TW202140401A - 包含包括兩個區域的應力輪廓之基於玻璃的製品及其製作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示了一種基於玻璃的製品，其包括第一表面與面對該第一表面之第二表面，該第一表面及第二表面限定厚度(t )及應力輪廓，該基於玻璃的製品具有約3毫米或更小之厚度(t )，且其中該應力輪廓在從約0•t 直至0.3•t 之厚度範圍之間與大於0.7•t 之全部點包含具有斜率之切線，該斜率小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米。亦揭示了具有在0.1 mm與2 mm之範圍中之厚度(t )的基於玻璃的製品；且其中該應力輪廓在從約0•t 直至0.020•t 與大於0.98•t 之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米，且其中該應力輪廓在從約0.035•t 與小於0.965•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。

Description

包含包括兩個區域的應力輪廓之基於玻璃的製品及其製作方法
本申請案根據專利法主張於2016年4月8日提交的美國臨時申請案第62/320109號之優先權權益，本案依賴其內容且其全文內容以引用方式併入本文。
本揭示係關於呈現改良之耐破壞性（包括改良之耐斷裂性）之基於玻璃的製品，並且更特定言之係關於呈現非零之金屬氧化物濃度梯度或沿著厚度之主要部分變化之濃度的可熔合形成之玻璃及玻璃陶瓷製品。本揭示亦係關於包含包括具有變化切線之兩個區域的應力輪廓之基於玻璃的製品。
基於玻璃的製品通常經歷可將大瑕疵引入此等製品表面中的嚴重碰撞。此等瑕疵可從表面延伸至高達200微米之深度。傳統上，熱強化玻璃已用於防止因將此等瑕疵引入玻璃而導致之破損，因為熱強化玻璃通常呈現大壓縮應力(compressive stress; CS)層（例如，玻璃總厚度之約21%），此可防止瑕疵進一步傳播至玻璃中並且因此可防止破損。由熱強化產生之應力輪廓的實例在第1圖中圖示。在第1圖中，經熱處理之玻璃製品100包括第一表面101、厚度t 1 、及表面CS 110。經熱處理之玻璃製品100呈現如本文所定義從第一表面101至壓縮深度(depth of compression; DOC) 130降低的CS，於該深度應力從壓縮應力變為拉伸應力並達到最大中心張力(central tension; CT) 120。
熱強化目前受限於厚的基於玻璃的製品（亦即，具有約3毫米或更大之厚度t 1 之基於玻璃的製品），因為，為了達到熱增強及所需殘餘應力，必須在此等製品之核心與表面之間形成充分熱梯度。在眾多應用諸如顯示器（例如，消費者電子設備，包括行動電話、平板、電腦、導航系統、及其類似者）、架構（例如，窗、指示器面板(shower panel)、工作臺面等等）、交通工具（例如，汽車、火車、飛行器、航海器、等等）、電器、或需要優異耐斷裂性但薄且重量輕製品之任何應用中，此等厚的製品係不期望的或不實際的。
儘管化學增強不以與熱強化相同之方式受限於基於玻璃的製品之厚度，但是已知化學增強之基於玻璃的製品不呈現熱強化之基於玻璃的製品之應力輪廓。藉由化學增強（例如，藉由離子交換過程）產生之應力輪廓之實例在第2圖中圖示。在第2圖中，化學增強之基於玻璃的製品200包括第一表面201、厚度t 2 及表面CS 210。基於玻璃的製品200呈現如本文所定義從第一表面201至DOC 230降低的CS，於該深度應力從壓縮應力變為拉伸應力並達到最大CT 220。如第2圖所示，此等輪廓呈現基本上平坦CT區域或沿著CT區域之至少一部分具有恆定或近似恆定之拉伸應力的CT區域。通常，與第1圖所示之最大中心值相比，已知化學增強之基於玻璃的製品呈現較低最大CT值。
期望提供基於玻璃的製品，其具有於該製品之表面的相對高壓縮應力、具有陡峭之斜坡或切線的第一應力輪廓區域及具有較不陡峭之輪廓區域的第二應力輪廓區域，以及提供此等玻璃製品的方法。
本揭示之第一態樣涉及一種基於玻璃的製品，其包括第一表面及面對該第一表面之第二表面，該第一表面及第二表面限定厚度(t )、非零且沿著從約0•t 至約0.3•t 之厚度範圍變化的金屬氧化物濃度；以及中心張力(central tension; CT)區域，其包含小於約80 MPa之最大CT。在一或更多個實施例中，當基於玻璃的製品斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為至少2個碎片/吋2 。在一或更多個實施例中，當基於玻璃的製品斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為至少1個碎片/吋2 直至40個碎片/吋2 。
在一或更多個實施例中，金屬氧化物濃度係非零且沿著整個厚度變化。在一或更多個實施例中，金屬氧化物沿著厚度範圍產生應力。金屬氧化物之單價離子可具有在基於玻璃的基板中金屬氧化物之全部單價離子中之最大離子直徑。金屬氧化物濃度可從第一表面降低至於在第一表面與第二表面間之點的一值並且從該值增加至第二表面。例如，第一表面處之金屬氧化物濃度可比等於約0.5•t 之深度處的金屬氧化物濃度大約1.5倍。在一些情況下，金屬氧化物濃度在整個厚度中係約0.05 mol%或更大（例如，在從約1 mol%至約15 mol%之範圍中）。金屬氧化物可包括Li2 O、Na2 O、K2 O、Rb2 O、及Cs2 O中的任何一或更多個。在一或更多個實施例中，金屬氧化物濃度梯度可存在於基於玻璃的製品之CT區域中。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包括沿著厚度延伸之應力輪廓，其中應力輪廓在從約0•t 直至0.3•t 之厚度範圍之間與大於0.7•t 之全部點包含具有斜率之切線，該斜率小於約-0.1 Mpa/微米或大於約0.1 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓包含最大CS、DOC及小於約80 MPa之最大CT，其中最大CT與CS之最大絕對值之比係在從約0.01至約0.2之範圍中並且其中DOC係約0.1•t 或更大。當一或更多個實施例之基於玻璃的製品斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為至少2個碎片/吋2 。
一或更多個實施例之基於玻璃的製品可包括約300 Mpa或更大或者約500 MPa或更大之表面壓縮應力(compressive stress; CS)。在一些實施例中，基於玻璃的製品包括約200 MPa或更大之表面CS及約0.4•t 或更大的層之化學深度。在一或更多個實施例中，CS可從第一表面延伸至DOC，其中DOC係約0.1•t 或更大。一些實施例之基於玻璃的製品呈現在從約0.01至約0.2之範圍中的最大CT與表面CS絕對值（其可包括最大CS）之比。視情況，表面CS絕對值大於最大CT。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包括第一金屬氧化物濃度及第二金屬氧化物濃度，其中來自從約0•t 至約0.5•t 之第一厚度範圍的第一金屬氧化物濃度係在從約0 mol%至約15 mol%之範圍中，且其中來自從約0微米至約25微米之第二厚度範圍的第二金屬氧化物濃度係在從約0 mol%至約10 mol%之範圍中。視情況，基於玻璃的製品包括第三金屬氧化物。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包括非零且沿著從約0•t 至約0.3•t （或從約0•t 至約0.4•t 或從約0•t 至約0.45•t ）之厚度範圍變化的金屬氧化物濃度，約200 Mpa或更大之表面壓縮應力；以及具有小於約80 MPa之最大CT的CT區域。
基於玻璃的製品可具有約3毫米或更小或者約1毫米或更小的厚度t 。基於玻璃的製品可具有非晶結構、結晶結構或兩者之組合。基於玻璃的製品可在從約380 nm至約780 nm之範圍中的波長上呈現約88%或更大之透射率。此外，在一些實施例中，基於玻璃的製品可在CIE照明體F02下呈現CIELAB顏色空間坐標，該坐標為約88及更大之L*值，在從約-3至約+3之範圍中的a*值，及在從約-6至約+6之範圍中的b*值。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包括小於80 GPa之楊氏模數(Young’s modulus)。基於玻璃的製品包括約100千泊(kP)或更大之液相線黏度。
基於玻璃的製品可包括具有下列物質中的任何一或更多種之組合物：包含大於約15 mol%之Al2 O3 及Na2 O組合量的組合物、包含大於約4 mol%之Na2 O的組合物、基本上不含B2 O3 、ZnO、或B2 O3 與ZnO兩者的組合物、及包含非零量之P2 O5 的組合物。
基於玻璃的製品可包括於約460℃約450 µm2 /小時或更大之擴散率及大於約0.15•t 之DOC，並且其中表面CS的絕對值係最大CT之1.5倍或更大。
在一些實施例中，基於玻璃的製品包含約0.7 MPa•m1/2 或更大的斷裂韌性(K1C )。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品呈現約大於0 J/m2 至小於20 J/m2 的儲存拉伸能量。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包含包括CS區域及CT區域的應力輪廓，其中CT區域係由等式應力(x)=MaxCT–(((MaxCT•(n+1))/0.5n )•|(x/t)-0.5|n )近似表示，其中MaxCT係最大CT值且係以單位MPa計之正值，x係以微米計沿著厚度(t )之位置，且n係在1.5與5之間。在一些實施例中，CT區域包含在從約50 MPa至約250 MPa之範圍中的最大CT值且該最大CT值係於在從約0.4t 至約0.6t 之範圍中的深度處。在一些情況下，來自在約0t 至約0.1t 微米之範圍中的厚度，應力輪廓包含在從約20 Mpa/微米至約200 MPa/微米之範圍中的斜率。在一或更多個實施例中，應力輪廓係由如從0.5t至表面測得之複數個誤差函數定義。
本揭示之第二態樣涉及玻璃組合物在增強之基於玻璃的製品中的用途，其包含（以mol%計）：在從約60至約75範圍中之量的SiO2 、在從約12至約20範圍中之量的Al2 O3 、在從約0至約5範圍中之量的B2 O3 、在從約2至約8範圍中之量的Li2 O、大於4之量的Na2 O、非零量的P2 O5 、在從約0至約5範圍中之量的MgO、在從約0至約3範圍中之量的ZnO、在從約0至約5範圍中之量的CaO，其中該玻璃組合物係可離子交換的並且係非晶，其中Al2 O3 與Na2 O之總量大於約15 mol%，其中該玻璃組合物係基本上不含成核劑，並且其中該玻璃組合物包含約100 kP或更大之液相線黏度。在一或更多個實施例中，該玻璃組合物係基本上不含B2 O3 、ZnO、或B2 O3 與ZnO兩者。
