫增加時最後晶體熔融所處的溫度)。
在一或多個實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現在約100 kP至約500 kP範圍內之液相黏度。在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現小於約300千泊(kP)或更小之液相黏度。在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現約250 kP或更小、約200 kP或更小或約180 kP或更小之液相黏度。在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現大於約300 kP之液相黏度。在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現約350 kP或更大、約400 kP或更大、約450 kP或更大、約500 kP或更大、約750 kP或更大、約1000 kP或更大、或約2000 kP或更大之液相黏度。
在一或多個實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現在約20℃至約300℃之溫度範圍上量測的在以下範圍內之CTE：約55 x 10-7 ppm/℃至約80 x 10-7 ppm/℃、約58 x 10-7 ppm/℃至約80 x 10-7 ppm/℃、或約60 x 10-7 ppm/℃至約80 x 10-7 ppm/℃。
在一些實施例中，組成物(或由其形成的玻璃製品)展現在以下範圍內之CTE高溫(或液體) CTE：約8 x 10-7 ppm/℃至約18 x 10-7 ppm/℃、約10 x 10-7 ppm/℃至約18 x 10-7 ppm/℃、約12 x 10-7 ppm/℃至約18 x 10-7 ppm/℃、約8 x 10-7 ppm/℃至約16 x 10-7 ppm/℃、約8 x 10-7 ppm/℃至約14 x 10-7 ppm/℃、約8 x 10_7 ppm/℃至約12 x 10-7 ppm/℃或約8 x 10-7 ppm/℃至約10 x 10-7 ppm/℃。
在一或多個實施例中，組成物或由其形成的玻璃製品展現在以下範圍內之楊氏模數：約70 GPa至約85 GPa、約72 GPa至約85 GPa、約74 GPa至約85 GPa、約75 GPa至約85 GPa、約76 GPa至約85 GPa、約70 GPa至約80 GPa、約72 GPa至約80 GPa、約74 GPa至約80 GPa、約75 GPa至約80 GPa、約76 GPa至約80 GPa、約70 GPa至約78 GPa、約70 GPa至約76 GPa、約70 GPa至約75 GPa、約72 GPa至約78 GPa、約75 GPa至約79 GPa、或約70 GPa至約77 GPa。本揭示內容中敘述的楊氏模數值係指如藉由標題為「Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts」之ASTM E2001-13中闡述的通用類型之共振超音波光譜技術來量測。
參考第3圖，玻璃製品100之實施例包括第一主表面302、相對第二主表面304，其界定在第一主表面與第二主表面之間的厚度t 330。在一或多個實施例中，玻璃製品可包括本文所述的組成物。
在一或多個實施例中，厚度t可為約3毫米或更小(例如，在以下範圍內：約0.01毫米至約3毫米、約0.1毫米至約3毫米、約0.2毫米至約3毫米、約0.3毫米至約3毫米、約0.4毫米至約3毫米、約0.01毫米至約2.5毫米、約0.01毫米至約2毫米、約0.01毫米至約1.5毫米、約0.01毫米至約1毫米、約0.01毫米至約0.9毫米、約0.01毫米至約0.8毫米、約0.01毫米至約0.7毫米、約0.01毫米至約0.6毫米、約0.01毫米至約0.5毫米、約0.1毫米至約0.5毫米、或約0.3毫米至約0.5毫米)。
玻璃製品可為實質上平坦片材，儘管其他實施例可利用彎曲或以其他方式成形或雕刻的製品。在一些情況下，玻璃製品可具有3D或2.5D形狀。另外或替代地，玻璃製品之厚度可沿一或多個維度為恆定的，或可出於審美學及/或功能性原因而沿其維度之一或多者而變化。例如，相較於玻璃製品之較為中心的區域，玻璃製品之邊緣可較厚。玻璃製品之長度、寬度及厚度尺寸亦可根據製品之應用或用途而變化。
玻璃製品可為實質上透明且無光散射的。在一或多個實施例中，當在約1毫米之厚度處量測時，玻璃製品可展現在約380 nm至約780 nm範圍內之波長上約88%或更大之透射率。
玻璃製品可具有在約1.45至約1.55範圍內之折射率。如本文所使用，折射率值係就550 nm之波長而言。
玻璃製品可藉由其形成之方式而特性化。例如，玻璃製品可特性化為可浮製形成的(亦即，藉由浮製製程形成)、可下拉的及尤其為可熔合形成或可狹槽拉製(亦即，藉由下拉製程，諸如熔合拉製製程或狹槽拉製製程形成)的情況。
本文所述的玻璃製品之一些實施例可藉由浮製製程形成。可浮製形成的玻璃製品可以光滑表面特性化，且均勻厚度係藉由在熔融金屬(典型地為錫)之床層上浮製熔融玻璃來製成。在一示例性製程中，進料至熔融錫床層之表面上的熔融玻璃形成浮製玻璃帶。隨著玻璃帶沿著錫浴流動，溫度逐步降低直至玻璃帶固化成固體玻璃製品，該固體玻璃製品可自錫提升至滾筒上。一旦離開浴槽，玻璃製品即可進一步冷卻並經退火來減少內部應力。
本文所述的玻璃製品之一些實施例可藉由下拉製程形成。下拉製程產生具有均勻厚度之玻璃製品，該等玻璃製品擁有相對原始的表面。因為玻璃製品之平均撓曲強度係藉由表面瑕疵之量及大小控制，所以有過最小接觸的原始表面具有較高的初始強度。另外，下拉玻璃製品具有極平坦、光滑表面，該表面可用於其最終應用中而無需高成本的研磨及拋光。
玻璃製品之一些實施例可描述為可熔合形成的(亦即，可使用熔合拉製製程形成的)。熔合製程使用拉伸槽，該拉伸槽具有用於接收熔融玻璃原料之通道。通道具有堰口，該等堰口在通道之兩側上沿通道之長度於頂部處敞開。當通道充滿熔融材料時，熔融玻璃溢出堰口。由於重力，熔融玻璃作為兩個流動的玻璃膜沿拉製槽之外表面向下流動。拉製槽之此等外表面向下延伸且向內延伸，以使得此等表面在拉製槽下方的邊緣處會合。兩個流動玻璃膜在此邊緣處會合以便熔合並形成單一流動玻璃製品。熔合拉製方法提供的優點在於：因為在通道上方流動的兩個玻璃膜熔合在一起，所以所得玻璃製品之任一外表面均不與設備之任何部分接觸。因此，熔合拉製玻璃製品之表面性質不受此種接觸影響。
本文所述的玻璃製品之一些實施例可藉由狹槽拉製製程形成。狹槽拉製製程不同於熔合拉製方法。在狹槽拉製製程中，熔融原料玻璃係提供至拉伸槽。拉伸槽之底部具有敞開狹槽，該狹槽具有沿狹槽之長度延伸的噴嘴。熔融玻璃流動穿過狹槽/噴嘴且作為連續玻璃製品向下拉製並進入退火區域。
在一或多個實施例中，本文所述的玻璃製品可展現非晶形微觀結構且可實質上不含晶體或微晶。換言之，玻璃製品排除玻璃陶瓷材料。
在一或多個實施例中，本文所述的玻璃製品可經化學強化以沿玻璃製品之厚度t 賦予應力分佈。第4圖為化學強化玻璃製品300沿其厚度330 (沿x軸描繪)之應力分佈之橫截面圖解。應力之量值例示於y軸上，其中線301表示零應力。
應力分佈312包括自第一主表面302及第二主表面304中之一或兩者延伸至DOC 330之CS層315 (具有表面CS值310)，及自DOC 330延伸至製品之中心部分的CT層325 (具有最大CT 320)。
如本文所使用，DOC係指玻璃製品內之應力自壓縮應力變化至拉伸應力所在之深度。在DOC處，應力自正(壓縮)應力跨至負(張力)應力(例如，第4圖中之330)，且因此展現具有零應力值。DOC可取決於離子交換處理藉由FSM或散射光偏光鏡(scattered light polariscope; SCALP)來量測。在玻璃製品中之應力由將鉀離子交換至玻璃製品中而產生的情況下，FSM用於量測DOC。在玻璃製品中之應力由將鈉離子交換至玻璃製品中而產生的情況下，SCALP用於量測DOC。在玻璃製品中之應力由將鉀離子及鈉離子兩者交換至玻璃中而產生的情況下，DOC係藉由SCALP來量測，因為咸信鈉之交換深度指示DOC，且鉀離子之交換深度指示壓縮應力之量值變化(但不是自壓縮至拉伸的應力變化)；此等玻璃製品中鉀離子之交換深度係藉由FSM量測。
CS層具有自主表面302、304延伸至DOC 330的相關聯深度或長度317。CT層325亦具有相關聯深度或長度327 (CT區域或層)。
根據常用於此項技術中之慣例，壓縮或壓縮應力係表示為負(＜ 0)應力，且張力或拉伸應力係表示為正(＞ 0)應力，除非另外特別說明。然而，在本說明書全文中，當以壓縮應力CS表述時，此係不考慮正值或負值而給出-亦即，如本文所述，CS = |CS|或CS之絕對值。
CS (包括表面CS)係由表面應力量計(surface stress meter；FSM)使用可商購儀器來量測，該等可商購儀器諸如由Orihara Industrial Co., Ltd. (日本)製造的FSM-6000。表面應力量測依賴於應力光學係數(stress optical coefficient; SOC)之準確量測，該應力光學係數與玻璃之雙折射率有關。SOC又根據名稱為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之ASTM標準C770-16中描述的程序C (玻璃盤方法)來量測，該ASTM標準C770-16之內容係以全文引用方式併入本文中。
DOC及最大CT值係使用此項技術中所知的散射光偏光鏡(scattered light polariscope; SCALP)技術來量測。折射近場(refracted near-field; RNF)方法或SCALP可用於量測應力分佈。當利用RNF方法來量測應力分佈時，藉由SCALP提供的最大CT值係用於RNF方法中。詳言之，由RNF量測的應力分佈經力平衡且校準至由SCALP量測提供的最大CT值。名稱為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」之美國專利第8,854,623號中描述RNF方法，該專利以全文引用方式併入本文中。詳言之，RNF方法包括相鄰於參考區塊置放玻璃製品，產生以1 Hz與50 Hz之間的速率在正交極化之間切換的極化切換光束，量測極化切換光束之功率量且產生極化切換參考信號，其中正交極化中每一者的所量測功率量彼此相差50%以內。該方法進一步包括使極化切換光束透射穿過玻璃樣本及參考區塊達進入玻璃樣本中之不同深度，隨後使用中繼光學系統將所透射極化切換光束中繼至信號光偵測器，其中信號光偵測器產生極化切換偵測器信號。該方法亦包括將偵測器信號除以參考信號以形成正規化偵測器信號，及自正規化偵測器信號判定玻璃樣本之分佈特性。隨後使RNF輪廓平滑化，且用於CT區域。如上文所指出，FSM技術係用於表面CS及表面附近的CS區域中的應力分佈之斜率。
如上文所述，藉由本文所述的玻璃製品展現的應力分佈係藉由離子交換進行化學強化而產生。在離子交換製程中，玻璃製品之表面處或附近的離子由具有相同原子價或氧化狀態的較大離子置換或與其交換。在其中玻璃製品包含鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的彼等實施例中，製品之表面層中的離子及較大離子為單價鹼金屬陽離子，諸如Li+ 、Na+ 、K+ 、Rb+ 及Cs+ 。替代地，表面層中之一價陽離子可利用不同於鹼金屬陽離子之一價陽離子(諸如Ag+ 或類似離子)置換。在此等實施例中，交換至玻璃製品中之一價離子(或陽離子)產生應力。
離子交換製程典型地藉由將玻璃製品浸沒於熔融鹽浴(或兩個或更多個熔融鹽浴)中來進行，該熔融鹽浴含有待與玻璃製品中之較小離子互換的較大離子。應注意，亦可使用水性鹽浴。另外，浴之組成可包括多於一種類型之較大離子(例如，Na+及K+)或單一較大離子。熟習此項技術者將瞭解的是，用於離子交換製程之參數包括但不限於浴組成及溫度、浸沒時間、玻璃製品於(一或多個)鹽浴中之浸沒次數、多個鹽浴之使用、另外的步驟(諸如，退火、洗滌)及類似參數，該等參數通常由玻璃製品之組成(包括製品之結構及存在的任何結晶相)及因強化而產生的玻璃製品之所欲DOC以及CS決定。示範性熔融浴組成物可包括較大鹼金屬離子之硝酸鹽、硫酸鹽及氯化物。典型硝酸鹽包含KNO3 、NaNO3 、LiNO3 、NaSO4 及其組合。熔融鹽浴之溫度典型地在約380℃至多約450℃範圍內，而浸沒時間在約15分鐘至多約100小時範圍變化，此取決於玻璃製品厚度、浴溫度及玻璃(或一價離子)擴散率。然而，亦可使用與以上所述之彼等者不同的溫度及浸沒時間。
在一或多個實施例中，玻璃製品可浸沒於具有約370℃至約480℃之溫度的100% NaNO3 、100% KNO3 或NaNO3 及KNO3 之組合的熔融鹽浴中。在一些實施例中，玻璃製品可浸沒於包括約5%至約90% KNO3 及約10%至約95% NaNO3 之熔融混合鹽浴中。在一些實施例中，玻璃製品可浸沒於包括Na2 SO4 及NaNO3 且具有較寬溫度範圍(例如，至多約500℃)之熔融混合鹽浴中。在一或多個實施例中，玻璃製品可在浸沒於第一浴之後浸沒於第二浴中。第一及第二浴可具有彼此不同的組成物及/或溫度。第一及第二浴中的浸沒時間可有所變化。例如，第一浴中之浸沒可長於第二浴中之浸沒。
在一或多個實施例中，玻璃製品可浸沒於包括NaNO3 及KNO3 (例如，49%/51%、50%/50%、51%/49%)並具有小於約420℃(例如，約400℃或約380℃)之溫度的熔融、混合鹽浴中歷時小於約5小時或甚至約4小時或更少。
離子交換條件可特製來提供在所得玻璃製品之表面處或附近的應力分佈之「尖峰」或增加該應力分佈之斜率。尖峰可導致較大表面CS值。此尖峰可由單一浴或多個浴來達成，其中該或該等浴具有單一組成或混合組成，此歸因於用於本文所述的玻璃製品的玻璃組成物之獨特性質。
在一或多個實施例中，在多於一種一價離子交換至玻璃製品中的情況下，不同一價離子可交換至玻璃製品內的不同深度(且在玻璃製品內之不同深度處產生不同量值應力)。應力產生離子之所得相對深度可獲測定且引起應力分佈之不同特性。
在一或多個實施例中，Na+及K+離子係交換至玻璃製品中且Na+離子比K+離子擴散至玻璃製品中之更深深度。K+離子之穿透深度(「鉀DOL」)不同於DOC，因為其表示由於離子交換製程的鉀穿透深度。對本文所述的製品而言，鉀DOL典型地小於DOC。鉀DOL係使用表面應力計來量測，該表面應力量計諸如由Orihara Industrial Co., Ltd. (日本)製造的可商購FSM-6000表面應力量計，其依賴於應力光學係數(stress optical coefficient; SOC)之準確量測，如上文參考CS量測所述。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品可展現表面CS，其為約150 MPa或更大或約200 MPa或更大(例如，約250 MPa或更大、約300 MPa或更大、約400 MPa或更大、約450 MPa或更大、約500 MPa或更大或約550 MPa或更大)。在一些情況下，該表面CS為約700 MPa或更大。表面CS可為至多約900 MPa、至多約1000 MPa、至多約1100 MPa或至多約1200 MPa。在一或多個實施例中，表面CS可在約400 MPa至約900 MPa範圍內。本文提供的表面CS值亦可包含最大CS。在一些實施例中，表面CS小於最大CS。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品展現最大CT，其小於約100/√(t )、約95/√(t )或更小、約90/√(t )或更小、約85/√(t )或更小、約80/√(t )或更小、或約71.5/√(t )或更小，其中t 為以mm計之厚度。在一或多個實施例中，最大CT可大於約45/√(t )。在一或多個實施例中，最大CT可為約100 MPa或更小、約90 MPa或更小、約80 MPa或更小、約75 MPa或更小、或約70 MPa或更小(例如，約60 MPa或更小、約55 MPa或更小、50 MPa或更小、或約40 MPa或更小)。在一或多個實施例中，最大CT之下限可為25 MPa、40 MPa或50 MPa。在一些實施例中，最大CT 320可在約25 MPa至約100 MPa範圍內(例如，約25 MPa至約90 MPa、約25 MPa至約85 MPa、約25 MPa至約80 MPa、約25 MPa至約75 MPa、約25 MPa至約70 MPa、約25 MPa至約65 MPa、約40 MPa至約100 MPa、約40 MPa至約90 MPa、約40 MPa至約80 MPa、約40 MPa至約75 MPa、約40 MPa至約70 MPa、約40 MPa至約65 MPa、約45 MPa至約80 MPa、約50 MPa至約80 MPa、或約60 MPa至約80 MPa。
最大CT 320可定位在以下範圍處：約0.3•t 至約0.7•t 、約0.4•t 至約0.6•t 或約0.45•t 至約0.55•t 。應注意，表面CS 310及最大CT 320之任何一或多者可取決於玻璃製品之厚度。例如，具有約0.8 mm之厚度的玻璃製品可具有約75 MPa或更小之最大CT。當玻璃製品之厚度減小時，最大CT可增加。換言之，最大CT隨厚度減小而增加(或在玻璃製品變得更薄時增加)。
在一些實施例中，最大CT 320與表面CS 310之比率在約0.01至約0.2範圍內(例如，在以下範圍內：約0.01至約0.18、約0.01至約0.16、約0.01至約0.15、約0.01至約0.14、約0.01至約0.1、約0.02至約0.2、約0.04至約0.2、約0.05至約0.2、約0.06至約0.2、約0.08至約0.2、約0.1至約0.2、或約0.12至約0.2)。在一些實施例中，表面CS可為最大CT的1.5倍(或2倍或2.5倍)或更大。在一些實施例中，表面CS可為最大CT的至多約48倍、最大CT的至多40倍、最大CT的至多20倍、最大CT的至多10倍、或最大CT的至多8倍。表面CS可在最大CT的約5倍至多約50倍範圍內。
在一或多個實施例中，應力分佈312包含最大CS，其典型地為表面CS 310且可在第一表面302及第二表面304之一或兩者處發現。在一或多個實施例中，CS層或區域315沿厚度之一部分延伸至DOC 317。在一或多個實施例中，DOC 317可為約0.1•t 或更大。例如，DOC 317可為約0.12•t 或更大、約0.14•t 或更大、約0.15•t 或更大、約0.16•t 或更大、0.17•t 或更大、0.18•t 或更大、0.19•t 或更大、0.20•t 或更大、約0.21•t 或更大、或至多約0.25•t 。 在一或多個實施例中，當自製品之第一主表面302及第二主表面304量測時，DOC 317為實質上相等。
在一或多個實施例中，玻璃製品包含在約6微米至約28微米範圍內的鉀DOL。在一些實施例中，鉀DOL可表示為玻璃製品之厚度t 的函數。在一或多個實施例中，鉀DOL可在以下範圍：約0.005t 至約0.07t 。 在一些實施例中，鉀DOL可在以下範圍：約0.005t 至約0.07t 、約0.005t 至約0.065t 、約0.005t 至約0.06t 、約0.005t 至約0.055t 、約0.005t 至約0.05t 、約0.005t 至約0.045t 、約0.005t 至約0.04t 、約0.005t 至約0.035t 、約0.005t 至約0.03t、約0.005t 至約0.025t 、約0.005t 至約0.02t 、約0.005t 至約0.015t 、約0.005t 至約0.01t 、約0.006t 至約0.07t 、約0.008t 至約0.07t 、約0.01t 至約0.07t 、約0.015t 至約0.07t 、約0.02t 至約0.07t 、約0.027t 至約0.05t 、約0.03t 至約0.07t 、或約0.01t 至約0.03t 。
在一或多個實施例中，鉀DOL深度處的壓縮應力值可在約50 MPa至約300 MPa範圍內。在一些實施例中，鉀DOL深度處的壓縮應力值可在以下範圍：約50 MPa至約280 MPa、約50 MPa至約260 MPa、約50 MPa至約250 MPa、約50 MPa至約240 MPa、約50 MPa至約220 MPa、約50 MPa至約200 MPa、約60 MPa至約200 MPa、約70 MPa至約200 MPa、約75 MPa至約200 MPa、約80 MPa至約200 MPa、約90 MPa至約200 MPa、約100 MPa至約200 MPa、約110 MPa至約200 MPa、約120 MPa至約200 MPa、約130 MPa至約200 MPa、或約150 MPa至約200 MPa、約60 MPa至約300 MPa、約70 MPa至約300 MPa、約75 MPa至約300 MPa、約80 MPa至約300 MPa、約90 MPa至約300 MPa、約100 MPa至約300 MPa、約110 MPa至約300 MPa、約120 MPa至約300 MPa、約130 MPa至約300 MPa、或約150 MPa至約300 MPa。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品展現以下最大化學深度：約0.4•t 或更大、0.5•t 或更大、約55•t 或更大或約0.6•t 或更大。如本文所使用，術語「化學深度」意指金屬氧化物或鹼金屬氧化物之離子(例如，金屬離子或鹼金屬離子)擴散至玻璃製品中所處的深度，及彼離子之濃度達到最低值所處的深度，如由電子探針微分析(Electron Probe Micro-Analysis；EPMA)所測定。離子為由於離子交換而擴散至化學強化玻璃製品中之離子。最大化學深度係指藉由離子交換製程交換至化學強化玻璃製品中之任何離子之最大擴散深度。例如，在具有多於一種擴散離子物種的熔融鹽浴(亦即，NaNO3 及KNO3 之熔融鹽浴)的情況下，不同離子物種可擴散至化學強化玻璃製品中之不同深度。最大化學深度為離子交換至化學強化玻璃製品中的所有離子物種之最大擴散深度。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品具有在約0.7 mm至約1.1 mm範圍內之厚度、在約40 MPa至約75 MPa範圍內之最大CT、在約475 MPa至約750 MPa範圍內之表面CS、在約0.11t至約0.17t範圍內之DOC、及在約6微米至約30微米範圍內之鉀DOL。
在一或多個實施例中，強化玻璃製品具有在約0.7 mm至約1.1 mm範圍內之厚度、在約45 MPa至約80 MPa範圍內之最大CT、在約700 MPa至約900 MPa範圍內之表面CS、在約0.11t至約0.2t範圍內之DOC、及在約8微米至約26微米範圍內之鉀DOL。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品具有在約0.7 mm至約1.1 mm範圍內之厚度、在約70 MPa至約100 MPa範圍內之最大CT、在約700 MPa至約900 MPa範圍內之表面CS、及在約0.17t至約0.2t範圍內之DOC。
在一或多個實施例中，應力分佈312可描述為類似拋物線之形狀。在一些實施例中，沿玻璃製品中展現拉伸應力之區域或深度的應力分佈展現類似拋物線之形狀。在一或多個特定實施例中，應力分佈312不含平坦應力(亦即，壓縮或拉伸)部分或展現實質上恆定應力(亦即，壓縮或拉伸)之部分。在一些實施例中，CT區域展現實質上不含平坦應力或不含實質上恆定應力之應力分佈。在一或多個實施例中，應力分佈312中介於約0t 至多約0.2•t 之厚度範圍之間及大於0.8•t (或約0•t 至約0.3•t 及大於0.7•t )的所有點包含具有小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切。在其他實施例中，應力分佈312中介於約0t至多約0.2•t 之厚度範圍之間的至少一個點及應力分佈中處於大於0.8•t 之厚度處的至少一個點(或約0•t 至約0.3•t 及大於0.7•t )包含具有小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切。在一些實施例中，正切斜率可小於約-0.2 MPa/微米或大於約0.2 MPa/微米。在一些更特定實施例中，正切斜率可小於約-0.3 MPa/微米或大於約0.3 MPa/微米。在甚至更特定實施例中，正切斜率可小於約-0.5 MPa/微米或大於約0.5 MPa/微米。換言之，沿此等厚度範圍(亦即，0•t 至多約0.2•t 及大於0.8t，或約0•t 至約0.3•t 及0.7•t 或更大)之一或多個實施例之應力分佈排除具有正切斜率之點，如本文所述。在不受理論約束的情況下，已知的誤差函數或準線性應力分佈具有沿此等厚度範圍(亦即，約0•t 至多約0.2•t 及大於0.8•t 或約0•t 至約0.3•t 及0.7•t 或更大)之點，該等點具有斜率為零或接近於零之值的正切，亦即，在大於約-0.1 MPa/微米至小於約0.1 MPa/微米範圍內(指示沿此種厚度範圍之平坦或零斜率應力分佈，如第2圖220所示)。本揭示內容之一或多個實施例的玻璃製品不展現沿此等厚度範圍具有平坦或零斜率應力分佈之此種應力分佈，如第3圖所示。
在一或多個實施例中，玻璃製品展現在約0.1•t 至0.3•t 及約0.7•t 至0.9•t 之厚度範圍包含最大正切斜率及最小正切斜率的應力分佈。在一些情況下，最大正切斜率與最小正切斜率之間的差異為約3.5 MPa/微米或更小、約3 MPa/微米或更小、約2.5 MPa/微米或更小或約2 MPa/微米或更小。
在一或多個實施例中，玻璃製品包括應力分佈312，該應力分佈實質上不含在深度方向上延伸或沿玻璃製品之厚度t的至少一部分延伸的任何平坦段。換言之，應力分佈312實質上沿厚度t連續增加或減小。在一些實施例中，應力分佈實質上在具有約10微米或更多、約50微米或更多，或約100微米或更多，或約200微米或更多的長度之深度方向上不含任何平坦段。如本文所使用，術語「平坦」係指沿平坦段具有小於約0.55 MPa/微米或小於約0.22 MPa/微米之量值的斜率。在一些實施例中，應力分佈中在深度方向上實質上不含任何平坦段之一或多個部分在玻璃製品內自第一表面或第二表面之一或兩者約5微米或更大(例如，10微米或更大或15微米或更大)的深度處存在。例如，沿自第一表面約0微米至小於約5微米之深度，應力分佈可包括線性段，但自第一表面約5微米或更大之深度，應力分佈可實質上不含平坦段。如本文所使用的「線性」包括具有平坦斜率之線段以及不具有平坦斜率之線段。
在一些實施例中，應力分佈可包括在約0t至多約0.1t之深度處的線性段，且可在約0.1t至約0.4t之深度處實質上不含線性段。在一些實施例中，在約0t至約0.1t厚度範圍內的應力分佈可具有其量值(以絕對值計)在約20 MPa/微米至約200 MPa/微米範圍內的斜率。如將在本文所述的，此等實施例可使用單一離子交換製程形成，藉由該單一離子交換製程，浴包括兩種或更多種鹼性鹽或為混合鹼性鹽浴，或使用多個(例如，2個或更多個)離子交換製程來形成。
在一或多個實施例中，玻璃製品可就沿CT區域(第3圖中之327)的應力分佈形狀而言來描述。例如，在一些實施例中，沿CT區域(應力處於拉伸之處)之應力分佈可藉由方程式近似。在一些實施例中，沿CT區域之應力分佈可藉由方程式(1)近似： 應力(x) = MaxT-(((CTn • (n+l))/0.5n ) •|(x/t)-0.5|n )(1) 在方程式(1)中，應力(x)為位置x處之應力值。此處，應力為正(張力)。在方程式(1)中，MaxT為最大張力值且CTn 為n處之張力值且小於或等於MaxT。MaxT及CTn 兩者以MPa為單位皆為正值。值x為沿以微米計的範圍為0至t的厚度(t)之位置；x = 0為一個表面(第3圖中之302)，x = 0.5t為玻璃製品之中心(在該位置處，應力(x) = MaxCT)且x = t為相反表面(第3圖中之304)。用於方程式(1)之MaxT等於最大CT，其可小於約71.5/√(t)。在一些實施例中，用於方程式(1)之MaxT可在約50 MPa至約80 MPa範圍內(例如，約60 MPa至約80 MPa、約70 MPa至約80 MPa、約50 MPa至約75 MPa、約50 MPa至約70 MPa、或約50 MPa至約65 MPa)，且n為1.5至5 (例如，2至4、2至3或1.8至2.2)或約1.5至約2的擬合參數。在一或多個實施例中，n = 2可提供拋物線應力分佈，由n = 2導出的指數提供具有近拋物線應力分佈之應力分佈。在一或多個實施例中，CTn 可小於MaxT，其中在玻璃製品之一或兩個主表面上存在壓縮應力尖峰。在一或多個實施例中，當玻璃製品之一或兩個主表面上不存在壓縮應力尖峰時，CTn 等於MaxT。