本揭示之第三態樣涉及一種包含組合物之玻璃基板，該組合物包括，以mol%計，在從約60至約75範圍中之量的SiO2 、在從約12至約20範圍中之量的Al2 O3 、在從約0至約5範圍中之量的B2 O3 、在從約2至約8範圍中之量的Li2 O、大於約4之量的Na2 O、在從約0至約5範圍中之量的MgO、在從約0至約3範圍中之量的ZnO、在從約0至約5範圍中之量的CaO、及非零量的P2 O5 ；其中該玻璃基板係可離子交換的並且係非晶，其中在該組合物中Al2 O3 與Na2 O之總量大於約15 mol%，其中該玻璃組合物係基本上不含成核劑並且包含約100 kP或更大之液相線黏度。
在一些實施例中，該玻璃基板係非晶且經強化，其中Na2 O濃度變化，其中該組合物係基本上不含成核劑，在該組合物中Al2 O3 與Na2 O之總量大於約15 mol%，並且包含約100 kP或更大之液相線黏度。在一些實施例中，該玻璃基板包括非零量之P2 O5 。
本揭示之第四態樣涉及一種基於玻璃的製品，其包含第一表面及面對該第一表面之第二表面，該第一表面及第二表面限定在0.1 mm與2 mm之範圍中之厚度(t)；以及沿著厚度(t)延伸之應力輪廓，其中應力輪廓在從約0•t直至0.020•t與大於0.98•t之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米，其中應力輪廓在從約0.035•t並且小於0.965•t之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米，其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之表面CS，並且其中該應力輪廓包含從約0.1•t至0.25•t變化之DOC。在一些實施例中，應力輪廓在從約0•t直至0.020•t與大於0.98•t之第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，在第二厚度範圍中的應力輪廓之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0.025•t與小於0.975•t之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0.02•t與小於0.98•t之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在第二厚度範圍中形成具有冪指數之冪次律輪廓，其中該冪指數係在約1.2至3.2之間。在一些實施例中，該冪指數係在約1.3與2.8之間。
在一或更多個實施例中，表面CS係從約300、350、400、450、500、550、600、610、620 MPa至約650、700、750、800、850、900、950、1000或1100 MPa。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在一或更多個實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率為從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0•t直至0.025•t並且大於0.975•t之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0•t直至0.025•t並且大於0.975•t之第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 Mpa/微米至約170 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0•t直至0.035•t並且大於0.965•t之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，第一厚度範圍係藉由在含K鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，第二厚度範圍係藉由在含Na鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用單個離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，表面CS係在約690 MPa與950 MPa之間。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包含組合物，該組合物包含在約0.5 mol%之P2 O5 與10 mol%之P2 O5 之間。
本揭示之第五態樣涉及一種基於玻璃的製品，該基於玻璃的製品包含中心平面，其中該中心平面包含從約2至約20 mol%之Li2 O；第一表面及面對該第一表面之第二表面，該第一表面及第二表面限定在0.1 mm與2 mm之範圍中之厚度(t)；以及沿著厚度(t)延伸之應力輪廓，其中應力輪廓在從約0•t直至0.020•t與大於0.98•t之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率為從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 Mpa/微米，其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之表面CS，並且其中該應力輪廓包含從約0.05•t至0.25•t變化之DOC。在一些實施例中，應力輪廓在從約0•t直至0.020•t並且大於0.98•t之第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，第一厚度範圍係藉由在含K鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，第二厚度範圍係藉由在含Na或K鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用單個離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，表面CS在約690 MPa與950 MPa的範圍內。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在第二厚度範圍中形成具有冪指數之冪次律輪廓，其中該冪指數係在約1.2至3.4之間。在一些實施例中，該冪指數係在約1.3與2.8之間。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包含組合物，該組合物包含約0.5 mol%之P2 O5 及10 mol%之P2 O5 。
在一或更多個實施例中，中心平面進一步包含組合物，該組合物包含從約0.5 mol%與20 mol%之Na2 O。在一些實施例中，中心平面進一步包含組合物，該組合物包含從約2 mol%與10 mol%之Li2 O。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中Na2 O之濃度係在約5 mol%與16 mol%之間。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中Na2 O之濃度係在約10 mol%與15 mol%之間。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中Li2 O之濃度係在約3 mol%與10 mol%之間。
在一或更多個實施例中，提供用以獲得本文所述之應力輪廓的過程。此等過程涉及藉由單個離子交換或藉由兩個或兩個以上離子交換之相對長離子交換時間。根據一或更多個實施例中，離子交換時間係大於1小時、大於1.5小時、大於2小時、大於2.5小時、大於3小時、大於3.5小時、大於4小時、大於4.5小時、大於5小時、大於5.5小時、大於6小時、大於6.5小時、大於7小時、大於7.5小時及大於8小時。
其他特徵及優點將在隨後的詳細描述中闡述，且對於本領域一般技藝人士而言將部分地從該描述顯而易見或藉由實踐如本文描述的實施例而認知，本文描述的包括後文的詳細說明、申請專利範圍、以及附圖。
應理解，以上一般描述及以下詳細描述均僅係例示性，並且以上一般描述及以下詳細描述意欲提供用於理解申請專利範圍的本質及特徵之概述或框架。所包括的附圖提供對本揭示之進一步理解，且該等附圖併入本說明書中且構成本說明書之一部分。附圖說明一或更多個實施例，並與描述一起用於解釋各個實施例之原理及操作。
現將詳細參考各種實施例，該等實施例的示例說明于隨附實例及附圖中。
在以下描述中，相同參考符號在附圖所示的數個視圖中始終表示相似或對應部分。亦應理解，除非另外說明，否則術語諸如「頂部(top)」、「底部(bottom)」、「向外(outward)」、「向內(inward)」、及類似者係方便用詞並且不應理解為限制術語。此外，將一個組描述為包含一組要素中的至少一者及其組合時，應理解該組可包含任何數量的所敘述彼等要素、基本上由任何數量的所敘述彼等要素組成、或由任何數量的所敘述彼等要素組成，該等要素為單獨或彼此組合的。相似地，將一個組描述為由一組要素中的至少一者或其組合組成時，應理解該組可由任何數量的所敘述彼等要素組成，該等要素為單獨或彼此組合的。除非另外說明，當敘述值之範圍時，該範圍包括該範圍之上限及下限兩者以及任何其間之範圍。如本文所使用，不定冠詞，「一(a)/(an)」、及對應定冠詞「該(the)」意謂「至少一個」或「一或更多個」，除非另外說明。亦應理解，在本文說明書及附圖中所揭示之各種特徵可以任何及全部組合使用。
如本文所使用，術語「基於玻璃的製品」及「基於玻璃的基板」係以其最廣泛含義使用以包括全部或部分由玻璃製成之任何物體。基於玻璃的製品包括玻璃與非玻璃材料之層板、玻璃與結晶材料之層板、及玻璃陶瓷（包括非晶相及結晶相）。除非另外說明，全部組合物以莫耳百分數(mol%)表示。
應注意，本文可採用術語「基本上(substantially)」及「約(about)」來表示固有程度之不確定性，此固有程度之不確定性可歸因於任何定量比較、值、量測、或其他表示。本文亦採用此等術語來表示定量表示可與所陳述參考有差異而不導致所討論的標的之基本功能改變的程度。因此，例如，「基本上不含MgO」之基於玻璃的製品係其中未將MgO主動添加或配料至基於玻璃的製品中，而是可作為污染物以極少量存在的基於玻璃的製品。