在一些實施例中，應力分佈可由熱處理來修改。在此等實施例中，熱處理可發生在任何離子交換製程之前，離子交換製程之間或所有離子交換製程之後。在一些實施例中，熱處理可減小表面處或附近的應力分佈之斜率的量值絕對值。在一些實施例中，在表面處意欲較陡或較大斜率的情況下，可利用熱處理之後的離子交換製程來提供表面處或附近的應力分佈之「尖峰」或斜率增加。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品之應力分佈312歸因於沿厚度之一部分變化的金屬氧化物之非零濃度而產生。金屬氧化物濃度中之此種變化可在本文中稱為金屬氧化物濃度梯度。在一些實施例中，化學強化玻璃製品之金屬氧化物之濃度為非零的且有所變化，皆沿約0•t 至約0.3•t 之厚度範圍。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度為非零的，且沿以下厚度範圍變化：約0•t 至約0.35•t 、約0•t 至約0.4•t 、約0•t 至約0.45•t 或約0•t 至約0.48•t 。金屬氧化物可描述為在玻璃製品中產生應力。濃度變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。濃度變化可包括沿約100微米之厚度段的約0.2 mol%之金屬氧化物濃度變化。此改變可藉由包括微探針的此項技術中已知的方法來量測。濃度非零且沿厚度之一部分變化的金屬氧化物可描述為在玻璃製品中產生應力。
化學強化玻璃製品之金屬氧化物濃度之變化可沿上文提及的厚度範圍為連續的。在一些實施例中，濃度變化可沿約10微米至約30微米範圍內的厚度段為連續的。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度自第一表面至第一表面與第二表面之間的一點處的一值減小，且自該值至第二表面增加。
化學強化玻璃製品之金屬氧化物之濃度可包括多於一種金屬氧化物(例如，Na2 O及K2 O之組合)。在一些實施例中，在利用兩種金屬氧化物的情況下且在離子之半徑彼此有所不同的情況下，在淺深度處，具有較大半徑的離子之濃度大於具有較小半徑的離子之濃度，而在較深深度處，具有較小半徑的離子之濃度大於具有較大半徑的離子之濃度。例如，在含單一Na-及K-之浴用於離子交換製程的情況下，在較淺深度處，玻璃製品中K+離子之濃度大於Na+離子之濃度，而在較深深度處，Na+之濃度大於K+離子之濃度。此部分地歸因於進入玻璃中交換較小一價離子的一價離子之大小。在此等玻璃製品中，表面處或附近之區域包含較大CS，此歸因於表面處或附近的較大量的較大離子(亦即，K+離子)。此較大CS可藉由在表面處或附近具有較陡斜率之應力分佈(亦即，表面處之應力分佈的尖峰)而展現。
一或多種金屬氧化物之濃度梯度或變化藉由化學強化玻璃製品而產生，如本文先前所述，其中玻璃製品中的複數個第一金屬離子與複數個第二金屬離子交換。第一離子可為鋰、鈉、鉀及銣之離子。第二金屬離子可為鈉、鉀、銣及銫中一者之離子，其限制條件為第二鹼金屬離子具有大於第一鹼金屬離子之離子半徑的離子半徑。第二金屬離子以其氧化物形式(例如，Na2 O、K2 O、Rb2 O、Cs2 O或其組合)存在於玻璃製品中。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品之金屬氧化物濃度梯度延伸穿過玻璃製品之厚度t的一實質部分或全部厚度t (包括CT層327)。在一或多個實施例中，金屬氧化物之濃度在CT層327中為約0.5 mol%或更大。在一些實施例中，金屬氧化物之濃度可沿玻璃製品之全部厚度為約0.5 mol%或更大(例如，約1 mol%或更大)，且在第一表面302及/或第二表面304處最大並實質上恆定地減小至第一表面302與第二表面304之間的一點。在彼點處，金屬氧化物之濃度沿全部厚度t為最小；然而，彼點處之濃度亦為非零的。換言之，彼特定金屬氧化物之非零濃度沿厚度t之一實質部分(如本文描述)或全部厚度t延伸。在一些實施例中，特定金屬氧化物之最低濃度處於CT層327中。玻璃製品中特定金屬氧化物之總濃度可在約1 mol%至約20 mol%範圍內。
在一或多個實施例中，化學強化玻璃製品包括第一金屬氧化物濃度及第二金屬氧化物濃度，以使得第一金屬氧化物濃度沿約0t至約0.5t之第一厚度範圍在約0 mol%至約15 mol%範圍內，且第二金屬氧化物濃度在約0微米至約25微米(或約0微米至約12微米)之第二厚度範圍在約0 mol%至約10 mol%範圍內；然而，第一金屬氧化物及第二金屬氧化物中一或兩者之濃度沿玻璃製品之一實質部分或全部厚度為非零的。化學強化玻璃製品可包括可選的第三金屬氧化物濃度。第一金屬氧化物可包括Na2 O，而第二金屬氧化物可包括K2 O。
化學強化玻璃製品之實施例中的金屬氧化物之濃度可自玻璃製品於改質來包括金屬氧化物之濃度梯度之前的此種金屬氧化物之基線量判定。
在一或多個實施例中，未強化及化學強化玻璃製品展現約6 N或更大、約8 N或更大、約10 N或更大、約12 N或更大、約14 N或更大、或約16 N或更大之努普側向開裂刮擦閾值。在一些實施例中，未強化及化學強化玻璃製品展現在以下範圍內之努普側向刮擦閾值：約6 N至約26 N、約8 N至約26 N、約10 N至約26 N、約12 N至約26 N、約14 N至約26 N、約15 N至約26 N、約16 N至約26 N、約18 N至約26 N、約6 N至約24 N、約6 N至約22 N、約6 N至約20 N、約6 N至約18 N、約6 N至約16 N、或約18 N至約24 N。努普刮擦側向開裂閾值可在未強化及化學強化玻璃製品之第一主表面302或第二主表面304上量測。如本文所使用，努普刮擦側向開裂閾值為側向開裂之開始(5個壓痕事件中之3個或更多個)。在努普側向開裂刮擦閾值試驗中，首先利用努普壓頭在動態或勻變負載下對玻璃製品及製品之樣本刮擦以便識別樣本群體之側向裂紋開始負載範圍。一旦識別可應用負載範圍，即進行一系列漸增恆定負載刮痕(每個負載最少3個或更多)以識別努普刮擦閾值。可藉由將試驗試樣與以下3種斷裂模式之一比較來決定努普刮擦閾值範圍：1)大於凹槽寬度兩倍的持續側表面裂紋、2)含在凹槽內之破壞，但存在側表面裂紋，該等裂紋小於凹槽寬度的兩倍且存在肉眼可見的破壞，或3)存在大於凹槽寬度兩倍的大表面下側向裂紋及/或在刮痕之頂點處存在中值裂紋。
玻璃製品(未強化及化學強化兩者)之實施例可用作用於行動電子裝置及觸控啟用式顯示器之蓋玻璃。玻璃製品亦可用於顯示器(或用作顯示製品)(例如，告示牌、銷售點系統、電腦、導航系統及類似物)，建築製品(牆壁、夾具、面板、窗戶等)，運輸製品(例如，用於汽車應用、火車、飛機、船舶等中)，電器(例如，洗滌機、乾燥機、洗碟機、冰箱及類似物)，或需要一些抗斷裂性之任何製品。
詳言之，本文描述的玻璃製品為薄的且當如本文所述來化學強化時，展現應力分佈，該等應力分佈典型地僅可經由回火厚玻璃製品(例如，具有約2 mm或3 mm或更大之厚度)達成。玻璃製品展現沿其厚度的獨特應力分佈。在一些狀況下，本文描述的玻璃製品展現比回火玻璃製品更大的表面CS。在一或多個實施例中，玻璃製品具有壓縮應力層，該壓縮應力層延伸至玻璃製品中之較深處(其中，CS減小且比已知的化學強化玻璃製品更為漸進地增加)，以使得玻璃製品展現實質上改良的抗斷裂性，甚至當玻璃製品或包含其之裝置掉落於硬表面(例如，花岡岩)或硬及粗糙表面(例如，瀝青)上時如此。一或多個實施例之玻璃製品展現比一些已知的化學強化玻璃製品更大的最大CT值。
在一或多個實施例中，本文所述的化學強化玻璃製品在經受研磨環對環(abraded ring-on-ring；AROR)測試時展現改良的表面強度。材料之強度係定義為破裂發生時的應力。AROR試驗為用於測試平坦玻璃試樣之表面強度量測法，且標題為「Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature」之ASTM C1499-09 (2013)充當用於本文描述的AROR測試方法學之基礎。ASTM C1499-09之內容以全文引用方式併入本文。在一個實施例中，玻璃試樣在環對環測試之前利用90粒碳化矽(SiC)粒子研磨，該等粒子使用標題為「Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure (Determination of Modulus of Rupture)」之ASTM C158-02 (2012)中標題為「abrasion Procedures」之附錄A2中所述的方法及設備來遞送至玻璃樣本。ASTM C158-02之內容及尤其附錄2之內容以全文引用方式併入本文。
在環對環測試之前，如ASTM C158-02附錄2所述使用ASTM C158-02之第A2.1圖所示的設備來研磨玻璃製品之表面以正規化及/或控制樣本之表面缺陷條件。將磨料材料使用304 kPa (44 psi)之氣壓以15 psi之負載噴砂在玻璃製品之表面110上。在建立空氣流之後，將5 cm3 之磨料材料傾倒至漏斗中，且在引入磨料材料之後將樣本噴砂5秒。
對AROR試驗而言，如第5圖所示的具有至少一個研磨表面之化學強化玻璃製品410係置放於具有不同大小的兩個同心環之間，以測定等雙軸撓曲強度(亦即，當經受兩個同心環之間的撓曲時材料能夠維持的最大應力，亦如第5圖所示)。在AROR配置400中，研磨玻璃製品410係藉由具有直徑D2之支撐環420支撐。藉由荷重元(未展示)，由具有直徑D1之裝載環430向玻璃製品之表面施加力F。
裝載環及支撐環之直徑比D1/D2可在約0.2至約0.5範圍內。在一些實施例中，D1/D2為約0.5。裝載環130及支撐環120應同心對準至支撐環直徑D2之0.5%內。用於測試的荷重元應精確至選定範圍內的任何負載的±1%內。在一些實施例中，在23±2℃之溫度及40±10%之相對濕度下進行測試。
針對夾具設計，裝載環430之突出表面之半徑r，h/2≤r≤3h/2，其中h為玻璃製品410之厚度。裝載環430及支撐環420典型地由具有硬度HRc ＞ 40之硬化鋼製成。AROR夾具為可商購的。
AROR試驗之所欲斷裂機制將觀察到起源於裝載環430內之表面430a的玻璃製品410之破裂。自資料分析省略在此區域外部—亦即，裝載環130與支撐環120之間—發生的斷裂。然而，歸因於玻璃製品410之薄度及高強度，有時觀察到超過試樣厚度h之½的大偏轉。因此觀察到起源於裝載環430之下的高斷裂百分比並非不常見。無法在不知曉環內部及下方的應力發展(經由應變計分析收集)及每一試樣中斷裂起源的情況下精確地計算應力。AROR測試因此集中在斷裂時的峰值負載作為所量測回應。
玻璃製品之強度取決於表面瑕疵之存在。然而，給定大小的瑕疵存在的可能性無法精確預測，因為玻璃之強度本質上為統計性的。機率分佈可因此通常用作所獲得資料之統計學表示。
在一些實施例中，本文描述的玻璃製品具有20或更大kgf及至多約30 kgf之表面或等雙軸撓曲強度，如藉由AROR測試，使用25 pSi或甚至45 pSi之負載來研磨表面所測定。在其他實施例中，表面強度為25或更大kgf，且在其他實施例中為30或更大kgf。
在一些實施例中，本文所述的化學強化玻璃製品可就砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗中之效能來描述。IBoS試驗為模擬歸因於破壞引入加彎曲的斷裂之主要機制的動態組件級試驗，該彎曲典型地在用於行動電子裝置或手持式電子裝置的玻璃製品中發生，如第6圖示意所示。在現場，破壞引入(第7圖中之a)發生在玻璃製品之頂部表面上。破裂起始於玻璃製品之頂部表面上且破壞或穿透玻璃製品(第7圖中之b)，或破裂由頂部表面上之彎曲或由玻璃製品之內部部分傳播(第7圖中之c)。IBoS試驗係設計來同時向玻璃之表面引入破壞且在動態負載下施加彎曲。在一些情況下，當玻璃製品包含壓縮應力時，該玻璃製品比相同的玻璃製品不包含壓縮應力之情況展現改良的掉落效能。
第6圖示意地展示IBoS試驗設備。設備500包含試驗台510及球530。球530為剛性或實心球，諸如，例如不銹鋼球或類似物。在一個實施例中，球530為具有10 mm之直徑的4.2公克不銹鋼球。自預定高度h 使球530直接地掉落於玻璃製品樣本518上。試驗台510包含實心基座512，該實心基座包括硬的、剛性材料，諸如花岡岩或類似物。表面上安置有磨料材料之片材514係置放於實心基座512之上表面上以使得具有磨料材料之表面面向上。在一些實施例中，片材514為具有30粒表面之砂紙，且在其他實施例中，為具有180粒表面之砂紙。玻璃製品樣本518藉由樣本固持器515在片材514上方固持於適當位置中，以使得氣隙516存在於玻璃製品樣本518與片材514之間。片材514與玻璃製品樣本518之間的氣隙516允許玻璃製品樣本518在藉由球530衝擊時彎曲且彎曲至片材514之磨料表面上。在一個實施例中，跨於所有拐角夾緊玻璃製品樣本218以便將所含的彎曲僅保持至球衝擊之點且確保可重複性。在一些實施例中，樣本固持器514及試驗台510適於容納厚度至多約2 mm之樣本。氣隙516在約50 μm至約100 μm範圍內。氣隙516經調適來針對材料剛度(楊氏模數)之差異而調整，且亦包括樣本之楊氏模數及厚度。黏著劑膠帶520可用於覆蓋玻璃製品樣本之上表面以便收集玻璃製品樣本518在球530之衝擊時的斷裂事件中之碎片。
各種材料可用作磨料表面。在一個特定實施例中，磨料表面為砂紙，諸如碳化矽或氧化鋁砂紙、工程砂紙或熟習此項技術者已知用於獲得可比較硬度及/或銳度的任何磨料材料。在一些實施例中，可使用具有30粒之砂紙，因為其具有比混凝土或瀝青更一致的表面形貌，及產生所欲等級試樣表面破壞之粒度及銳度。
在一個態樣中，第8圖中展示使用上文描述的設備500進行IBoS試驗之方法600。在步驟610中，將玻璃製品置放於先前所述的試驗台510中，且緊固在樣本固持器515中以使得在玻璃製品樣本518與具有磨料表面之片材514之間形成氣隙516。方法600推定：具有磨料表面之片材514已置放於試驗台510中。然而，在一些實施例中，方法可包含將片材514置放於試驗台510中，以使得具有磨料材料之表面面向上。在一些實施例中(步驟610a)，將黏著劑膠帶520施加至玻璃製品樣本518之上表面，之後將玻璃製品樣本518緊固於樣本固持器510中。
在步驟520中，具有預定質量及大小的實心球530自預定高度h 掉落至玻璃製品樣本518之上表面上，以使得球530在上表面之大致中心處(亦即，中心之1 mm內，或3 mm內，或5 mm內，或10 mm內)衝擊上表面(或附著至上表面之黏著劑膠帶520)。在步驟520之衝擊之後，測定對玻璃製品樣本518之破壞程度(步驟630)。此處，如上文先前所述，術語「斷裂」意指當基板掉落或由物體衝擊時，裂紋跨於基板之全部厚度及/或全部表面傳播。
在方法600中，具有磨料表面之片材518可在每次掉落之後替換以便避免「老化」效應，該等效應已在其他類型(例如，混凝土或瀝青)之掉落試驗表面之重複使用中觀察到。
典型地將各種預定掉落高度h 及增量用於方法600中。試驗可例如利用最小掉落高度來開始(例如，約10-20 cm)。隨後可針對連續掉落以設定增量或可變增量來增加高度。一旦玻璃製品樣本518碎裂或斷裂，即停止方法600中之所述試驗(步驟631)。替代地，若掉落高度h 達到最大掉落高度(例如，約100 cm)而無斷裂，亦可停止方法300之掉落試驗，或可在最大高度處重複步驟520直至斷裂發生。
在一些實施例中，方法600之IBoS試驗僅在每一玻璃製品樣本518上、在每一預定高度h 處進行一次。然而，在其他實施例中，每一樣本可在每一高度經受多次試驗。
若玻璃製品樣本518之斷裂已發生(第8圖中之步驟631)，則結束根據方法600之IBoS試驗(步驟640)。若沒有觀察到由預定掉落高度處掉落的球引起的斷裂(步驟632)，則將掉落高度增加預定增量(步驟634)——諸如，例如，5 cm、10 cm或20 cm——且重複步驟620及630直至觀察到樣本斷裂(631)或達到最大試驗高度(636)而無樣本斷裂。當達到步驟631或636時，結束根據方法600之試驗。
當經受如上文所述的砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗時，本文所述的玻璃製品之實施例在球自100 cm高度掉落至玻璃之表面上時具有至少約60%保存率(亦即，60%或更大之保存率)。例如，玻璃製品係描述為在自給定高度掉落時，當五個相等(或幾乎相等)樣本(亦即，具有大致相同組成且當經強化時，大致相同的壓縮應力及壓縮深度或壓縮應力層深度，如本文描述)中之三者在自規定高度(此處為100 cm)掉落時自IBoS掉落試驗保存而無斷裂時具有60%保存率。在其他實施例中，經強化的玻璃製品之100 cm IBoS試驗中的保存率為至少約70%(70%或更大)，在其他實施例中，為至少約80%(80%或更大)，且在其他實施例中，為至少約90%(90%或更大)。在其他實施例中，在IBoS試驗中自100 cm之高度掉落的經強化的玻璃製品之保存率為至少約60%(60%或更大)，在其他實施例中，為至少約70%(70%或更大)，在其他實施例中，為至少約80%(80%或更大)，且在其他實施例中，為至少約90%(90%或更大)。在一或多個實施例中，在IBoS試驗中自150 cm之高度掉落的經強化的玻璃製品之保存率為至少約60%(60%或更大)，在其他實施例中，為至少約70%(70%或更大)，在其他實施例中，為至少約80%(80%或更大)，且在其他實施例中，為至少約90%(90%或更大)。
為測定玻璃製品在使用上文所述的IBoS試驗方法及設備自預定高度掉落時的可保存率，測試玻璃製品之至少五個相等(或幾乎相等)樣本(亦即，具有大致相同組成，且若經強化，則大致相同壓縮應力及壓縮深度或層深度)，儘管可使更大數量(例如，10個、20個、30個等)之樣本經受測試來提高試驗結果之信賴水準。每一樣本自預定高度(例如，100 cm或150 cm)掉落單次，或替代地，自漸進更高的高度掉落而無斷裂直至達到預定高度，且視覺上(亦即，利用肉眼)檢查斷裂之跡象(跨於樣本之全部厚度及/或全部表面的裂紋形成及傳播)。若在自預定高度掉落之後未觀察到斷裂，則認為樣本得以「保存」，且若當樣本自小於或等於預定高度之高度掉落時觀察到斷裂，則認為樣本「失敗(或「未保存」)。可保存率係測定為自掉落試驗保存的樣本群體百分比。例如，若一組10個樣本中的7個樣本在自預定高度掉落時不斷裂，則玻璃之可保存率將為70%。
本揭示內容之另一態樣係關於包含本文描述的玻璃製品之裝置。例如，裝置可包含包括顯示器或需要強化薄玻璃之任何裝置。在一或多個實施例中，裝置為電子裝置，其可包含行動裝置，諸如行動電話、膝上型電腦、平板、mp3播放器、導航裝置及類似裝置；或固定裝置，諸如電腦、電子顯示器、車輛資訊/娛樂系統、告示牌、銷售點系統、導航系統及類似裝置。在一些實施例中，本文描述的玻璃製品可併入以下各項中：建築製品(牆壁、夾具、面板、窗戶等)，運輸製品(例如，用於汽車應用、火車、飛機、船舶等中之窗玻璃(glazing)或內表面)，電器(例如，洗滌機、乾燥機、洗碟機、冰箱及類似物)，或需要一些抗斷裂性之任何製品。如第9圖所示，電子裝置1000可包含根據本文描述的一或多個實施例的玻璃製品100。裝置1000包括外殼1020，該外殼具有前表面1040、背表面1060及側表面1080；電氣組件(未展示)，該等電氣組件至少部分地處於該外殼內或完全在該外殼內且至少包括控制器、記憶體及處於該外殼之前表面處或相鄰於該前表面的顯示器1120。玻璃製品100係展示為安置於該外殼之前表面處或之上的蓋件以使得其處於顯示器1120之上。在一些實施例中，玻璃製品可用作背面蓋件。
本揭示內容之另一態樣係關於一種形成本文所述的化學強化玻璃製品之實施例之方法。該方法包括提供玻璃製品，該玻璃製品具有第一表面及第二表面，該等表面界定約3毫米或更小之厚度；以及在玻璃製品中產生應力分佈。在一或多個實施例中，產生該應力分佈包括將複數種鹼金屬離子離子交換至玻璃製品中以形成非零鹼金屬氧化物濃度，該非零鹼金屬氧化物濃度沿厚度之實質上部分(如本文所述)或沿全部厚度變化。在一個實例中，產生該應力分佈包含將玻璃製品浸沒於包括Na+、K+、Rb+、Cs+或其組合之硝酸鹽的熔融鹽浴中，該熔融鹽浴具有約350℃或更大(例如，約350℃至約500℃)之溫度。在一個實例中，熔融浴可包括NaNO3 、KNO3 或其組合，且可具有約485℃或更小之溫度。在另一實例中，浴可包括NaNO3 及KNO3 之混合物且具有約460℃之溫度。玻璃製品可浸沒於浴中約2小時或更久、至多約48小時(例如，約2小時至約10小時、約2小時至約8小時、約2小時至約6小時、約3小時至約10小時或約3.5小時至約10小時)。
在一些實施例中，該方法可包括在單一浴中或在連續浸沒步驟中將玻璃製品浸沒於多於一個浴中來浸沒玻璃製品。例如，可連續使用兩個或更多個的浴。一或多個浴之組成可包括單一金屬(例如，Ag+、Na+、K+、Rb+或Cs+)或在相同浴中金屬之組合。當利用多於一個浴時，浴可彼此具有相同或不同組成及/或溫度。在每一此種浴中之浸沒時間可為相同的，或可變化以提供所欲應力分佈。
在方法之一或多個實施例中，可利用第二浴或後繼浴來產生較大表面CS。在一些情況下，該方法包括將玻璃製品浸沒在第二或後繼浴以產生較大表面CS，而不顯著地影響DOC。在此等實施例中，第二或後繼浴可包括單一金屬(例如，KNO3 或NaNO3 )或金屬之混合物(KNO3 及NaNO3 )。第二或後繼浴之溫度可經特製以產生較大表面CS。在一些實施例中，玻璃製品於第二或後繼浴中之浸沒時間亦可經特製以產生較大表面CS，而實質上不影響DOC。例如，於第二或後繼浴中之浸沒時間可小於10小時(例如，約8小時或更少、約5小時或更少、約4小時或更少、約2小時或更少、約1小時或更少、約30分鐘或更少、約15分鐘或更少或約10分鐘或更少)。
在一或多個實施例中，該方法包括將玻璃製品浸沒於具有390℃之溫度的100% NaNO3 熔融鹽浴達在約2小時至約10小時(例如，7小時)範圍內之持續時間。在一或多個實施例中，該方法包括將玻璃製品浸沒於具有390℃之溫度的80% KNO3 及20% NaNO3 之熔融鹽浴達在約2小時至約10小時(例如，7小時)範圍內之持續時間。在一或多個實施例中，該方法包括將玻璃製品浸沒於具有390℃之溫度的60% KNO3 及40% NaNO3 之熔融鹽浴達在約2小時至約10小時(例如，4.5小時、5小時、6小時、或7小時)範圍內之持續時間。在一或多個實施例中，該方法包括將玻璃製品浸沒於具有390℃之溫度的60% KNO3 及40% NaNO3 之熔融鹽浴達在約2小時至約10小時(例如，4.5小時、5小時、6小時、或7小時)範圍內之持續時間。
在一或多個實施例中，該方法可包括在使玻璃製品離子交換(亦即，將玻璃製品浸沒於熔融鹽浴)之前賦予玻璃製品熱史。在一或多個實施例中，賦予熱史包括在使玻璃製品離子交換(亦即，浸沒於熔融鹽浴)之前使玻璃製品退火或加熱後冷卻(fictivating)。在一或多個實施例中，使玻璃製品退火包括加熱玻璃製品至該玻璃製品展現1013.2 泊之黏度所處的溫度。在一或多個實施例中，該方法包括使玻璃製品加熱後冷卻至1011 泊溫度(亦即，玻璃製品之黏度為大致1011 泊所處的溫度)。如本文所使用，使玻璃製品退火或使玻璃製品加熱後冷卻包括加熱玻璃製品至玻璃展現規定黏度所處的溫度(亦即，對加熱後冷卻而言為1011 泊且對退火而言1013.2 泊)，隨後使玻璃製品快速驟冷至室溫。在不受理論約束的情況下，以此方式使玻璃製品退火或加熱後冷卻將相應於彼黏度之玻璃結構限定或鎖定。將此熱史提供至玻璃製品提供有助於化學強化之結構。此外，此退火或加熱後冷卻方案及相關黏度位準之選擇模擬熔合形成的玻璃之熱史，且因此可應用於並非熔合形成來產生相同熱史及增強的化學強化之玻璃。因此，在一或多個實施例中，該方法包括使浮製形成的玻璃製品、狹槽拉製玻璃製品、或其他非熔合形成的玻璃製品退火或加熱後冷卻。
在一或多個替代實施例中，該方法可包含一或多個熱處理步驟，其可與本文所述的離子交換製程組合使用。熱處理包括熱處理玻璃製品以獲得所欲應力分佈。在一些實施例中，熱處理包括將玻璃製品退火、回火或加熱至約300℃至約600℃範圍內之溫度。熱處理可持續1分鐘至多約18小時。在一些實施例中，熱處理可在一或多個離子交換製程之後使用或在離子交換製程之間使用。
在一或多個實施例中，玻璃製品可經酸拋光或以其他方式處理來移除或減少表面瑕疵之效應。
如本文所使用及報告的：應變點溫度係使用ASTM C336-71 (2015)之纖維伸長方法測定；退火溫度係使用ASTM C336-71 (2015)之纖維伸長方法測定；軟化點溫度係使用ASTM C338-93 (2013)之纖維伸長方法測定；且液相黏度係如下測定——首先根據標題為「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」之ASTM C829-81 (2015)量測玻璃之液相溫度，且隨後根據標題為「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」之ASTM C965-96 (2012)量測在液相溫度下玻璃之黏度。
在本文所述的當製品受彎曲以賦予100 MPa之拉伸應力時製品展現大於某一力值之閾值斷裂衝擊力的材料性質的實施例中，此係如下測試。根據一或多個實施例，「閾值斷裂衝擊力」係指足以在製品之表面上引起可觀察的破裂之最小衝擊力，如上文相對於第7圖所述。在一或多個實施例中，測試「閾值斷裂衝擊力」之製品為具有以下厚度之片材：0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1 mm、1.1 mm、1.2 mm、1.3 mm、1.4 mm、1.5 mm、1.6 mm、1.7 mm、1.8 mm、1.9 mm或2 mm。
裝置之可靠性測試為係與瞭解裝置在其應用壽命期間將如何實施為整體。裝置掉落測試通常用於瞭解手持式電子裝置(例如智慧型電話、平板電腦、膝上型電腦等)在遭遇掉落事件(例如電話掉落在停車場)之後的可靠性，因為此等事件可折損裝置功能性。裝置的一個問題為用於此等裝置的蓋玻璃之可靠性。手持式、電子裝置之蓋玻璃的破壞或破裂可導致對使用者而言不可使用的裝置及/或安全問題。瞭解覆蓋材料之限制及其如何與裝置設計相關係與改良蓋玻璃效能為整體。
典型地，對真實裝置進行掉落測試來理解其可靠性。然而，此可變得極為昂貴的且僅當裝置設計已完成且裝置已獲製造時才可用。為應對此等缺點，代用試驗載具(類似於裝置尺寸及重量的裝置之可重複使用、模型)係用於模擬用於蓋玻璃效能測試之裝置。此等代用載具有助於瞭解玻璃滿足客戶需求之能力且有助於提供輔助蓋玻璃可保存性的設計反饋(例如，斜面設計)。然而，代用載具之構建及進行(掉落)試驗係費時及十分昂貴的。因此，替代地，使用用於測試玻璃基底製品(例如，用於行動電子裝置之蓋玻璃)之表面的設備，以使得其模擬已觀察到在現場發生的斷裂模式，其主要為應力(彎曲)及破壞引入之組合。此已知的斷裂模式係使用基於組件級之表面衝擊試驗來重新產生。已使用此設備進行廣泛的測試且經由此試驗已得知某些玻璃組成物及離子交換應力分佈可改良蓋玻璃可保存性。
該設備包含基於單擺之動態衝擊試驗，其具有在平坦至曲面範圍變化的表面，其中玻璃基底製品試驗試樣係安裝至擺錘之懸錘，其隨後用於引起試驗試樣接觸衝擊表面，該衝擊表面可為光滑或粗糙表面。為進行試驗，將樣本加載於固持器上且隨後自擺錘平衡位置向後拉動，且釋放來在衝擊表面上造成動態衝擊。該試驗模擬掉落事件，以使得玻璃/試樣為移動部件且表面為靜止部件。可利用的彎曲表面為自現場斷裂獲得應力數量(彎曲應力)之模擬。玻璃基底製品為移動部件，其行進來擊打為靜止部件的衝擊表面，從而複製了自給定高度掉落至表面(靜止部件)上的裝置(移動部件)。
已知斷裂模式係隨破壞引入之速度及彎曲速率而變化。不同於其他準統計學基於負載應用的組件級試驗，諸如用於特性化蓋玻璃效能之環對環(ring-on-ring；ROR)、壓痕破裂閾值(indentation fracture threshold；IFT)及研磨環對環(abraded ring-on-ring；ARoR——其涉及破壞引入繼之以經由準靜態負載應用緩慢彎曲)，此試驗本質上為動態的。此外，隨著對行動裝置應用中薄的覆蓋材料的需求增加變得極為流行，對利用基於組件級的試驗來評估不同的薄的覆蓋材料之需要變得重要。此試驗可用於此種薄玻璃之潛在掉落效能反應之預測，因為其在玻璃材料、不同組成物及IOX處理之評估中在低達0.3 mm厚度的情況下證明了確實性。該試驗方法以簡單方式致能玻璃衝擊能量及相關聯衝擊力之較快估計，完全比得上自系統級掉落試驗產生的彼等者。
現在參考第10圖至第15圖，用於在脆性基板上實施「表面閾值斷裂衝擊力試驗」之設備1100之實施例係展示為包含擺錘1102，該擺錘包括附接至樞軸1106之懸錘1104。擺錘上之懸錘為自樞軸懸掛且藉由臂連接至樞軸之重物。因此，圖式中展示的懸錘1104係藉由臂1108連接至樞軸1106，該臂可呈索、或桿或複數個桿之形式，諸如如所示的兩個桿。如第33圖最佳所示，懸錘1104具有展示為虛線的平衡位置1105，以使得角度β為零。換言之，臂1108並未處於上升位置。
懸錘1104可簡單地為附著至臂1108之下端的脆性基板。在一或多個實施例中，懸錘1104包括用於接收脆性基板之基底1110。如較佳於第15圖中詳細所示，用於接收脆性基板1112之基底1110具有至少兩個端部1114、1116、內表面1113及外表面1115。基底1110具有第一端部1120及第二端部1122，以及在第一端部1120與第二端部1122之間界定曲率半徑之彎曲表面1124。基底1110可為任何適合的材料，其用以提供平台來緊固用於衝擊試驗之基板，此衝擊試驗將在下文進一步描述。用於基底1110之適合的材料可包括木材、金屬、陶瓷、或其組合。彎曲表面1124具有頂點1125。
根據一或多個實施例之設備1100進一步包括第一夾具1130及第二夾具1132以固持脆性基板1112之至少兩個端部1114、1116，且施加力來使脆性基板1112繞彎曲表面1124彎曲且使脆性基板符合曲率半徑。藉由使脆性基板1112彎曲，脆性基板具有頂點1127，其符合彎曲表面1124之頂點1125。在一或多個特定實施例中，彎曲表面1124及脆性基板1112之曲率可為固定半徑或複合半徑。第一夾具1130及第二夾具1132各自為夾鉗，且在特定實施例中，為如第15圖所示的肘節夾。然而，可使用其他類型夾具，諸如桿夾、C形夾或固持脆性基板之端部的其他適合的夾具。