如本文所使用，術語「約(about)」意謂數量、大小、配方、參數、及其他量與特性係不精確的且不需要係精確的，但可按需要為近似及/或更大或更小精確值，反映出公差、換算因數、捨入、量測誤差及類似者，及本領域一般技藝人士已知之其他因素。當術語「約」用於描述值或範圍終點時，本揭示應理解為包括相關特定值或終點。不論在本說明書中之數值或範圍終點是否敘述「約」，數值或範圍終點皆意欲包括以下兩個實施例：一者由「約」修飾及一者未由「約」修飾。應進一步理解，範圍各者之終點不論與另一終點相關聯還是獨立於另一終點均係有效的。
除非另外說明，全部溫度以攝氏度(℃)表示。如本文所使用，術語「軟化點」指玻璃之黏度係約107.6 泊(P)的溫度，術語「退火點」指玻璃之黏度係約1013.2 泊的溫度，術語「200泊溫度(T200P )」指玻璃之黏度係約200泊的溫度，術語「1011 泊溫度」指玻璃之黏度係約1011 泊的溫度，術語「35 kP溫度(T35kP )」指玻璃之黏度係約35千泊(kP)的溫度，以及術語「160 kP溫度(T160kP )」指玻璃之黏度係約160 kP的溫度。
一般參考附圖及特定言之參考第1圖至第3圖，將理解，說明係出於描述特定實施例之目的並且不意欲限制本揭示內容或隨附申請專利範圍。為了清晰及簡明，附圖未必按比例繪製，並且附圖之某些特徵及某些視圖可按比例放大顯示或示意性顯示。
如本文所使用，DOC指在基於玻璃的製品中之應力從壓縮應力變為拉伸應力的深度。於該DOC，應力從正（壓縮）應力跨至負（拉伸）應力（例如，在第1圖中130）並且因此呈現應力值零。
如本文所使用，術語「化學深度」、「層之化學深度」及「化學層之深度」可互換使用並且指金屬氧化物或鹼金屬氧化物的離子（例如，金屬離子或鹼金屬離子）擴散至基於玻璃的製品中的深度及離子濃度達到如由電子探針微量分析(Electron Probe Micro-Analysis; EPMA)或輝光放電-Optival發射光譜分析(Glow Discharge - Optival Emission Spectroscopy; GD-OES)決定之最小值的深度。特定言之，為評估，Na2 O擴散深度或Na+離子濃度可使用EPMA及表面應力計（下文更詳細描述）測定。
根據本技術中通常使用之慣例，壓縮應力表示為負(＜0)且拉伸應力表示為正(＞0)應力。然而，在本說明書全文中，CS表示為正或絕對值——亦即，如本文所敘述，CS=｜CS｜。
本文描述了薄的化學增強之基於玻璃的製品，其包括玻璃，諸如包括含鹼玻璃之矽酸鹽玻璃及可用作行動電子裝置及致能觸控顯示器之蓋玻璃的玻璃陶瓷。基於玻璃的製品亦可用於顯示器（或作為顯示器製品）（例如，告示牌、銷售點系統、電腦、導航系統、及類似者）、建築用製品（牆、夾具、嵌板、窗、等等）、運輸用製品（例如，在汽車應用、火車、飛行器、航海器、等等中）、電器（例如，清潔機、乾燥器、洗碗機、冰箱及類似者）、或需要某種耐斷裂性之任何製品。
特定言之，本文所述之基於玻璃的製品係薄的並且呈現通常僅可經由熱強化厚玻璃製品（例如，具有約2 mm或3 mm或更大之厚度）獲得的應力輪廓。基於玻璃的製品呈現沿著其厚度之獨特應力輪廓。在一些情形中，本文所述之基於玻璃的製品呈現與熱強化之玻璃製品相比更大之表面CS。在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品具有壓縮應力層，該壓縮應力層更深地延伸至基於玻璃的製品中（其中與已知化學增強之基於玻璃的製品相比，CS更為逐漸地降低及增加），使得基於玻璃的製品呈現基本上改良之耐斷裂性，甚至當包括該壓縮應力層之基於玻璃的製品或裝置墜落到硬表面（例如，花崗石）或硬且粗糙表面（例如，瀝青）上時。與一些已知化學增強之玻璃基板相比，一或更多個實施例之基於玻璃的製品呈現更大的最大CT。
通常指示壓縮應力層（特定言之通常由鉀離子導致之表面尖峰(surface spike)）之深度的CS及鉀離子穿透深度（「鉀DOL」）、或化學層深度「DOL」或「化學DOL」，係使用在本領域中已知之彼等手段量測。如本文所使用，DOC意謂在本文所述之化學增強之鹼鋁矽酸鹽玻璃製品中的應力從壓縮變為拉伸的深度。DOS可取決於離子交換處理用FSM或散射光偏光鏡(scattered light polariscope; SCALP)量測。在玻璃製品中應力係藉由將鉀離子交換至玻璃製品中產生的情況下，使用FSM量測DOC。在應力係藉由將鈉離子交換至玻璃製品中產生的情況下，使用SCALP量測DOC。在玻璃製品中應力係藉由將鉀與鈉離子兩者交換至玻璃中產生的情況下，使用SCALP量測DOC，由於據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改變（而非從壓縮至拉伸之應力改變）；在此等玻璃製品中鉀離子之交換深度係藉由FSM量測。
鉀DOL與DOC不同，因為鉀DOL表示由於離子交換過程導致之鉀穿透深度。鉀DOL通常小於本文所述之製品的DOC。CS及鉀DOL係使用市售儀器諸如FSM-6000（由Orihara Industrial Co.,Ltd. (日本)製造），用表面應力計(surface stress meter; FSM)量測。表面應力量測依賴於對應力光學係數(stress optical coefficient; SOC)之準確量測，SOC係與玻璃之雙折射有關。SOC繼而根據ASTM標準C770-98 (2013)中描述的標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之過程C之修改版本量測，該過程C之內容全文以引用方式併入本文。該修改包括使用玻璃盤作為具有5至10 mm厚度及12.7 mm直徑之樣品，其中該盤係各向同性且均質的並且核心鑽孔，兩面均拋光且平行。該修改亦包括計算施加之最大力Fmax。該力應係足以產生20 MPa或更大壓縮應力。Fmax計算如下： Fmax=7.854*D*h 其中： Fmax=力（以牛頓計） D=盤直徑 h=光路厚度 針對施加之各個力，應力計算如下： σMPa=8F/(π*D*h) 其中： F=力（以牛頓計） D=盤直徑 h=光路厚度
最大CT值使用散射光偏光鏡(scattered light polariscope; SCALP)量測。折射近場(refracted near-field; RNF)方法或SCALP可用於量測應力輪廓。當採用RNF方法時，採用由SCALP提供之最大CT值。特定言之，藉由RNF方法量測之應力輪廓經力平衡並且校準為藉由SCALP量測提供之最大CT值。RNF方法描述於標題為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」的美國專利第8,854,623號中，其全文以引用方式併入本文。特定言之，RNF方法包括將基於玻璃的製品置於參考塊附近，產生以在於1 Hz與50 Hz間之速率在正交偏振間切換的偏振切換光束，從而量測經偏振切換之光束中的功率量並產生經偏振切換之參考信號，其中在正交偏振各者中量測之功率量係在彼此之50%內。該方法進一步包括將經偏振切換之光束透射穿過玻璃樣本及參考塊，以達進入玻璃樣本中的不同深度，隨後使用中繼光系統將透射的經偏振切換之光束中繼至信號光偵測器，其中信號光偵測器產生經偏振切換之偵測器信號。該方法亦包括用偵測器信號除以參考信號以形成歸一化之偵測器信號並根據歸一化之偵測器信號決定玻璃樣本之輪廓特性。RNF輪廓隨後變平滑，並用於CT區域。如上文指出，FSM技術用於表面CS及在該表面附近之CS區域中應力輪廓之斜率。
如上所述，本文所述之基於玻璃的製品係藉由離子交換化學增強並呈現與由已知增強之玻璃製品呈現之彼等不同的應力輪廓。在本揭示內容中，基於玻璃的基板一般未經增強且基於玻璃的製品一般指已經增強（例如，藉由離子交換）之基於玻璃的基板。在此過程中，於基於玻璃的製品之表面處或在其附近的離子係由具有相同價或氧化狀態之較大離子替代-或與具有相同價或氧化狀態之較大離子交換。在基於玻璃的製品包含鹼鋁矽酸鹽玻璃之彼等實施例中，在該玻璃之表面層中之離子及較大離子係單價鹼金屬陽離子，諸如Li+ （當存在於基於玻璃的製品中時）、Na+ 、K+ 、Rb+ 、及Cs+ 。或者，在表面層中之單價陽離子可由不同於鹼金屬陽離子之單價陽離子（諸如Ag+ 或類似者）替代。
離子交換過程通常藉由將基於玻璃的基板浸漬在含有要與在基於玻璃的基板中的較小離子交換的較大離子之熔融鹽浴（或兩種或兩種以上熔融鹽浴）中進行。應注意，亦可採用含水鹽浴。此外，該一種或更多種浴之組合物可包括超過一種類型之較大離子（例如，Na+及K+）或單個較大離子。本領域一般技藝人士應瞭解，用於離子交換過程之參數（包括但不限於浴組成及溫度、浸漬時間、在一種或更多種鹽浴中基於玻璃的製品之浸漬次數、多種鹽浴之使用，額外步驟諸如退火、洗滌、及類似者）一般由基於玻璃的製品之組成（包括該製品之結構及存在之任何結晶相）及由增強導致的基於玻璃的製品之所需DOL或DOC及CS決定。舉例而言，基於玻璃的基板之離子交換可藉由將基於玻璃的基板浸漬在至少一種含有鹽（諸如，但不限於，較大鹼金屬離子之硝酸鹽、硫酸鹽、及氯化物）之熔融浴中達成。通常硝酸鹽包括KNO3 、NaNO3 、LiNO3 、NaSO4 及其組合。熔融鹽浴之溫度通常在從約380℃直至約450℃之範圍中，而浸漬時間在約15分鐘直至約100小時之範圍中，具體取決於玻璃厚度、浴溫度及玻璃擴散率。然而，亦可使用不同於上文所述之彼等的溫度及浸漬時間。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的基板可浸漬在具有從約370℃至約480℃之溫度的100% NaNO3 之熔融鹽浴中。在一些實施例中，基於玻璃的基板可浸漬在包括從約5%至約90%之KNO3 及從約10%至約95%之NaNO3 的熔融之混合鹽浴中。在一些實施例中，基於玻璃的基板可浸漬在包括Na2 SO4 與NaNO3 並且具有較寬溫度範圍（例如，直至約500℃）的熔融之混合鹽浴中。在一或更多個實施例中，在第一種浴中浸漬之後，基於玻璃的製品可浸漬在第二種浴中。在第二種浴中浸漬可包括在包括100%之KNO3 的熔融鹽浴中浸漬15分鐘至8小時。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的基板可浸漬在具有小於約420℃（例如，約400℃或約380℃）之溫度的包括NaNO3 與KNO3 （例如，49%/51%、50%/50%、51%/49%）的熔融混合鹽浴中小於約5小時或甚至約4小時或更小。
離子交換條件可適用於提供「尖峰」或增加於所得基於玻璃的製品之表面處或在基於玻璃的製品之表面附近的應力輪廓之斜率。此尖峰可藉由一種或更多種浴達成，其中該一種或更多種浴具有單一組成或混合組成，此係由於用於本文所述之基於玻璃的製品中之玻璃組合物的獨特性質。
如在第3圖中所圖示，一或更多個實施例之基於玻璃的製品300包括限定厚度t 的第一表面302及面對該第一表面之第二表面304。在一或更多個實施例中，厚度t 可係約3毫米或更小（例如，在從約0.01毫米至約3毫米、從約0.1毫米至約3毫米、從約0.2毫米至約3毫米、從約0.3毫米至約3毫米、從約0.4毫米至約3毫米、從約0.01毫米至約2.5毫米、從約0.01毫米至約2毫米、從約0.01毫米至約1.5毫米、從約0.01毫米至約1毫米、從約0.01毫米至約0.9毫米、從約0.01毫米至約0.8毫米、從約0.01毫米至約0.7毫米、從約0.01毫米至約0.6毫米、從約0.01毫米至約0.5毫米、從約0.1毫米至約0.5毫米、或從約0.3毫米至約0.5毫米之範圍中）。