根據一或多個實施例之設備1100進一步包括粗糙表面，其可為具有研磨表面之研磨片材，該研磨表面與基板1112之外表面1115處於接觸。研磨片材藉由雙面膠帶附接至衝擊表面1150 (下文描述的衝擊物體1140之衝擊表面1150)，其中研磨片材之研磨表面面朝安裝有基板1112之彎曲表面1124。在其他具體實施例中，研磨片材包含砂紙，其可具有在30粒至400粒、或100粒至300粒範圍內(例如180粒)之粒度。一種適合的砂紙為Indasa Rhynowet® Plus Line P180粒砂紙。根據一或多個實施例之砂紙係切割成25 mm正方小片，且若該等小片在切割製程期間彎曲，則將砂紙平坦化。
設備1100進一步包括衝擊物體1140，其經定位以使得當懸錘1104自與平衡位置1105成大於零之角度β的位置釋放時，懸錘1104之彎曲表面1124（或安裝在彎曲表面1124上之基板1112）接觸衝擊物體1140之衝擊表面1150（或安置於衝擊表面1150上之研磨片材之研磨側）。在所示實施例中，衝擊物體1140係附著至平台1142的L型支架，且衝擊物體1140藉由螺釘1144附著至平台1142。衝擊物體1140亦可藉由任何其他適合機制（諸如螺栓、鉚釘、夾鉗、等等）附著。平台1142包括制動件1146，其允許設備1100固持於工作台1148之端部處。在所示實施例中，衝擊物體1140經固定並且當懸錘1104於衝擊表面1150接觸衝擊物體1140時不移動。衝擊表面1150可為如在第32圖中最佳所見在x-y平面中在狹槽1152內可移動的單獨元件。替代地，衝擊表面1150不需要相對於衝擊物體1140移動。在一或多個實施例中，懸錘1104及基底1110經大小設定及成形以使得當將脆性基板附著至基底1110時且當懸錘1104自與平衡位置1105成大於零之角度β之位置釋放時，脆性基板1112經受彎曲半徑及衝擊力，其模擬當行動電話或平板裝置由行動電話或平板裝置之使用者掉落到地面上時，行動電話或平板裝置之化學強化蓋玻璃之彎曲半徑。
基底1110上彎曲表面1124之曲率半徑經選擇以在基板圍繞彎曲表面1124彎曲時提供100 MPa之彎曲張力，以使得張力係由彎曲基板之應力產生的外部施加之張力。因此，當基板彎曲時，張力係處於脆性基板之頂點1125處。曲率半徑在0.25 m及1.5 m範圍內，例如，在0.5 m及1 m範圍內。
第一夾具1130及第二夾具1132間隔分開用於行動電話或平板電腦之蓋玻璃長度之距離。例如，第一夾具1130及第二夾具1132間隔分開在50 mm至500 mm範圍內之距離。
本揭示內容之另一態樣係關於一種衝擊測試脆性片材的方法，該方法包含：彎曲具有接觸表面之脆性片材以提供具有曲率半徑及在接觸表面上之頂點的彎曲片材；以及使用擺錘於頂點利用衝擊物體衝擊該彎曲片材。在實施例中，彎曲片材係附接至擺錘懸錘。在實施例中，附接至擺錘懸錘之彎曲片材經定位以使得衝擊物體接觸接觸表面之頂點。曲率半徑係在模擬當行動電話或平板裝置由行動電話或平板裝置之使用者掉落到地面上時行動電話或平板裝置之化學或熱強化蓋玻璃之彎曲半徑的範圍中，其中該掉落事件係使得裝置之邊緣首先接觸地面（與首先掉落正面相反，其中該裝置大體上在一方位中撞擊地面以使得接觸表面大體上平行於地面）。
研磨片材係置放於衝擊表面1150上，處於使得在臂1108之搖擺移動時接觸脆性片材之頂點的位置中。研磨片材係利用雙面膠帶緊固至衝擊物體。
現在參考第10圖及第11圖，該設備之具體、非限制性操作細節包括在樞軸1106上之指針凹口1200，其可指向各種試驗位置1202，亦即，以相對於平衡位置1105之角度β定位臂1108的位置及擺錘之運動起始之位置。指針凹口1200致能與各種試驗位置1202對準，該等試驗位置可為任何適合數量之試驗位置，例如，1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個及等等遞增地至多50個或更多個。設備1100可進一步包括鎖，其可呈螺母1204形式來繞其中心縱軸在所需旋轉方位中鎖定臂1108以利用衝擊物體1140之衝擊表面1150使基底1110成直角。
裝置1100模擬根據一或多個實施例之實際電話掉落事件。意外衝擊能量及平均衝擊力係由下列方程式提供其中，m=擺錘1102（包括擺臂1108、懸錘1104及基底1110）之質量，L=臂之長度，g=自由落體之加速度，vf係初始衝擊速度（亦即，於玻璃首先接觸衝擊物體1140之衝擊表面1150之點的速度），且vi係最終衝擊速度（亦即，玻璃離開衝擊物體1140之衝擊表面1150的速度，或換言之於玻璃首先與衝擊物體1140之衝擊表面1150分離之點的速度），以及Dt=接觸相互作用時間（亦即，玻璃與衝擊物體1140之衝擊表面1150接觸期間的時間）。接觸相互作用時間係由高速視訊攝影機，藉由觀察在玻璃與衝擊表面1150接觸期間的訊框數，並乘以高速視訊攝影機每單位時間獲取之訊框數來量測。平均力方程式係用於尚未破壞之樣本，亦即，在試驗之前載入設備1100之樣本係尚未破壞之樣本。為得到給定樣本集之平均值，測試玻璃基底製品之至少五個相等(或幾乎相等)樣本(亦即，具有大致相同組成，且若經強化，則大致相同壓縮應力及壓縮深度或層深度)，儘管可使更大數量(例如，10個、20個、30個等)之樣本經受測試來提高試驗結果之信賴水準。當擺臂之質量及長度係已知時，將角度β設定至選定位置，可計算衝擊力並將其用於模擬當從具體高度掉落時對裝置之衝擊。例如，當從1公尺高度掉落時在130 g行動電話裝置上由基板蓋玻璃經歷之平均力已經計算為800 N。使用該質量、臂長度及角度β，此力可使用第10圖至第15圖所示之設備1100複製。
現在參考第16圖及第17圖，用於在脆性基板上實施「邊緣閾值斷裂衝擊力試驗」之設備1600之實施例係展示為包含擺錘1602，該擺錘包括附接至樞軸1606之懸錘1604。擺錘上之懸錘為自樞軸懸掛且藉由臂連接至樞軸之重物。因此，第16圖所示的懸錘1604係藉由臂1608連接至樞軸1606，該臂係呈如所示的兩個桿之形式。類似於表面閾值衝擊力試驗，懸錘1604具有平衡位置以使得角度β為零。換言之，臂1608並未處於上升位置。由於與表面閾值斷裂衝擊力試驗類似，僅針對邊緣閾值斷裂衝擊力試驗描述與該表面閾值斷裂衝擊力試驗之差異。
懸錘1604包括平坦樣本固持器1610、制動件1620、及支撐件1622。樣本固持器1610係連接至臂1608。制動件1620及支撐件係連接至樣本固持器1610。樣本1712係藉由將樣本1712之一個邊緣與制動件1620鄰接來安裝至樣本固持器1610，且隨後藉由螺釘1624 (或類似物)將支撐件1622緊固至樣本固持器1610。樣本1712可具有安置在一個面上的膠帶，用以保留碎片以供測試之後對破裂模式之進一步分析。
設備1600進一步包括衝擊物體1640，其經定位以使得當懸錘1604自與平衡位置成大於零之角度β的位置釋放時，安裝在樣本固持器1610上的基板1712之拐角(1701、1702、1703、或1704)接觸衝擊物體1640之衝擊表面1650（或安置於衝擊表面1650上之研磨片材之研磨側）。在所示實施例中，衝擊物體1640係附著至平台1642的L型支架，且衝擊物體1640藉由螺釘1644附著至平台1642。衝擊物體1640亦可藉由任何其他適合機制（諸如螺栓、鉚釘、夾鉗、等等）附著。平台1642包括制動件1646，其允許設備1600固持於工作台1648之端部處。在所示實施例中，衝擊物體1640經固定並且當懸錘1604於衝擊表面1650接觸衝擊物體1640時不移動。
如第17圖所示，樣本1712係安裝至固持器1610以使得每次僅一個拐角1701與衝擊表面1650接觸。樣本1712可重新定向在固持器1610內以使得剩餘拐角1702、1703及1704繼而與衝擊表面1650接觸。在樣本測試期間，僅在任何一個特定拐角1701-1704上進行一次掉落，使得避免破壞引入之累積，亦即，使得來自一個試驗之衝擊不影響後續試驗。該試驗係藉由升高擺錘至第一高度(相應於第一衝擊力及能量)，且令樣本1712之一個拐角由衝擊表面1650來進行衝擊。若未觀察到破裂或碎片，則將樣本重新定向以測試先前尚未測試的對角相反拐角，且在較高擺錘高度(增加的衝擊力及能量)處再次運行試驗。典型試驗協定包括測試特定樣本之拐角1701及1703，或測試樣本之拐角1702且隨後測試拐角1704；不測試樣本之相同端部上的拐角(例如，若測試1701，則不測試1704)。重複試驗直至觀察到破裂或碎裂。若測試一個樣本(兩個對角相反拐角)而無破壞(破裂或碎裂)，則隨後以類似方式測試相同類型(組成物、離子交換條件、厚度、及邊緣精整度)之第二樣本，且利用必要多的樣本以此類推來得到針對彼樣本類型(組成物、離子交換條件、厚度、及邊緣精整度)發生破裂或碎裂所在的擺錘高度(衝擊力及能量)。 實例
各種實施例將藉由以下實例進一步闡明。 實例1
將組成物1-13混配且形成為玻璃製品。隨後將所得玻璃製品加熱後冷卻至1011 泊溫度，且隨後根據離子交換條件A-C來離子交換達變化持續時間以形成具有本文所述的應力分佈之化學強化玻璃製品。離子交換條件A包括浸沒於具有390℃之溫度的100% NaNO3 單一浴中。離子交換條件B包括浸沒於具有390℃之溫度的80% KNO3 及20% NaNO3 之單一浴中。離子交換條件C包括浸沒於具有390℃之溫度的60% KNO3 及40% NaNO3 之單一浴中。隨後量測化學強化玻璃製品之應力分佈及努普刮擦側向開裂閾值之性質。表1包括未強化玻璃製品之組成物1-13及性質。表2展示由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件及性質。
表1：組成物及所得玻璃製品之組成物1-13及性質。
表1 (續)：組成物及所得玻璃製品之組成物1-13及性質。密度係使用ASTM C693-93 (2013)之浮力法測定。
表1 (續)：組成物及所得玻璃製品之組成物1-13及性質。
表2：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表2 (續)：由組成物1-13形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
在表2中，DOC係報告為厚度之分數，且可用於計算呈絕對值之DOC，單位為mm。例如，由組成物1形成之化學強化玻璃製品在離子交換條件A下離子交換2小時之後具有報告為厚度之0.14 (亦即，厚度之14%或0.14t )的DOC。絕對DOC值為0.11 mm，其係藉由取厚度之14% (0.14 * 0.79)來計算。
在組成物1-13中，B2 O3 之量以約0.5 mol%之增量順序地自組成物1至組成物13增加。同時，Al2 O3 及Na2 O之相對量分別以約0.15 mol%及0.35 mol%之增量順序地自組成物1至組成物13減少。此等組分變化減少玻璃形成物種之平均網路連接性，同時維持藉由化學強化玻璃製品展現之最大CT值。此外，所得化學強化玻璃製品展現漸增的努普刮擦側向開裂閾值值，如表2所示。例如，由組成物10-12形成的化學強化玻璃製品展現高的努普刮擦側向開裂閾值值，同時仍維持深的DOC值(例如，大於0.12t)及相對高的表面CS值(例如，大於500 MPa)。由組成物6形成且在離子交換條件B下離子交換4.5小時、5小時、6小時及7小時之化學強化玻璃製品展現甚至更高的表面CS值(例如，大於700 MPa)，同時維持深DOC值(0.12t或更大)。
實例6之組成物之樣本經受包括以下之離子交換：浸沒於具有380℃之溫度的30% KNO3 及70% NaNO3 之浴中4小時，繼之以浸沒於具有380℃之溫度的93% KNO3 及7% NaNO3 之浴中40分鐘。所得樣本具有777 MPa之CS、8.2微米之鉀DOL、及66.4 MPa之CT。此等樣本隨後使用表面閾值斷裂衝擊力試驗(在衝擊表面上利用180粒砂紙)且使用邊緣閾值斷裂衝擊力試驗(在衝擊表面上利用30粒砂紙)來測試。結果分別展示於第18圖及第19圖中。所有樣本為0.8 mm厚，且具有外圓角邊緣精整度。對表面閾值斷裂衝擊力試驗而言，樣本具有賦予其之0.4公尺(m)彎曲半徑，且為110 mm x 56 mm長度乘寬度。
如第18圖所見，實例6之樣本(如上文所指出)能夠自851 N之平均表面衝擊力保存。甚至進一步而言，所測試的十個樣本中之每一者自851 N之表面衝擊力保存；無樣本破裂。因此，實例6之樣本能夠自最大以及就至少10個樣本平均而言大於400 N之表面衝擊力保存，該表面衝擊力例如：400N至851N；450N至851N；500N至851N；550N至851N；600N至851N；650N至851N；700N至851N；750N至851N；或800N至851N。
比較而言，與實例6之樣本具有相同大小且具有相同精整度的比較實例1及比較實例2 (C2)之樣本係以與用於實例6之樣本相同之方式來測試；結果展示於第18圖中。比較實例1具有以mol%計的以下標稱組成：57.4% SiO2 ；16.1% Al2 O3 ；17.1% NaO；2.8% MgO；及6.54% P2 O5 。比較實例1之樣本經受包括以下之離子交換：浸沒於具有450℃之溫度的60% KNO3 及40% NaNO3 之浴中7小時，繼之以浸沒於具有390℃之溫度的99.5% KNO3 及0.5% NaNO3 之浴中12分鐘。所得樣本具有870 MPa之CS、及74.3微米之鉀DOL。如自第18圖所見，比較實例1之樣本(C1資料)能夠自小於400N之最大表面衝擊力保存，且自對10個樣本而言313N之平均表面衝擊力保存。比較實例2具有與如藉由Asahi Glass公司(日本)製造的Dragontrail®玻璃一致的標稱組成，即以mol%計的以下標稱組成：64.8% SiO2 ；7.7% A12 O3 ；12.4% NaO；4% K2 O；10.4% MgO；0.3% CaO；0.1% SrO；0.5% ZrO2 ；及0.03% BaO。比較實例2之樣本具有802 MPa之CS、及24微米之鉀DOL。如自第18圖所見，比較實例2之樣本(C2資料)能夠自約200N之最大表面衝擊力保存，且自對10個樣本而言152N之平均表面衝擊力保存。
對於邊緣閾值斷裂衝擊力試驗而言，對每一樣本類型而言，以箭頭標記之點為衝擊力(牛頓，N)及衝擊能量(焦耳，J)造成玻璃破裂之開始的點，如目測(亦即，利用肉眼)觀察到的。亦即，箭頭標記了其中樣本未保存的點，而在一個標記直接左側的資料點處，所有樣本皆保存。例如，在實例6之樣本的狀況下，箭頭標記處於110度之擺動角、1.58J之入射衝擊能量、及稍微高於500N之平均衝擊力的資料點；在此資料點處，樣本未保存，但所有樣本在95度之擺動角、1.28J之入射衝擊能量、及約450N之平均衝擊力下皆保存。較高值意指改良的效能。所有樣本為0.8 mm厚，且具有2.5D精整度，其中邊緣為0.3mm。
如第19圖所示，實例6之樣本(如上文所指出)能夠自約200N至約450N之邊緣衝擊力保存，該邊緣衝擊力例如：約225至450N；約250N至約450N；約275N至約450N；約300N至約450N；約325N至約450N；約350N至約450N；約400N至約450N；或約425N至約450N。類似地，實例6之樣本(如上文所指出來製備)能夠自約0.43J至約1.3J之邊緣入射衝擊能量保存，該邊緣入射衝擊能量例如：約0.44J至約1.3J；約0.45J至約1.3J；約0.46J至約1.3J；約0.47J至約1.3J；約0.48J至約1.3J；約0.49J至約1.3J；約0.5J至約1.3J；約0.55J至約1.3J；約0.6J至約1.3J；約0.65J至約1.3J；約0.7J至約1.3J；約0.75J至約1.3J；約0.8J至約1.3J；約0.9J至約1.3J；約1.0J至約1.3J；約1.1 J至約1.3J；約1.2J至約1.3J。
比較而言，與實例6之樣本具有相同大小且具有相同邊緣精整度的比較實例3及比較實例4之樣本係以與用於實例6之樣本相同之方式來測試；結果展示於第19圖中。比較實例3具有以mol%計的以下標稱組成：63.6% SiO2 ；15.7% Al2 O3 ；10.8% NaO；6.2% Li2 O；1.2% ZnO；及2.5% P2 O5 。比較實例3之樣本經受包括以下之離子交換：浸沒於具有380℃之溫度的75% KNO3 及25% NaNO3 之浴中3小時36分鐘，繼之以浸沒於具有380℃之溫度的91% KNO3 及9% NaNO3 之浴中30分鐘。如自第19圖所見，比較實例3之樣本(C3資料)能夠自約200N之邊緣衝擊力、及0.42J之邊緣入射衝擊能量(50度之擺動角)保存。比較實例4具有以mol%計的以下標稱組成：64.6% SiO2 ；5.1 B2 O3 ；14% Al2 O3 ；13.8% NaO；及2.4% MgO。如自第19圖所見，比較實例4之樣本(C4資料)能夠自小於100N之邊緣衝擊力、及小於0.1J之邊緣入射衝擊能量(小於20度之擺動角)保存。 實例2
將組成物14-26混配且形成為玻璃製品。隨後將所得玻璃製品退火至1013 泊溫度或加熱後冷卻至1011 泊溫度(如表4中所指示)，且隨後根據離子交換條件B來離子交換達變化持續時間以形成化學強化玻璃製品。所得化學強化玻璃製品展現具有本文所述的屬性之應力分佈，該應力分佈係連同努普刮擦側向開裂閾值一起量測。表3包括未強化玻璃製品之組成物14-26及性質。表4展示由組成物14-26形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件及性質。
表3：組成物及所得玻璃製品之組成物14-26及性質。
表3 (續)：組成物及所得玻璃製品之組成物14-26及性質。
表3 (續)：組成物及所得玻璃製品之組成物14-26及性質。
表4：由組成物14-26形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表4 (續)：由組成物14-26形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表4 (續)：由組成物14-26形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
表4 (續)：由組成物14-26形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
在表4中，DOC係報告為厚度之分數，且可用於計算呈絕對值之DOC，單位為mm，如上文關於表2所述。
組成物14-26大體上具有與組成物1-13不同的Al2 O3 、Li2 O、及Na2 O值。在組成物14-26中，B2 O3 之量以約0.5 mol%之增量順序地自組成物14至組成物26增加。同時，Al2 O3 及Na2 O之相對量分別以約0.15 mol%及0.35 mol%之增量順序地自組成物14至組成物26減少。此等組分變化減少玻璃形成物種之平均網路連接性，同時維持藉由化學強化玻璃製品展現之最大CT值。此外，所得化學強化玻璃製品展現漸增的努普刮擦側向開裂閾值值，如表4所示。例如，由組成物16-20形成的化學強化玻璃製品展現高的努普刮擦側向開裂閾值值，同時仍維持深的DOC值(例如，大於0.15t)及相對高的表面CS值(例如，大於700 MPa)。 實例3
將組成物27-33混配且形成為玻璃製品。所得玻璃製品隨後經加熱後冷卻至1011 泊溫度且隨後根據離子交換條件A離子交換達變化持續時間以形成化學強化玻璃製品。所得化學強化玻璃製品展現具有本文所述的屬性之應力分佈，該應力分佈係連同努普刮擦側向開裂閾值一起量測。表5包括未強化玻璃製品之組成物27-33及性質。表6展示由組成物27-33形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件及性質。
表5：組成物及所得玻璃製品之組成物27-33及性質。
表5 (續)：組成物及所得玻璃製品之組成物27-33及性質。
表6：由組成物27-33形成的化學強化玻璃製品之離子交換條件、應力分佈性質及努普刮擦側向開裂閾值。
在表6中，DOC係報告為厚度之分數，且可用於計算呈絕對值之DOC，單位為mm，如上文關於表2所述。
組成物27-33大體上具有與組成物1-13不同的Al2 O3 、Li2 O、及Na2 O值。在組成物14-26中，Li2 O之量增加，而Na2 O之量順序地自組成物27至組成物33減小。在組成物中以Li2 O替換Na2 O且藉由浸沒於100% NaNO3 熔融鹽浴中的後續離子交換導致化學強化玻璃製品之增加最大CT，而維持深的DOC接近且在至少一個情況中達成0.2t 。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。例如，各種特徵可根據以下示範性實施例加以組合。
實施例1. 一種包含組成物之玻璃製品，該組成物包含： 呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ； 呈大於或等於約13.5 mol%之量的Al2 O3 ； 呈在約5 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O； 呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 ； 大於約0.9 mol%之B2 O3 ；及 呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
實施例2. 一種包含組成物之玻璃製品，該組成物包含： 呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ； 呈大於或等於約10 mol%之量的Al2 O3 ； 呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O； 呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之量的B2 O3 ； B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且 Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074。
實施例3. 實施例2之玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
實施例4. 實施例2或3之玻璃製品，其進一步包含：非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之量之K2 O。
實施例5. 實施例1-4中任一實施例之玻璃製品，其中B2 O3 之該量為在約0.9 mol%至約6.5 mol%範圍內之一量。
實施例6. 實施例1-5中任一實施例之玻璃製品，其中Na2 O之該量為在約3 mol%至約11 mol%範圍內之量。
實施例7. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物包含呈在約5 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O。
實施例8. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含RO，其中RO包含MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之任何一或多者。
實施例9. 實施例8之玻璃製品，其中RO之該總量在以下至少一者的範圍內：約0.05 mol%至約4 mol%；及約0.05 mol%至約2 mol%。
實施例10. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物實質上不含K2 O。
實施例11. 實施例1或5-10中任一實施例之玻璃製品，B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量為約80 mol%或更大。
實施例12. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含以mol%計： 在約13.5 mol%至約18 mol%範圍內之Al2 O3 ；及 在約0.5 mol%至約3 mol%範圍內之ZnO。
實施例13. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中Na2 O之該量大於Li2 O之該量。
實施例14. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中P2 O5 之該量小於約3 mol%。
實施例15. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含SnO2 。
實施例16. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含約300千泊或更小之液相黏度。
實施例17. 實施例1-16中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含大於約300千泊之液相黏度。
實施例18. 如先前實施例中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含小於約1.5 mol%之ZrO2 。
實施例19. 一種包含組成物之玻璃製品，該組成物包含： 呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ； 呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 ； 呈在約5 mol%至約10 mol%範圍內之量的Li2 O； 呈在約1 mol%至約5 mol%範圍內之量的P2 O5 大於約0.9 mol%之B2 O3 ；及 呈在約0.5 mol%至約12 mol%範圍內之量的Na2 O。
實施例20. 實施例19之玻璃製品，其中該組成物進一步包含在約12 mol%至約20 mol%範圍內的R2 O之總量。
實施例21. 實施例19-20中任一實施例之玻璃製品，其中B2 O3 之該量在約1 mol%至約6.5 mol%範圍內。
實施例22. 實施例19-21中任一實施例之玻璃製品，其中Na2 O之該量在約3 mol%至約11 mol%範圍內。
實施例23. 實施例19-22中任一實施例之玻璃製品，其中Li2 O之該量在約5 mol%至約7 mol%範圍內。
實施例24. 實施例19-23中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含RO，其中RO包含MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之任何一或多者。
實施例25. 實施例24之玻璃製品，其中RO之該總量在約0.05 mol%至約4 mol%範圍內。
實施例26. 實施例19-25中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物實質上不含K2 O且包含小於約1.5 mol%之ZrO2 。
實施例27. 實施例19-26中任一實施例之玻璃製品，其中B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量大於約80 mol%。
實施例28. 實施例19-27中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含： 在約10 mol%至約16 mol%範圍內之Al2 O3 ；及 在約0.5 mol%至約3 mol%範圍內之ZnO。
實施例29. 實施例19-28中任一實施例之玻璃製品，其中Na2 O之該量大於Li2 O之該量。
實施例30. 實施例19-29中任一實施例之玻璃製品，其中P2 O5 之該量小於約3 mol%。
實施例31. 實施例19-30中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含SnO2 。
實施例32. 實施例19-31中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含約300千泊或更小之液相黏度。
實施例33. 實施例19-32中任一實施例之玻璃製品，其中該組成物進一步包含大於約300千泊之液相黏度。
實施例34. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及相對第二主表面，其界定在約0.3 mm至約1.5 mm範圍內之厚度t ， 組成物，其包含Li2 O；P2 O5 ；大於約0.9 mol% B2 O3 ；呈大於或等於13.5 mol%之量的Al2 O3 ；及約0.5 mol%至約12 mol%之Na2 O， 壓縮應力(compressive stress；CS)層，其自該第一主表面延伸至大於約0.12t之壓縮深度(depth of compression；DOC)， 其中該CS層包含約200 MPa或更大之最大應力，且 其中該玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。