基於玻璃的製品包括從第一表面302延伸至第二表面304（或沿著厚度t 之整個長度）的應力輪廓。在第3圖所示之實施例中，圖示藉由本文所述之技術量測之應力輪廓312連同藉由如本文所述之FSM技術估計之應力輪廓340。x軸表示應力值且y軸表示在基於玻璃的製品中之厚度或深度。
如第3圖所說明，應力輪廓312包括CS層315（具有表面CS 310）、CT層325（具有最大CT 320）及DOC 317，於此處應力輪廓312於330從壓縮變為拉伸。CT層325亦具有相關深度或長度327（CT區域或層）。估計之應力輪廓340包括大於DOC之DOL。如本文所使用，提及DOC及DOL係相對於距一個表面（第一表面302或第二表面304）之深度，應理解此DOC或DOL亦可距另一表面存在。
表面CS 310可係約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）。表面CS 310可係直至約900 MPa、直至約1000 MPa、直至約1100 MPa、或直至約1200 MPa。本文提供之表面CS值亦可包含最大CS。在一些實施例中，表面CS小於最大CS。
最大CT 320可係約80 MPa或更小、約75 MPa或更小、約70 MPa或更小（例如，約60 MPa或更小、約55 MPa或更小、約50 MPa或更小、約40 MPa或更小）。在一些實施例中，最大CT 320可在從約25 MPa至約80 MPa（例如，從約25 MPa至約75 MPa、從約25 MPa至約70 MPa、從約25 MPa至約65 MPa、從約45 MPa至約80 MPa、從約50 MPa至約80 MPa、或從約60 MPa至約80 MPa）之範圍中。
最大CT 320可位於從約0.3•t 至約0.7•t 、從約0.4•t 至約0.6•t 或從約0.45•t 至約0.55•t 之範圍處。應注意，表面CS 310及最大CT 320的任何一或更多個可取決於基於玻璃的製品之厚度。例如，具有約0.8 mm之厚度之基於玻璃的製品可具有約75 MPa或更小之最大CT。當基於玻璃的製品之厚度減小時，最大CT可增加。換言之，最大CT隨著厚度減小（或隨著基於玻璃的製品變薄）而增加。
在一些實施例中，最大CT 320與表面CS 310之比在從約0.01至約0.2之範圍中（例如，從約0.01至約0.18、從約0.01至約0.16、從約0.01至約0.15、從約0.01至約0.14、從約0.01至約0.1、從約0.02至約0.2、從約0.04至約0.2、從約0.05至約0.2、從約0.06至約0.2、從約0.08至約0.2、從約0.1至約0.2、或從約0.12至約0.2之範圍中）。在已知之化學增強之基於玻璃的製品中，最大CT 320與表面CS 310之絕對值之比係0.2或更小，或約0.15或更小。在一些實施例中，表面CS之絕對值可係最大CT之1.5倍（或2倍或2.5倍）或更大。在一些實施例中，表面CS之絕對值可係直至約最大CT之48倍、直至最大CT之40倍、直至最大CT之20倍、直至最大CT之10倍、或直至最大CT之8倍。表面CS之絕對值可在最大CT之約5倍直至約50倍之範圍中。
在一或更多個實施例中，應力輪廓312包含通常為表面CS 310並且可發現於第一表面302與第二表面304之一者或兩者的最大CS。在一或更多個實施例中，CS層或區域315沿著厚度之一部分延伸至DOC 317及最大CT 320。在一或更多個實施例中，DOC 317可係約0.1•t 或更大。例如，DOC 317可係約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、或直至約0.25•t 。在一些實施例中，DOC 317小於化學深度342。化學深度342可係約0.4•t 或更大、0.5•t 或更大、約0.55•t 或更大、或約0.6•t 或更大。在一或更多個實施例中，應力輪廓312可描述為類拋物線形狀。在一些實施例中，沿著呈現拉伸應力之區域或基於玻璃的製品之深度的應力輪廓呈現類拋物線形狀。在一或更多個特定實施例中，應力輪廓312係無平坦應力（亦即，壓縮或拉伸）部分或呈現基本上恆定應力（亦即，壓縮或拉伸）之部分。在一些實施例中，CT區域呈現基本上無平坦應力或無基本上恆定應力的應力輪廓。在一或更多個實施例中，應力輪廓312在從約0t 直至約0.2•t 之厚度範圍之間並且大於0.8•t （或從約0•t 至約0.3•t 並且大於0.7•t ）之全部點包含具有斜率之切線，該斜率小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米。在一些實施例中，該斜率可小於約-0.2 MPa/微米或大於約0.2 MPa/微米。在一些更特定實施例中，該斜率可係小於約-0.3 MPa/微米或大於約0.3 MPa/微米。在甚至更特定實施例中，該斜率可小於約-0.5 MPa/微米或大於約0.5 MPa/微米。換言之，沿著此等厚度範圍（亦即，0•t 直至約0.2•t 並且大於0.8•t ，或從約0t 至約0.3•t 或更大）之一或更多個實施例之應力輪廓不包括如本文所述具有含斜率之切線的點。不受理論束縛，已知誤差函數或準線性應力輪廓具有沿著此等厚度範圍（亦即，從約0•t 直至約0.2•t 並且大於0.8•t ，或從約0•t 至約0.3•t 及0.7•t 或更大）之點，該點具有斜率在從約-0.1 MPa/微米至約0.1 MPa/微米之範圍中之切線，（指示沿著此等厚度範圍之平坦或零斜率應力輪廓，如第2圖，220所示）。本揭示之一或更多個實施例之基於玻璃的製品不呈現具有沿著此等厚度範圍之平坦或零斜率應力輪廓的此應力輪廓，如第3圖所示。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品在從約0.1•t 至約0.3•t 及從約0.7•t 至約0.9•t 之厚度範圍中呈現應力輪廓，其包含具有最大斜率之切線及具有最小斜率之切線。在一些情況下，在最大斜率與最小斜率間之差係約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。在其他實施例中，其中在最大斜率與最小斜率之間之差落入上述範圍中的此厚度範圍包含直至約0.02•t 並且大於0.980•t ，例如直至約0.0250•t 並且大於0.9750•t 、或直至約0.0275•t 並且大於0.9725•t 、或直至約0.030•t 並且大於0.970•t 、或直至約0.0350•t 並且大於0.9650•t 。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包括應力輪廓312，其基本上無在深度方向中或沿著該基於玻璃的製品之厚度t 之至少一部分延伸的任何平坦段。換言之，應力輪廓312基本上沿著厚度t 持續增加或降低。在一些實施例中，該應力輪廓在具有約10微米或更大、約50微米或更大、或約100微米或更大、或約200微米或更大之長度的深度方向中基本上無任何平坦段。如本文所使用，術語「平坦」指沿著平坦段具有小於約5 MPa/微米、或小於約2 MPa/微米之量值的斜率。在一些實施例中，在深度方向中基本上無任何平坦段之應力輪廓之一或更多個部分係存在於在基於玻璃的製品中距第一表面或第二表面之一者或兩者約5微米或更大（例如，10微米或更大、或15微米或更大）之深度處。例如，沿著距第一表面約0微米至小於約5微米之深度，該應力輪廓可包括線性段，但從距第一表面約5微米或更大之深度，該應力輪廓可基本上無平坦段。如本文所使用，「線性」包括具有平坦斜率之直線段以及不具有平坦斜率之直線段；例如後者，在距表面約12微米之深度中，參看第6圖。
在一些實施例中，該應力輪廓於從約0t 直至約0.1t 之深度處可包括線性段並且於約0.1t 至約0.4t 之深度處可基本上無平坦段。在一些實施例中，來自在從約0t 至約0.1t 之範圍中的厚度之應力輪廓可具有在從約20 MPa/微米至約200 MPa/微米之範圍中的斜率。如本文將描述，此等實施例可使用單個離子交換過程形成，藉由該過程該浴包括兩種或兩種以上鹼性鹽或係混合之鹼性鹽浴或多個（例如，2或更多個）離子交換過程。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品可以沿著CT區域（在第3圖中327）之應力輪廓之形狀來描述。例如，在一些實施例中，沿著CT區域（其中應力係張力）之應力輪廓可由等式近似表示。在一些實施例中，沿著CT區域之應力輪廓可由等式(1)近似表示： 應力(x)=MaxCT-(((MaxCT•(n+1))/0.5n )•|(x/t)-0.5|n )   (1) 在等式(1)中，應力(x)係於位置x之應力值。此處應力係正的（張力）。MaxCT係以MPa計作為正值之最大中心張力。值x係具有從0至t之範圍的以微米計沿著厚度(t)之位置；x=0係一個表面（在第3圖中，302），x=0.5t係基於玻璃的製品之中心，應力(x)=MaxCT，並且x=t係相對表面（在第3圖中，304）。用於等式(1)之MaxCT可在從約50 MPa至約80 MPa（例如，從約60 MPa至約80 MPa、從約70 MPa至約80 MPa、從約50 MPa至約75 MPa、從約50 MPa至約70 MPa、或從約50 MPa至約65 MPa）之範圍中，以及n係從1.5至5（例如，2至4、2至3或1.8至2.2）之擬合參數，藉以n=2可提供拋物線應力輪廓，與n=2偏差之指數提供具有近拋物線應力輪廓之應力輪廓。
在一些實施例中，應力輪廓可藉由熱處理修改。在此等實施例中，該熱處理可在任何離子交換過程之前、在離子交換過程之間、或在全部離子交換過程之後發生。在一些實施例中，該熱處理可降低於表面處或在表面附近應力輪廓之斜率。在一些實施例中，其中於表面處期望更陡峭或更大之斜率，在熱處理後可採用離子交換過程來提供「尖峰」或增加於表面處或在表面附近之應力輪廓之斜率。
在一或更多個實施例中，歸因於沿著厚度之一部分（例如沿著約10微米、100微米之厚度段、或完整厚度）變化的金屬氧化物（等）之非零濃度，產生應力輪廓312（及/或估計之應力輪廓340）。濃度變化本文可稱為梯度。在一些實施例中，金屬氧化物的此濃度非零並且沿著從約0•t 至約0.3•t 之厚度範圍變化。在一些實施例中，金屬氧化物濃度係非零並且沿著從約0•t 至約0.35•t 、從約0•t 至約0.4•t 、從約0•t 之約0.45•t 或從約0•t 至約0.48•t 之厚度範圍變化。金屬氧化物可描述為在基於玻璃的製品中產生應力。濃度變化可沿著上文提及之厚度範圍持續。濃度變化可包括沿著約100微米之厚度段約0.2 mol%的金屬氧化物濃度改變。此變化可藉由在此項技術中已知之方法（包括微探針）量測，如實例1所示。濃度非零且沿著厚度之一部分變化的金屬氧化物可描述為在基於玻璃的製品中產生應力。
濃度變化可沿著上文提及之厚度範圍持續。在一些實施例中，濃度變化可沿著在從約10微米至約30微米之範圍中的厚度段持續。在一些實施例中，金屬氧化物濃度從第一表面降低至於第一表面與第二表面間之點的一值並從該值增加至第二表面。
金屬氧化物濃度可包括超過一種金屬氧化物（例如，Na2 O與K2 O之組合）。在一些實施例中，在採用兩種金屬氧化物及其中離子半徑彼此不同的情況下，於淺深度具有較大半徑之離子濃度大於具有較小半徑之離子濃度，而於較深深度，具有較小半徑之離子的濃度大於具有較大半徑之離子的濃度。例如，在含單個Na- 及K- 之浴係用於離子交換過程的情況下，於較淺深度在基於玻璃的製品中K+ 離子濃度大於Na+ 濃度，而於較深深度Na+ 濃度大於K+ 離子濃度。此係部分歸因於離子大小。在此等基於玻璃的製品中，歸因於在表面處或在表面附近較大離子（亦即，K+ 離子）之較大量，於表面處或在表面附近之區域包含較大CS。此較大CS可藉由於表面處或在表面附近具有較陡斜率（亦即，於表面處在應力輪廓中之尖峰）的應力輪廓呈現。
一或更多種金屬氧化物濃度梯度或變化係藉由化學增強基於玻璃的基板產生，如本文先前描述，其中在基於玻璃的基板中複數個第一種金屬離子與複數個第二種金屬離子交換。第一種離子可係鋰、鈉、鉀、及銣之離子。第二種金屬離子可係鈉、鉀、銣及銫之一之離子，前提係第二種鹼金屬離子具有大於第一種鹼金屬離子之離子半徑的離子半徑。第二種金屬離子作為其氧化物（例如，Na2 O、K2 O、Rb2 O、Cs2 O或其組合）存在於基於玻璃的基板中。
在一或更多個實施例中，金屬氧化物濃度梯度穿過包括CT層327之基於玻璃的製品之厚度t 之主要部分或全部厚度t 延伸。在一或更多個實施例中，金屬氧化物濃度在CT層327中係約0.5 mol%或更大。在一些實施例中，金屬氧化物濃度沿著基於玻璃的製品之整個厚度可係約0.5 mol%或更大（例如，約1 mol%或更大），並且於第一表面302及/或第二表面304最大，並且基本上恆定降低至於第一表面302與第二表面304間之一點的一值。於該點，金屬氧化物濃度沿著整個厚度t 係最小；然而該濃度於該點亦係非零。換言之，該特定金屬氧化物之非零濃度沿著厚度t 之主要部分（如本文所述）或整個厚度t 延伸。在一些實施例中，在特定金屬氧化物中最低濃度係在CT層327中。在基於玻璃的製品中特定金屬氧化物之總濃度可係在從約1 mol%至約20 mol%之範圍中。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品包括第一金屬氧化物濃度及第二金屬氧化物濃度，使得沿著從約0t至約0.5t之第一厚度範圍的第一金屬氧化物濃度係在從約0 mol%至約15 mol%之範圍中，並且來自約0微米至約25微米（或從約0微米至約12微米）之第二厚度範圍的第二金屬氧化物濃度係在從約0 mol%至約10 mol%之範圍中；然而，沿著基於玻璃的製品之主要部分或整個厚度的第一金屬氧化物及第二金屬氧化物之一者或兩者之濃度係非零。該基於玻璃的製品可包括可選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。
該金屬氧化物濃度可由在經改質以包括此金屬氧化物濃度梯度之前在基於玻璃的製品中金屬氧化物之基線量決定。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品可以它們如何斷裂及由此斷裂產生之碎片來描述。在一或更多個實施例中，當斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為2或更多個碎片每平方吋（或每6.4516平方公分）之基於玻璃的製品（在斷裂前），其中使用之樣本大小係5.08 cm乘以5.08 cm（2吋乘以2吋）平方。在一些情形中，該基於玻璃的製品斷裂為3或更多個、4或更多個、5或更多個、或10或更多個碎片每平方吋（或每6.4516平方公分）之基於玻璃的製品（在斷裂前），其中使用之樣本大小係5.08 cm乘以5.08 cm（2吋乘以2吋）平方。在一些情況下，當斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為碎片，使得50%或更多之碎片具有小於5%、小於2%、或小於1%之基於玻璃的製品之表面面積（在斷裂前）的表面面積。在一些實施例中，當斷裂時，該基於玻璃的製品斷裂為碎片，使得90%或更多或甚至100%之碎片具有小於5%、小於2%、或小於1%之基於玻璃的製品之表面面積（在斷裂前）的表面面積。
在一或更多個實施例中，在化學增強該基於玻璃的製品之後，所得基於玻璃的製品之應力輪廓317（及估計之應力輪廓340）提供改良之耐斷裂性。例如，在一些實施例中，在斷裂時，該基於玻璃的製品包含具有小於或等於約0.2•t （例如，1.8•t 、1.6•t 、1.5•t 、1.4•t 、1.2•t 或1•t 或更小）的平均最長橫截面尺寸的碎片。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品可呈現約0.7 MPa•m1/2 或更大之斷裂韌性(K1C )。在一些情形中，斷裂韌性可係約0.8 MPa•m1/2 或更大，或約0.9 MPa•m1/2 或更大。在一些實施例中，斷裂韌性可在從約0.7 MPa•m1/2 至約1 MPa•m1/2 之範圍中。在本揭示中敘述之斷裂韌性值(K1C )指由鋸齒形缺口短棒(chevron notched short bar; CNSB)方法量測之值，該方法揭示於Reddy, K.P.R.等人，「Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens」，J. Am. Ceram.Soc., 71 [6]，C-310-C-313 (1988)，區別在於Y*m 使用Bubsey, R.T.等人，「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, 第1-30頁（1992年10月）之等式5計算。
在一些實施例中，該基板亦可表徵為具有從約500 HVN至約800 HVN之硬度，如於200 g之載荷由維氏(Vickers)硬度試驗量測。
本文所述之基於玻璃的製品可呈現在從大於0 J/m2 至約20 J/m2 之範圍中的儲存拉伸能量。在一些情況下，儲存拉伸能量可在從約1 J/m2 至約20 J/m2 、從約2 J/m2 至約20 J/m2 、從約3 J/m2 至約20 J/m2 、從約4 J/m2 至約20 J/m2 、從約1 J/m2 至約19 J/m2 、從約1 J/m2 至約18 J/m2 、從約1 J/m2 至約16 J/m2 、從約4 J/m2 至約20 J/m2 、或從約4 J/m2 至約18 J/m2 之範圍中。儲存拉伸能量在下列等式(2)中計算： 儲存拉伸能量
Figure 02_image001
其中υ係帕松比(Poisson’s ratio)，E係楊氏模數（以MPa計），σ係應力（以MPa計）及積分係僅跨拉伸區域之厚度（以微米計）來計算。
本文所述之基於玻璃的製品一般具有小於約80 GPa之彈性模數或楊氏模數。基於玻璃的製品之組合物固有之彈性模數可將非固有性質之所需高剛性提供至由其產生之最終基於玻璃的製品。出於簡明目的，除非明確指出特定類型之彈性模數量測，本文所述之彈性模數將係材料之楊氏模數，而非，例如，剪切模數、主體模數、帕松比、及類似者。
在一些實施例中，該基於玻璃的製品包含實現經由可提供高精確度表面光滑度之下拉技術（例如，熔合拉製、狹槽拉製、或其他類似方法）形成基於玻璃的製品之高液相線黏度。如本文所使用，術語「液相線黏度」指於液相線溫度熔融玻璃之黏度，其中術語「液相線溫度」指隨著熔融玻璃從熔融溫度冷卻首先出現結晶之溫度（或隨著溫度從室溫增加最後結晶融化掉之溫度）。液相線黏度藉由下列方法決定。首先玻璃之液相線溫度根據標題為「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」的ASTM C829-81 (2015)量測。接著，於液相線溫度玻璃之黏度根據標題為「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」的ASTM C965-96(2012)量測。一般而言，本文所述之基於玻璃的製品（或用於形成此等製品的組合物），約100千泊(kP)或更大之液相線黏度。在較高液相線黏度係為下拉可加工性所需的情況中，該基於玻璃的製品（或用於形成此等製品的組合物）呈現200 kP或更大（例如，約600 kP或更大）之液相線黏度。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品呈現在從約4 N至約7 N、從約4.5 N至約7 N、從約5 N至約7 N、從約4 N至約6.5 N、從約4 N至約6 N、或從約5 N至約6 N之範圍中的羅普側向破裂刮痕閾值(Knoop Lateral Cracking Scratch Threshold)。如本文所使用，羅普刮痕側向破裂閾值係側向破裂之開始（在5個壓痕事件之3或更多個中），該側向破裂延伸了使用羅普壓痕計形成的微延展刮痕凹槽寬度之等於或大於2倍。在一些實施例中，羅普側向破裂刮痕閾值可在從約10至約16牛頓之範圍中。如本文所使用，羅普刮痕側向破裂閾值係側向破裂之開始（在5個刮痕事件之3或更多個中）。執行一系列增加之恆定載荷刮痕（每載荷最小3個，但每載荷更多個可用於增加信賴水準）以識別羅普刮痕閾值。在羅普刮痕側向破裂閾值試驗中，針對各個載荷，玻璃基板及/或製品之樣本係在10 mm之長度上並以0.25 mm/s之速度由羅普壓痕計刮痕。羅普刮痕閾值範圍可藉由比較試驗樣品與下列3種破損模式之一來決定：1)超過凹槽寬度兩倍之持續側向表面裂隙，2)破壞包含在該凹槽中，但存在小於凹槽寬度兩倍之側向表面裂隙並且存在肉眼可見之破壞，或3)存在大於凹槽寬度兩倍之大的子表面側向裂隙及/或於刮痕之頂點存在中間裂隙。刮痕閾值隨後係最高載荷，於此載荷破損不在5個事件之3或更多個中發生。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品呈現在從約10 kgf或更大、約12 kgf或更大、或約15 kgf或更大之範圍中的維氏壓痕斷裂閾值(Vickers Indentation Fracture Threshold)。如本文所使用，壓痕斷裂閾值（或維氏裂隙開始閾值）藉由維氏壓痕計來量測。維氏壓痕斷裂閾值係玻璃之耐壓痕破壞性之量測。試驗涉及使用在面間具有136°角之基於正方形的錐體金剛石壓痕計（稱為維氏壓痕計）。維氏壓痕計係與用於標準微硬度試驗之壓痕計（參考ASTM-E384-11）相同。五個樣品中最小者經選擇以表示所關注之玻璃類型及/或譜系。針對各個樣品，將多組之五個壓痕引入樣品表面。各組之五個壓痕於給定載荷引入，其中各個獨立壓痕由5 mm之最小值分開並且不比5 mm更接近樣品邊緣。50 kg/分鐘的壓痕計裝載/卸載之速率係用於≥2 kg之試驗載荷。針對＜2 kg之試驗載荷，使用5 kg/分鐘之速率。採用於目標載荷之10秒停留（亦即，保持）時間。在停留期間機器維持載荷控制。在至少12小時之一段時間後，在反射光下使用複合顯微鏡於500X放大率檢查壓痕。隨後針對各個壓痕注意到存在或缺乏中間/徑向裂隙或樣品斷裂。注意到不認為側向裂隙之形成指示呈現閾值行為，由於針對此試驗，形成中間/徑向裂隙或樣品斷裂係所關注的。樣品閾值定義為最低連續壓痕載荷之中點，其支撐大於50%之滿足閾值的獨立壓痕。例如，若在獨立樣品中，5分之2(40%)之於5 kg載荷引起之壓痕具有過大閾值，且5分之3(60%)之於6 kg載荷引起之壓痕具有過大閾值，則樣品閾值應定義為5與6 kg之中點，或5.5 kg。樣本平均閾值定義為全部獨立樣品閾值之算術平均值。連同該平均值一起，針對各個樣本記錄全部樣品中點之範圍（最低值至最高值）。將試驗前、試驗及試驗後環境控制為23±2℃及50±5%RH以最小化玻璃樣品之疲勞（應力腐蝕）行為變化。應注意，當首次試驗不熟悉組合物或譜系時，所需壓痕載荷及支撐增量係藉由執行「反覆運算搜索」來決定。一旦熟悉該樣本之效能，將來試驗可藉由僅試驗在期望閾值附近之彼等載荷簡化，並且隨後若必須僅「填充」額外壓痕載荷。