實施例35. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及相對第二主表面，其界定在約0.3 mm至約1.5 mm範圍內之厚度t ， 組成物，其包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074； 壓縮應力(compressive stress；CS)層，其自該第一主表面延伸至大於約0.12t之壓縮深度(depth of compression；DOC)， 其中該CS層包含約200 MPa或更大之最大應力，且 其中該玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。
實施例36. 實施例35之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
實施例37. 實施例35或36之化學強化玻璃製品，其進一步包含：非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之量之K2 O。
實施例38. 實施例34-37中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含金屬氧化物之濃度，其為非零的且沿約0·t 至約0.3·t 之厚度範圍變化，其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者。
實施例39. 實施例34-38中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該金屬氧化物之該濃度為非零的且沿全部厚度變化。
實施例40. 實施例34-39中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該金屬氧化物沿該厚度範圍產生應力。
實施例41. 實施例34-40中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該金屬氧化物之該濃度自該第一表面至該第一表面與該第二表面之間的一點處的一值減小，且自該值至該第二表面增加。
實施例42. 實施例34-41中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含大於約40 MPa之最大中心張力。
實施例43. 實施例42之化學強化玻璃製品，其中該最大CT在約40 MPa至約100 MPa範圍內。
實施例44. 實施例43之化學強化玻璃製品，其進一步包含小於85 MPa之楊氏模數。
實施例45. 實施例34-44中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約400 N至約851 N之最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例46. 實施例34-45中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約大於200 N至約500 N之平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例47. 實施例34-46中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例48.一種裝置，其包含： 外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面； 電氣組件，該等電氣組件至少部分地在該外殼內側； 顯示器，該顯示器處於該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；及 蓋製品，該蓋製品安置在該顯示器之上，其中該蓋製品及該外殼之至少一部分之至少一者包含實施例34-47中任一實施例之化學強化玻璃製品。
實施例49. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及與該第一表面相對的第二主表面，該等表面界定約小於3毫米之厚度(t )； 組成物，其包含呈小於或等於約10 mol%之量的Li2 O；P2 O5 ；大於約0.9 mol%之B2 O3 ；呈大於或等於10 mol%之量的Al2 O3 ；及約0.5 mol%至約12 mol%之Na2 O；及 沿該厚度延伸的應力分佈， 其中該應力分佈中介於約0·t 至多0.3·t 之厚度範圍之間的至少一個點及該應力分佈中自大於0.7·t 之厚度的至少一個點包含具有絕對值大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切， 其中該應力分佈包含最大CS、DOC及小於約100 MPa之最大CT，其中最大CT與最大CS之絕對值之比率在約0.01至約0.2範圍內，且其中該DOC為約0.1·t 或更大。
實施例50. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及與該第一表面相對的第二主表面，該等表面界定約小於3毫米之厚度(t )； 組成物，其包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074；及 沿該厚度延伸的應力分佈， 其中該應力分佈中介於約0·t 至多0.3·t 之厚度範圍之間的至少一個點及該應力分佈中自大於0.7·t 之厚度的至少一個點包含具有絕對值大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切， 其中該應力分佈包含最大CS、DOC及小於約100 MPa之最大CT，其中最大CT與最大CS之絕對值之比率在約0.01至約0.2範圍內，且其中該DOC為約0.1·t 或更大。
實施例51. 實施例50之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
實施例52. 實施例50或51之化學強化玻璃製品，其進一步包含：非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之量之K2 O。
實施例53. 實施例49-52中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含約300 MPa或更大之表面CS。
實施例54. 實施例49-53中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含小於85 MPa之楊氏模數。
實施例55. 實施例49-54中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含約200 MPa或更大之表面CS及約0.4·t 或更大之最大化學深度。
實施例56. 實施例49-55中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含自該第一表面延伸至DOC之CS層，其中該DOC為約0.1·t 或更大。
實施例57. 實施例49-56中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含CT區域，其中該CT區域包含金屬氧化物濃度梯度且其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者。
實施例58. 實施例49-57中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含最大CT與表面CS之比率在約0.01至約0.2範圍內。
實施例59. 實施例49-58中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。
實施例60. 實施例49-59中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約400 N至約851 N之最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例61. 實施例49-60中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約大於200 N至約500 N之平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例62. 實施例49-61中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例63. 一種消費者電子產品，其包含： 外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面； 至少部分地在該外殼內的電氣組件，該等電氣組件包括至少控制器、記憶體、及顯示器，該顯示器係提供在該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；以及 蓋基板，該蓋基板安置在該顯示器之上， 其中該外殼之一部分或該蓋基板之至少一者包含實施例49-62中任一實施例之強化玻璃製品。
實施例64. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及與該第一表面相對的第二主表面，該等表面界定約小於3毫米之厚度(t )； 包含Li2 O及B2 O3 之鹼金屬鋁矽酸鹽之組成物；及 沿該厚度延伸的應力分佈， 其中該應力分佈中介於約0•t 至多0.3•t 之厚度範圍之間的至少一個點及該應力分佈中自大於0.7•t 之厚度的至少一個點包含具有絕對值大於約0.1 MPa/微米之斜率的正切， 其中該應力分佈包含最大CS、DOC及小於約100 MPa之最大CT，其中最大CT與最大CS之絕對值之比率在約0.01至約0.2範圍內，且其中該DOC為約0.1•t 或更大，且 其中以下至少一者： (i) 該製品自約400 N至約851 N之最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測； (ii) 該製品自約大於200 N至約500 N之平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測；且 (iii) 該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例65. 實施例64之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
實施例66. 實施例64或實施例65之化學強化玻璃製品，其進一步包含：非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之量之K2 O。
實施例67. 實施例64-66中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含以下至少一者： (i) 約300 MPa或更大之表面CS； (ii) 小於85 MPa之楊氏模數； (iii) 約200 MPa或更大之表面CS及約0.4•t 或更大之最大化學深度； (iv) 自該第一表面延伸至DOC之CS層，其中該DOC為約0.1•t 或更大； (v) CT區域，其中該CT區域包含金屬氧化物濃度梯度且其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者；及 (vi) 最大CT與表面CS之比率在約0.01至約0.2範圍內。
實施例68. 實施例64-67中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。
實施例69. 實施例64-68中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中該組合物進一步包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074。
實施例70. 一種消費者電子產品，其包含： 外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面； 至少部分地在該外殼內的電氣組件，該等電氣組件包括至少控制器、記憶體、及顯示器，該顯示器係提供在該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；以及 蓋基板，該蓋基板安置在該顯示器之上， 其中該外殼之一部分或該蓋基板之至少一者包含實施例64-69中任一實施例之強化玻璃製品。
實施例71. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 第一主表面及相對第二主表面，其界定在約0.3 mm至約1.5 mm範圍內之厚度t ， 包含Li2 O及B2 O3 之鹼金屬鋁矽酸鹽之組成物；及 壓縮應力(compressive stress；CS)層，其自該第一主表面延伸至大於約0.12t之壓縮深度(depth of compression；DOC)， 其中該CS層包含約200 MPa或更大之最大應力， 其中該玻璃製品包含大於約6 N之努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的，且 其中以下至少一者： (i) 該製品自約400 N至約851 N之最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測； (ii) 該製品自約大於200 N至約500 N之平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測；且 (iii) 該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
實施例72. 實施例71之化學強化玻璃製品，其中該組合物進一步包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074。
實施例73. 實施例71或實施例72之化學強化玻璃製品，其進一步包含：非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之量之K2 O。
實施例74. 實施例71-73中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含金屬氧化物之濃度，其為非零的且沿約0•t 至約0.3•t 之厚度範圍變化，其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者，且進一步包含以下至少一者： (i)該金屬氧化物之該濃度為非零的且沿全部厚度變化； (ii) 該金屬氧化物沿該厚度範圍產生應力；且 (iii) 該金屬氧化物之該濃度自該第一表面至該第一表面與該第二表面之間的一點處的一值減小，且自該值至該第二表面增加。