在一或更多個實施例中，當經受研磨之環對環(abraded ring-on-ring; AROR)試驗時，該基於玻璃的製品呈現改良之表面強度。材料強度定義為發生斷裂之應力。AROR試驗係用於試驗平坦玻璃樣品之表面強度的量度，並且標題為「Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature」的ASTM C1499-09(2013)充當本文所述之AROR試驗方法論之基礎。ASTM C1499-09之內容全文以引用方式併入本文。在一個實施例中，在環對環試驗之前利用90號砂礫碳化矽(SiC)粒子研磨該玻璃樣本，使用描述於標題為「abrasion Procedures」之ASTM C158-02(2012)之附錄A2（標題為「Standard Test Methods for Strength of Glass by Flexure (Determination of Modulus ofRupture)」）之方法及設備將該碳化矽粒子傳遞至玻璃樣本。ASTM C158-02之內容及附錄2之內容特定言之其全文以引用方式併入本文。
在環對環試驗之前，基於玻璃的製品之表面如ASTM C158-02, 附錄2所述研磨，以使用ASTM C158-02之第A2.1圖所示之設備歸一化及/或控制樣本之表面缺陷條件。通常使用304 kPa(44 psi)之空氣壓力於15 psi之載荷將研磨材料噴砂在基於玻璃的製品之表面110上；儘管在以下實例中，於其他載荷（例如，25 psi或45 psi）將研磨材料噴砂至表面110上。在建立空氣流動之後，將5 cm3 之研磨材料倒入漏斗中並在引入研磨材料之後噴砂樣本5秒。
針對AROR試驗，如第4圖所示具有至少一個研磨表面410之基於玻璃的製品置於不同大小之兩個同心環之間以決定等雙軸撓曲強度（亦即，當在兩個同心環間經受撓曲時材料能夠保持之最大應力），亦如第4圖所示。在AROR配置400中，研磨之基於玻璃的製品410係由具有直徑D2之支撐環420來支撐。力F係藉由具有直徑D1之裝載環430由載荷單元（未圖示）施加至基於玻璃的製品之表面。
裝載環與支撐環之直徑比D1/D2可在從約0.2至約0.5之範圍中。在一些實施例中，D1/D2係約0.5。裝載環130與支撐環120應同心對準以在0.5%之支撐環直徑D2中。於在選擇範圍中之任何載荷，用於試驗之載荷單元應精確在±1%中。在一些實施例中，於23±2℃之溫度及40±10%之相對濕度進行試驗。
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係基於玻璃的製品410之厚度。裝載環430與支撐環420通常由硬化鋼製成，具有硬度HRc＞40。AROR夾具係市售。
針對AROR試驗之意欲破損機制係觀察源自在裝載環430中之表面430a的基於玻璃的製品410之斷裂。在此區域外-亦即，在裝載環430與支撐環420之間-出現之破損從資料分析中忽略。然而，歸因於基於玻璃的製品410之薄度及高強度，有時觀察到超過1/2樣品厚度h之大偏轉。由此通常觀察到源自裝載環430下方之高百分數之破損。在不具備環內部及環下方應力發展（經由應變計分析收集）及在各個樣品中破損來源之知識的情況下，不可精確計算應力。AROR試驗由此關注於於作為量測應答之峰值破損載荷。
基於玻璃的製品之強度取決於存在表面裂紋。然而，由於玻璃強度實際上係統計的，不可精確預測存在給定大小之裂紋的可能性。機率分佈可由此一般用作獲得之資料的統計表示。
在一些實施例中，本文所述之基於玻璃的製品具有如由使用25 psi或甚至45 psi之載荷來研磨該表面之AROR試驗決定的20 kgf或更大並且直至約30 kgf之表面或等雙軸撓曲強度。在其他實施例中，表面強度係25 kgf或更大，且在另外實施例中，表面強度係30 kgf或更大。
在一些實施例中，本文所述之基於玻璃的製品可以砂紙倒球(inverted ball on sandpaper; IBoS)試驗之效能來描述。IBoS試驗係動態組件級試驗，其模擬歸因於破壞引入加上通常出現在用於行動或手持電子裝置之基於玻璃的製品中之彎曲的破損之主要機制，如在第27A圖中示意性圖示。在該領域中，破壞引入（在第27A圖中a）發生在基於玻璃的製品之頂表面上。斷裂在基於玻璃的製品之頂表面上開始並且破壞穿透基於玻璃的製品（在第27A圖中b）或斷裂從在頂表面上之彎曲或從基於玻璃的製品之內部傳播（在第27A圖中c）。IBoS試驗經設計以同時將破壞引入玻璃表面及在動態載荷下施加彎曲。在一些情況下，當其包括壓縮應力而相同基於玻璃的製品不包括壓縮應力時，基於玻璃的製品呈現改良之墜落效能。
IBoS試驗設備在第27B圖中示意性圖示。設備500包括試驗臺510及球530。球530係剛性或堅硬球，諸如，例如，不銹鋼球、或類似者。在一個實施例中，球530係具有10 mm直徑之4.2公克不銹鋼球。球530從預定高度h 直接墜落到基於玻璃的製品樣本518上。試驗臺510包括固體基座512，其包含堅硬、剛性材料諸如花崗岩或類似者。將具有位於表面上之研磨材料的片材514放置在固體基座512之上表面上使得具有研磨材料之表面朝上。在一些實施例中，片材514係具有30號砂礫表面，且在其他實施例中，片材514係具有180號砂礫表面之砂紙。藉由樣本固定器515將基於玻璃的製品樣本518適當固定在片材514上方，使得在基於玻璃的製品樣本518與片材514間存在空氣隙516。在片材514與基於玻璃的製品樣本518間的空氣隙516允許基於玻璃的製品樣本518在由球530碰撞時彎曲並且至片材514之研磨表面上。在一個實施例中，基於玻璃的製品樣本218跨全部拐角夾緊以保持彎曲僅含於球碰撞之點並確保重複性。在一些實施例中，樣本固定器514及試驗臺510經調節以適應直至約2 mm之樣本厚度。空氣隙516係在從約50 µm至約100 µm之範圍中。空氣隙516經調節以針對材料剛性（楊氏模數，Emod）之差異調整，但亦包括彈性模數及樣本厚度。膠帶520可用於覆蓋基於玻璃的製品樣本之上表面以在球530碰撞時基於玻璃的製品樣本518之斷裂事件中收集碎片。
各種材料可用作研磨表面。在一個特定實施例中，研磨表面係砂紙，諸如碳化矽或氧化鋁砂紙、工程砂紙、或具有可比較硬度及/或銳度之熟習該項技術者已知之任何研磨材料。在一些實施例中，可使用具有30號砂礫之砂紙，由於其具有與混凝土或瀝青相比更穩定之表面構型及產生所需水準之樣品表面破壞的粒度(particle size)及銳度。
在一個態樣中，使用上文所述之設備500進行IBoS試驗之方法600在第28圖中圖示。在步驟610中，將基於玻璃的製品樣本（在第36圖中218）置於先前描述並在樣本固定器515中固定的試驗臺510中，使得在基於玻璃的製品樣本518與具有研磨表面之片材514間形成空氣隙516。方法600假設已將具有研磨表面之片材514置於試驗臺510中。然而，在一些實施例中，該方法可包括將片材514置於試驗臺510中使得具有研磨材料之表面朝上。在一些實施例中（步驟610a），在將基於玻璃的製品樣本518固定在樣本固定器510中之前，將膠帶520施加至基於玻璃的製品樣板518之上表面。
在步驟520中，預定質量及大小之堅硬球530從預定高度h 墜落到基於玻璃的製品樣本518之上表面上，使得球530在近似於上表面之中心（亦即，在中心之1 mm內、或3 mm內、或5 mm內、或10 mm內）碰撞該上表面（或附著至該上表面的膠帶520）。在步驟520碰撞之後，決定對基於玻璃的製品樣本518之破壞程度（步驟630）。如上文先前所述，在本文中，術語「斷裂」意謂當基板墜落或由物體碰撞時，裂隙跨基板之整個厚度及/或整個表面傳播。
在方法600中，具有研磨表面之片材518可在各次墜落之後經替代以避免在重複使用其他類型（例如，混凝土或瀝青）之墜落試驗表面時已觀察到的「老化」影響。
各預定之墜落高度h 及增量通常用於方法600中。該試驗可例如採用最小墜落高度來開始（例如，約10至20 cm）。該高度可隨後針對連續墜落增加了設定增量或可變增量。一旦基於玻璃的製品樣本518破壞或斷裂（步驟631），在方法600中描述之試驗停止。或者，若墜落高度h 達到最大墜落高度（例如，約100 cm）而無斷裂，方法300之墜落試驗亦可停止，或步驟520可於最大高度重複直至斷裂發生。
在一些實施例中，方法600之IBoS試驗於各個預定高度h 在各個基於玻璃的製品樣本518上僅執行一次。然而，在其他實施例中，各個樣本可於各個高度經多個試驗。
若基於玻璃的製品樣本518之斷裂已經發生（在第28圖中步驟631），根據方法600之IBoS試驗結束（步驟640）。若未觀察到於預定墜落高度由球墜落導致之斷裂（步驟632），則墜落高度增加了預定增量（步驟634）-諸如，例如5、10、或20 cm-且重複步驟620及步驟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，根據方法600之試驗結束。