實施例75. 實施例71-74中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含在約40 MPa至約100 MPa範圍內之最大中心張力。
實施例76. 實施例71-75中任一實施例之化學強化玻璃製品，其進一步包含小於85 MPa之楊氏模數。
實施例77. 實施例71-76中任一實施例之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
實施例78.一種裝置，其包含： 外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面； 電氣組件，該等電氣組件至少部分地在該外殼內側； 顯示器，該顯示器處於該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；及 蓋製品，該蓋製品安置在該顯示器之上，其中該蓋製品及該外殼之至少一部分之至少一者包含實施例71-77中任一實施例之化學強化玻璃製品。
100‧‧‧熱回火玻璃製品/熱處理玻璃製品
101‧‧‧線
102‧‧‧第一表面
110‧‧‧表面CS
120‧‧‧最大中心張力
130‧‧‧壓縮深度
200‧‧‧化學強化玻璃製品
201‧‧‧線/第一表面
210‧‧‧表面CS
220‧‧‧最大CT
230‧‧‧DOC
300‧‧‧化學強化玻璃製品
301‧‧‧線
302‧‧‧第一主表面
304‧‧‧相對第二主表面
310‧‧‧表面CS值
312‧‧‧應力分佈
315‧‧‧CS層
317‧‧‧相關聯深度或長度/DOC
320‧‧‧最大CT
325‧‧‧CT層
327‧‧‧相關聯深度或長度/CT層
330‧‧‧厚度t/ DOC
400‧‧‧AROR配置
410‧‧‧化學強化玻璃製品
420‧‧‧支撐環
430‧‧‧裝載環
430a‧‧‧表面
500‧‧‧設備
510‧‧‧試驗台
512‧‧‧實心基座
514‧‧‧片材
515‧‧‧樣本固持器
516‧‧‧氣隙
518‧‧‧玻璃製品樣本
520‧‧‧黏著劑膠帶
530‧‧‧球
600‧‧‧方法
610‧‧‧步驟
610a‧‧‧步驟
620‧‧‧步驟
630‧‧‧步驟
631‧‧‧步驟
632‧‧‧步驟
634‧‧‧步驟
636‧‧‧步驟
640‧‧‧步驟
1000‧‧‧電子裝置
1020‧‧‧外殼
1040‧‧‧前表面
1060‧‧‧背表面
1080‧‧‧側表面
1100‧‧‧設備
1102‧‧‧擺錘
1104‧‧‧懸錘
1105‧‧‧平衡位置
1106‧‧‧樞軸
1108‧‧‧臂
1110‧‧‧基底
1112‧‧‧脆性基板
1113‧‧‧內表面
1114‧‧‧端部
1115‧‧‧外表面
1116‧‧‧端部
1120‧‧‧顯示器/第一端部
1122‧‧‧第二端部
1124‧‧‧彎曲表面
1125‧‧‧頂點
1127‧‧‧頂點
1130‧‧‧第一夾具
1132‧‧‧第二夾具
1140‧‧‧衝擊物體
1142‧‧‧平台
1144‧‧‧螺釘
1146‧‧‧制動件
1148‧‧‧工作台
1150‧‧‧衝擊表面
1152‧‧‧狹槽
1200‧‧‧指針凹口
1202‧‧‧試驗位置
1204‧‧‧螺母
1600‧‧‧設備
1602‧‧‧擺錘
1604‧‧‧懸錘
1606‧‧‧樞軸
1608‧‧‧臂
1610‧‧‧平坦樣本固持器
1620‧‧‧制動件
1622‧‧‧支撐件
1624‧‧‧螺釘
1640‧‧‧衝擊物體
1642‧‧‧平台
1644‧‧‧螺釘
1646‧‧‧制動件
1648‧‧‧工作台
1650‧‧‧衝擊表面
1701‧‧‧拐角
1702‧‧‧拐角
1703‧‧‧拐角
1704‧‧‧拐角
1712‧‧‧樣本
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
F‧‧‧力
h‧‧‧ 高度
t 1‧‧‧ 厚度
t 2‧‧‧ 厚度
β‧‧‧角度
第1圖為跨於已知、熱回火玻璃製品之厚度的橫截面圖；
第2圖為跨於已知、化學強化玻璃製品之厚度的橫截面圖；
第3圖為根據一或多個實施例的玻璃製品之側視圖；
第4圖為跨於根據本揭示內容之一或多個實施例的化學強化玻璃製品之厚度的橫截面圖；
第5圖為環對環設備之示意性橫截面視圖；
第6圖為用於執行本揭示內容中所述的砂紙上倒置球(inverted ball on sandpaper；IBoS)試驗的設備之實施例之示意性橫截面視圖；
第7圖為歸因於破壞引入加彎曲的主要斷裂機制之示意性橫截面表示，該彎曲典型地在用於行動電子裝置或手持式電子裝置的玻璃基底製品中發生；
第8圖為用於在本文所述的設備中進行IBoS試驗之方法的流程圖；以及
第9圖為併入有本文所述的玻璃製品之一或多個實施例的電子裝置之前平面視圖。
第10圖為用於玻璃基底製品之試驗設備之側視圖。
第11圖為第10圖所示的試驗設備之一部分之側視圖。
第12圖為第10圖所示的試驗設備之後部透視圖。
第13圖為第10圖所示的試驗設備之正部透視圖。
第14圖為用於玻璃基底製品之試驗設備之示意側視圖；
第15圖為第10圖所示的試驗設備之一部分之側視圖。
第16圖為用於玻璃基底製品之另一試驗設備之透視圖。
第17圖為第16圖之試驗設備之一部分的側視圖。
第18圖為利用第10圖之設備測試的玻璃樣本之表面衝擊測試之結果的圖。
第19圖為利用第16圖之設備測試的玻璃樣本之邊緣衝擊測試之結果的圖。
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Claims (18)

  1. 一種包含一組成物之玻璃製品，該組成物包含： 呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之一量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之一量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之一量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之一量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074。
  2. 如請求項1所述之玻璃製品，其中以下至少一者： (i)SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內；(ii) 該製品進一步包含：一非零的量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之一量的K2 O；(iii) Na2 O之該量為在約3 mol%至約11 mol%範圍內之一量；(iv) 該組成物實質上不含K2 O；(v) Na2 O之該量大於Li2 O之該量；(vi) 該組成物進一步包含SnO2 ；且(vii) 該組成物進一步包含小於約1.5 mol%之ZrO2 。
  3. 如請求項1或請求項2所述之玻璃製品，其中該組成物進一步包含RO，其中RO包含MgO、CaO、SrO、BaO及ZnO之任何一或多者，且其中RO之該總量在以下至少一者的範圍內：約0.05 mol%至約4 mol%；及約0.05 mol%至約2 mol%。
  4. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 一第一主表面及一相對第二主表面，其界定在約0.3 mm至約1.5 mm範圍內之一厚度t ，包含Li2 O及B2 O3 之鹼金屬鋁矽酸鹽之一組成物；及一壓縮應力(CS)層，其自該第一主表面延伸至大於約0.12t之一壓縮深度(DOC)，其中該CS層包含約200 MPa或更大之一最大應力，其中該玻璃製品包含大於約6 N之一努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的，且其中以下至少一者：(i) 該製品自約400 N至約851 N之一最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測；(ii) 該製品自約大於200 N至約500 N之一平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測；且(iii) 該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之一邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
  5. 如請求項4所述之化學強化玻璃製品，其中該組合物進一步包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之一量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之一量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之一量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之一量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074。
  6. 如請求項4所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含：一非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之一量之K2 O。
  7. 如請求項4-6中任一項所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含一金屬氧化物之一濃度，其為非零的且沿約0•t 至約0.3•t 之一厚度範圍變化，其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者，且進一步包含以下至少一者： (i) 該金屬氧化物之該濃度為非零的且沿全部厚度變化；(ii) 該金屬氧化物沿該厚度範圍產生一應力；且(iii) 該金屬氧化物之該濃度自該第一表面至該第一表面與該第二表面之間的一點處的一值減小，且自該值至該第二表面增加。
  8. 如請求項4-6中任一項所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含在約40 MPa至約100 MPa範圍內之一最大中心張力。
  9. 如請求項8所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含：小於85 MPa之一楊氏模數。
  10. 如請求項4-6中任一項所述之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
  11. 一種裝置，其包含： 一外殼，該外殼具有前表面、背表面及側表面；電氣組件，該等電氣組件至少部分地在該外殼內側；一顯示器，該顯示器處於該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；及一蓋製品，該蓋製品安置在該顯示器之上，其中該蓋製品及該外殼之至少一部分之至少一者包含如請求項4-6中任一項所述之化學強化玻璃製品。
  12. 一種化學強化玻璃製品，其包含： 一第一主表面及與該第一表面相對的一第二主表面，該等表面界定約小於3毫米之一厚度(t )；一組成物，其包含：呈在約60 mol%至約80 mol%範圍內之一量的SiO2 ；呈大於或等於約10 mol%之一量的Al2 O3 ；呈在約4 mol%至約11 mol%範圍內之一量的Li2 O；呈在約0.9 mol%至約7.5 mol%範圍內之一量的B2 O3 ；B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之總量為約80 mol%或更大；且Li2 O與B2 O3 、P2 O5 、SiO2 及Al2 O3 之該總量之比率小於0.074；及沿該厚度延伸的一應力分佈，其中該應力分佈中介於約0•t 至多0.3•t 之一厚度範圍之間的至少一個點及該應力分佈中自大於0.7•t 之一厚度的至少一個點包含具有一絕對值大於約0.1 MPa/微米之一斜率的一正切，其中該應力分佈包含一最大CS、一DOC及小於約100 MPa之一最大CT，其中最大CT與最大CS之絕對值之比率在約0.01至約0.2範圍內，且其中該DOC為約0.1•t 或更大。
  13. 如請求項12所述之化學強化玻璃製品，其中SiO2 之該量在約65 mol%至約80 mol%範圍內。
  14. 如請求項12所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含：一非零量之P2 O5 ；及呈小於1.0 mol%之一量之K2 O。
  15. 如請求項12-14中任一項所述之化學強化玻璃製品，其進一步包含以下至少一者： (i)約300 MPa或更大之一表面CS；(ii) 小於85 MPa之一楊氏模數；(iii) 約200 MPa或更大之一表面CS及約0.4•t 或更大之一最大化學深度；(iv) 自該第一表面延伸至一DOC之一CS層，其中該DOC為約0.1•t 或更大；(v)一CT區域，其中該CT區域包含一金屬氧化物濃度梯度且其中該金屬氧化物包含Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O之任何一或多者；及(vi)最大CT與表面CS之一比率在約0.01至約0.2範圍內。
  16. 如請求項12-14中任一項所述之化學強化玻璃製品，其中該玻璃製品包含大於約6 N之一努普側向開裂刮擦閾值，如在該第一主表面及該第二主表面之任一者上所量測的。
  17. 如請求項12-14中任一項所述之化學強化玻璃製品，其中以下至少一者： (i) 該製品自約400 N至約851 N之一最大表面衝擊力保存，如藉由表面閾值斷裂衝擊力試驗所量測；(ii) 該製品自約大於200 N至約500 N之一平均邊緣入射衝擊力保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測；且(iii) 該製品自約大於0.43 J至約1.3 J之一邊緣入射衝擊能量保存，如藉由邊緣閾值斷裂衝擊力試驗所量測。
  18. 一種消費者電子產品，其包含： 一外殼，該外殼具有一前表面、一背表面及側表面；至少部分地在該外殼內的電氣組件，該等電氣組件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器係提供在該外殼之該前表面處或相鄰於該前表面；以及一蓋基板，該蓋基板安置在該顯示器之上，其中該外殼之一部分或該蓋基板之至少一者包含請求項12-14中任一項所述之強化玻璃製品。
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