當經歷上文所述之砂紙倒球(inverted ball on sandpaper; IBoS)試驗時，當球從100 cm之高度墜落到玻璃表面上時，本文所述之基於玻璃的製品之實施例具有約60%或更多之存活率。例如，當五分之三相同（或幾乎相同）之樣本（亦即，具有近似相同組合物，且當增強時，近似相同壓縮應力及壓縮深度或壓縮應力層深度，如本文所述）經受得住IBoS墜落試驗而不在從規定高度墜落（本文100 cm）時斷裂，基於玻璃的製品描述為當從給定高度墜落時具有60%存活率。在其他實施例中，在經增強之基於玻璃的製品之100 cm IBoS試驗中的存活率係約70%或更大，在其他實施例中，存活率係約80%或更多，並且在另外實施例中，存活率係約90%或更大。在其他實施例中，在IBoS試驗中從100 cm高度墜落之增強之基於玻璃的製品之存活率係約60%或更多，在其他實施例中，存活率係約70%或更多，在另外實施例中，存活率係約80%或更多，並且在其他實施例中，存活率係約90%或更多。在一或更多個實施例中，在IBoS試驗中從150 cm高度墜落之增強之基於玻璃的製品之存活率係約60%或更多，在其他實施例中，存活率係約70%或更多，在另外實施例中，存活率係約80%或更多，並且在其他實施例中，存活率係約90%或更多。
為了使用IBoS試驗方法及上文所述之設備決定當從預定高度墜落時基於玻璃的製品之存活率，測試基於玻璃的製品之至少五個相同（或幾乎相同）之樣本（亦即，具有近似相同之組成，並且若增強，近似相同之壓縮應力及壓縮深度或層深度），儘管較大數量（例如，10個、20個、30個、等等）之樣本可經測試以提升試驗結果之信賴水準。各個樣本從預定高度（例如，100 cm或150 cm）墜落一次或替代地從逐漸變高之高度墜落而無斷裂直至達到預定高度，並視覺（亦即，利用肉眼）檢查斷裂證據（裂隙形成及跨樣本之整個厚度及/或整個表面之傳播）。若從預定高度墜落之後未觀察到斷裂，則樣本被認為係已「經受住」該墜落試驗，且若當樣本從小於或等於預定高度之高度墜落時觀察到斷裂，則樣本被認為已「破損」（或「未經受住」）。存活率係決定為經受住墜落試驗之樣本群體之百分數。例如，若當從預定高度墜落時一組10個樣本中之7個樣本不斷裂，則玻璃之存活率應係70%。
現參看第29圖至第33圖，圖示用於交替碰撞測試脆性基板之設備1100之實施例；此設備用於對樣本主表面及樣本邊緣兩者進行「碰撞閾值測試」。設備1100包含擺1102，該擺包括附接至樞軸1106之吊錘1104。在擺上的吊錘係從樞軸懸掛下來並藉由臂連接至樞軸的重量。因此，在附圖中圖示之吊錘1104係藉由臂1108連接至樞軸1106，該臂可以條帶、或桿或複數個桿（諸如圖示之兩個桿）之形式。如第33圖最佳圖示，吊錘1104具有如虛線圖示之平衡位置1105使得角度β係零。換言之，臂1108不處於提升之位置。
吊錘1104包括用於接受脆性基板之基底1110。如第34圖更詳細地圖示，用於接受脆性基板1112之基底1110具有兩個末端1114、1116、內表面1113及外表面1115。基底1110具有第一末端1120及第二末端1122，且彎曲表面1124限定在第一末端1120與第二末端1122間的曲率半徑。用於基底1110之適宜材料係金屬。彎曲表面1124具有頂點1125。
根據一或更多個實施例之設備1100進一步包括第一夾具1130及第二夾具1132以固定脆性基板1112之兩個末端1114、1116並施加力以關於彎曲之表面1124彎曲脆性基板1112並且使該脆性基板與曲率半徑一致。藉由彎曲脆性基板1112，脆性基板具有與彎曲表面1124之頂點1125一致的頂點1127。在一或更多個特定實施例中，彎曲表面1124及脆性基板1112之曲率可係固定半徑或複合半徑。第一夾具1130及第二夾具1132各者係夾子，如第34圖所示之鉸接夾子。
設備1100進一步包括粗糙表面，其係具有置於與基板1112之外表面1115（或拐角3501、3503、等等，如第35圖所示）相接觸的研磨表面之研磨片材。研磨片材係藉由雙面帶附接至（下文所述之碰撞物體1140之）碰撞表面1150，其中研磨片材之研磨表面朝向其上安裝基板1112的彎曲表面1124。一種適宜研磨片材係Indasa Rhynowet® Plus Line P180號砂礫砂紙。根據一或更多個實施例之砂紙經切割為25 mm正方形片，且若該等片在切割過程期間彎曲，則將砂紙平坦化。
設備1100進一步包括碰撞物體1140，碰撞物體1140經放置使得當吊錘1104從與平衡位置1105大於零之角度β的位置釋放時，吊錘1104之彎曲表面1124（或安裝在彎曲表面1124上之基板1112）接觸碰撞物體1140之碰撞表面1150（或位於碰撞表面1150上之研磨片材之研磨側）。在圖示之實施例中，碰撞物體1140係附接至平臺1142的L型支架，且碰撞物體1140藉由螺釘1144附接至平臺1142。碰撞物體1140亦可藉由任何其他適宜機制（諸如螺栓、鉚釘、夾子、等等）附接。平臺1142包括制動件(stopper)1146，其允許設備1100固定於工作臺1148之末端。在圖示之實施例中，碰撞物體1140經固定並且當吊錘1104於碰撞表面1150接觸碰撞物體1140時不移動。碰撞表面1150可係如在第32圖中最佳所見在x-y平面中在狹槽1152內可移動的分離元件。或者，碰撞表面1150不需要相對於碰撞物體1140移動。在一或更多個實施例中，吊錘1104及基底1110經尺寸化及形狀化使得當將脆性基板附接至基底1110時及當吊錘1104從與平衡位置1105大於零之角度β之位置釋放時，脆性基板1112經歷彎曲半徑及碰撞力，該彎曲半徑及碰撞力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墜落到地面上時，行動電話或平板裝置之化學增強之蓋玻璃之彎曲半徑。
在一或更多個實施例中，在基底1110上彎曲表面1124之曲率半徑經選擇以當基板圍繞彎曲表面1124彎曲時提供100 MPa之彎曲張力使得張力係獲自彎曲基板之應力的外部施加之張力。因此，當彎曲該基板時，張力係於脆性基板之頂點1125。根據一或更多個實施例，曲率半徑係在0.25 m與1.5 m之範圍中，例如，在0.5 m與1 m之範圍中。
在一或更多個實施例中，針對行動電話或平板，第一夾具1130及第二夾具1132於蓋玻璃長度之距離間隔開。在特定實施例中，第一夾具1130及第二夾具1132於在50 mm與500 mm之範圍中的距離間隔開。
本揭示之另一態樣涉及一種碰撞測試脆性片材之方法，該表面碰撞閾值試驗方法包含： 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；以及使用擺於頂點利用碰撞物體碰撞該彎曲片材。在一個實施例中，彎曲片材附接至擺吊錘。在一個實施例中，放置附接至擺吊錘之彎曲片材使得碰撞物體接觸接觸表面之頂點。在一或更多個實施例中，脆性片材係玻璃且曲率半徑係在模擬當該行動電話或平板裝置由行動電話或平板裝置之使用者墜落到地面上時行動電話或平板裝置之化學或熱增強之蓋玻璃之彎曲半徑的範圍中，其中墜落事件係使得裝置邊緣首先接觸地面（與首先墜落面相反，其中該裝置一般在一方向中撞擊地面使得接觸表面一般平行於地面）。測試基於玻璃的製品之至少五個相同（或幾乎相同）樣本（亦即，具有近似相同之組成，且若增強，近似相同之壓縮應力及壓縮深度或層深度），儘管較大數量（例如，10個、20個、30個、等等）之樣本可經測試以提升試驗結果之信賴水準。
在一或更多個實施例中，將研磨片材置於碰撞表面1150之一位置上以在臂1108搖擺運動時接觸脆性片材之頂點。在一或更多個實施例中，利用雙面膠帶將脆性片材固定到碰撞物體。
另一實施例涉及一種碰撞測試脆性片材之方法，該方法包含：將脆性片材附接至擺吊錘以將接觸表面暴露在脆性片材上；以及利用附接至該擺吊錘的脆性片材移動該擺吊錘以導致接觸表面接觸碰撞物體。在一個實施例中，該方法包括彎曲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。在一個實施例中，放置附接至擺吊錘之彎曲片材使得碰撞物體接觸接觸表面之頂點。在一或更多個實施例中，該脆性片材係玻璃且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墜落到地面上時行動電話或平板裝置之化學或熱增強之蓋玻璃之彎曲半徑的範圍中，其中該墜落事件係使得裝置邊緣首先接觸地面（與首先墜落面相反，其中該裝置一般在一方向中撞擊地面使得接觸表面一般平行於地面）。在一些實施例中，在利用碰撞物體碰撞頂點之前將脆性片材固定至彎曲表面。
現參考第29圖及第30圖，該設備操作之特定不作限制細節包括在樞軸1106上之指針凹口1200，其可指示各種試驗位置1202，亦即，相對於平衡位置1105之角度β放置臂1108的位置及開始擺運動的位置。指針凹口1200實現與各種試驗位置1202對準，該等試驗位置可係任何適宜數量之試驗位置，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、及等等遞增地直至50或更多個。設備1100可進一步包括鎖，其可係螺母1204形式來關於其中心縱軸在所需旋轉方向中鎖住臂1108以利用碰撞物體1140之碰撞表面1150使基底1110成直角。
裝置1100模擬根據一或更多個實施例的實際手機墜落事件。意外碰撞能量
Figure 02_image003
及平均碰撞力
Figure 02_image004
係由下列等式提供
Figure 02_image005
其中，
Figure 02_image006
=擺1102（包括搖擺臂1108、吊錘1104、及基底1110）之質量，
Figure 02_image007
=臂長度，
Figure 02_image008
=自由落體加速度，
Figure 02_image009
係初始碰撞速度（亦即，於玻璃首先接觸碰撞物體1140之碰撞表面1150之點的速度），及
Figure 02_image010
係最終碰撞速度（亦即，玻璃離開碰撞物體1140之碰撞表面1150的速度，或換言之於玻璃首先從碰撞物體1140之碰撞表面1150分離之點的速度），以及
Figure 02_image011
=接觸交互時間（亦即，玻璃與碰撞物體1140之碰撞表面1150接觸的時間）。接觸交互時間係由高速視訊照相機量測，藉由觀察在玻璃與碰撞表面1150接觸期間的幀數，並乘以高速視訊照相機每單位時間截取之幀數。平均力等式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。當搖擺臂之質量及長度係已知時，將角度β設定至選擇位置，碰撞力可計算並用於模擬當從特定高度墜落時對裝置之碰撞。例如，當從1公尺高墜落時在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800N。使用該質量、臂長度及角度β，此力可使用第29圖至第34圖所示之設備1100複製。
或者，如第35圖所示，根據邊緣碰撞閾值試驗，吊錘1104可經重新放置使得基板1112之邊緣可由碰撞物體碰撞。在此情形中，碰撞物體1140之碰撞表面1150未提升，而僅係朝向吊錘1140之碰撞物體1140的平面部分。在此方向中，基板1112之拐角3501以與上文所述相同之方式與研磨片材附接之碰撞物體1140接觸。因此，此方向模擬電子裝置以其邊緣墜落使得隨後以與上文闡述相似之方式決定基板邊緣能夠承受之碰撞能量。在邊緣測試之情形中，基板1112於各個拐角僅測試一次，並且經測試使得基板邊緣之頂部構成與碰撞物體1140碰撞之點。首先測試拐角3501，並隨後於逐漸變高之擺高度測試相對拐角3503。於樣本上相同位置進行不超過一個碰撞試驗以避免累積破壞引入。測試基於玻璃的製品之至少五個相同（或幾乎相同）樣本（亦即，具有近似相同之組成，並且，若增強，近似相同之壓縮應力及壓縮深度或層深度），儘管較大數量（例如，10個、20個、30個、等等）之樣本可經測試以提升試驗結果之信賴水準。
本文所述之基於玻璃的製品可係透明的。在一或更多個中，該基於玻璃的製品可具有約1毫米或更小之厚度並且在從約380 nm至約780 nm範圍中的波長上呈現約88%或更大之透射率。
該基於玻璃的製品亦可呈現基本上白色。例如，該基於玻璃的製品可在CIE照明體F02下呈現CIELAB顏色空間坐標，該坐標為約88及更大的L*值，在從約-3至約+3之範圍中的a*值，及在從約-6至約+6之範圍中的b*值。
基板選擇不受特別限制。在一些實例中，該基於玻璃的製品可描述為具有用於離子交換之高陽離子擴散率。在一或更多個實施例中，該玻璃或玻璃陶瓷具有快速離子交換能力，亦即，其中擴散率大於500 µm2 /hr，或可表徵為於460℃大於450 µm2 /小時。
於某些溫度，使用等式(4)計算擴散率： 擴散率=DOL^2/5.6*T (4) 其中DOL係離子交換層深度且T係達到該DOL所耗的IOX時間。
該基於玻璃的製品可包括非晶基板、結晶基板或其組合（例如，玻璃陶瓷基板）。在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品基板（在如本文所述之化學增強之前）可包括玻璃組合物，該玻璃組合物以莫耳百分數(mole%)計包括：在從約40至約80之範圍中的SiO2 、在從約10至約30之範圍中的Al2 O3 、在從約0至約10之範圍中的B2 O3 、在從約0至約20之範圍中的R2 O、及在從約0至約15之範圍中的RO。在一些情況下，該組合物可包括在從約0 mol%至約5 mol%之範圍中的ZrO2 及在從約0至約15 mol%之範圍中的P2 O5 之任一者或兩者。可存在從約0 mol%至約2 mol%的TiO2 。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括以mol%計在從約45至約80、從約45至約75、從約45至約70、從約45至約65、從約45至約60、從約45至約65、從約45至約65、從約50至約70、從約55至約70、從約60至約70、從約70至約75、從約70至約72、或從約50至約65之範圍中之量的SiO2 。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括以mol%計在從約5至約28、從約5至約26、從約5至約25、從約5至約24、從約5至約22、從約5至約20、從約6至約30、從約8至約30、從約10至約30、從約12至約30、從約14至約30、從約16至約30、從約18至約30、從約18至約28、或從約12至約15之範圍中之量的Al2 O3 。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括以mol%計在從約0至約8、從約0至約6、從約0至約4、從約0.1至約8、從約0.1至約6、從約0.1至約4、從約1至約10、從約2至約10、從約4至約10、從約2至約8、從約0.1至約5、或從約1至約3之範圍中之量的B2 O3 。在一些情況下，該玻璃組合物可基本上不含B2 O3 。如本文所使用，關於玻璃組合物之組分的用語「基本上不含」意謂，在最初配料或隨後離子交換期間未主動或有意將該組分添加至該玻璃組合物，而可作為雜質存在。例如，當該組分以小於約0.1001 mol%之量存在時，一玻璃可描述為基本上不含一組分。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括一或更多種鹼土金屬氧化物，諸如MgO、CaO 及ZnO。在一些實施例中，一或更多種鹼土金屬氧化物之總量可係非零量直至約15 mol%。在一或更多個特定實施例中，任一鹼土金屬氧化物之總量可係非零量直至約14 mol%、直至約12 mol%、直至約10 mol%、直至約8 mol%、直至約6 mol%、直至約4 mol%、直至約2 mol%、或直至約1.5 mol%。在一些實施例中，一或更多種鹼土金屬氧化物之總量（以mol%計）可在從約0.1至10、從約0.1至8、從約0.1至6、從約0.1至5、從約1至10、從約2至10、或從約2.5至8之範圍中。MgO之量可在從約0 mol%至約5 mol%（例如，從約2 mol%至約4 mol%、從約0.01至約2、或從約0.001至約1）之範圍中。ZnO之量可在從約0至約2 mol%（例如，從約1至約2）之範圍中。CaO之量可係從約0 mol%至約2 mol%。在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括MgO並且可基本上不含CaO及ZnO。在一個變化中，該玻璃組合物可包括CaO或ZnO之任一者並且可基本上不含MgO、CaO及ZnO之其他。在一或更多個特定實施例中，該玻璃組合物可僅包括MgO、CaO及ZnO之鹼土金屬氧化物之兩者並且可基本上不含該等鹼土金屬氧化物之第三者。
在該玻璃組合物中鹼金屬氧化物R2 O之總量（以mol%計）可在從約5至約20、從約5至約18、從約5至約16、從約5至約15、從約5至約14、從約5至約12、從約5至約10、從約5至約8、從約5至約20、從約6至約20、從約7至約20、從約8至約20、從約9至約20、從約10至約20、從約11至約20、從約12至約18、或從約14至約18之範圍中。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物包括在從約0 mol%至約18 mol%、從約0 mol%至約16 mol%或從約0 mol%至約14 mol%、從約0 mol%至約12 mol%、從約2 mol%至約18 mol%、從約4 mol%至約18 mol%、從約6 mol%至約18 mol%、從約8 mol%至約18 mol%、從約8 mol%至約14 mol%、從約8 mol%至約12 mol%、或從約10 mol%至約12 mol%之範圍中之量的Na2 O。在一些實施例中，該組合物可包括約4 mol%或更多之Na2 O。
在一些實施例中，Li2 O及Na2 O之量經控制至特定量或比以平衡形成能力與離子交換能力。例如，隨著Li2 O之量增加，液相線黏度可降低，因此防止使用一些形成方法；然而，此等玻璃組合物經離子交換至更深DOC水準，如本文所述。Na2 O之量可改質液相線黏度，但可抑制離子交換至更深DOC水準。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括以小於約5 mol%、小於約4 mol%、小於約3 mol%、小於約2 mol%、或小於約1 mol%之量的K2 O。在一或更多個替代實施例中，如本文所定義，該玻璃組合物可基本上不含K2 O。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括以約0 mol%至約18 mol%、從約0 mol%至約15 mol%或從約0 mol%至約10 mol%、從約0 mol%至約8 mol%、從約0 mol%至約6 mol%、從約0 mol%至約4 mol%或從約0 mol%至約2 mol%之量的Li2 O。在一些實施例中，該玻璃組合物可包括以約2 mol%至約10 mol%、從約4 mol%至約10 mol%、從約6 mol%至約10 mol%、或從約5 mol%至約8 mol%之量的Li2 O。在一或更多個替代實施例中，如本文所定義，該玻璃組合物可基本上不含Li2 O。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括Fe2 O3 。在此等實施例中，Fe2 O3 可以小於約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%及其間之全部範圍與子範圍之量存在。在一或更多個替代實施例中，如本文所定義，該玻璃組合物可基本上不含Fe2 O3 。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括ZrO2 。在此等實施例中，ZrO2 可以小於約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%及其間之全部範圍與子範圍之量存在。在一或更多個替代實施例中，如本文所定義，該玻璃組合物可基本上不含ZrO2 。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括在從約0 mol%至約10 mol%、從約0 mol%至約8 mol%、從約0 mol%至約6 mol%、從約0 mol%至約4 mol%、從約0.1 mol%至約10 mol%、從約0.1 mol%至約8 mol%、從約2 mol%至約8 mol%、從約2 mol%至約6 mol%或從約2 mol%至約4 mol%之範圍中的P2 O5 。在一些情況下，該玻璃組合物可基本上不含P2 O5 。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物可包括TiO2 。在此等實施例中，TiO2 可以小於約6 mol%、小於約4 mol%、小於約2 mol%、或小於約1 mol%之量存在。在一或更多個替代實施例中，如本文所定義，該玻璃組合物可基本上不含TiO2 。在一些實施例中，TiO2 以在從約0.1 mol%至約6 mol%、或從約0.1 mol%至約4 mol%之範圍中之量存在。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括各種組成關係。例如，該玻璃組合物可包括在從約0至約1、從約0至約0.5、從約0至約0.4、從約0.1至約0.5、或從約0.2至約0.4之範圍中的Li2 O量（以mol%計）與R2 O總量（以mol%計）之比。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括在從約0至約5（例如，從約0至約4、從約0至約3、從約0.1至約4、從約0.1至約3、從約0.1至約2或從約1至約2）之範圍中的在R2 O總量（以mol%計）與Al2 O3 量（以mol%計）間之差(R2 O-Al2 O3 )。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括在從約0至約5（例如，從約0至約4、從約0至約3、從約0.1至約4、從約0.1至約3、從約1至約3、或從約2至約3）之範圍中的在Rx O總量（以mol%計）與Al2 O3 量（以mol%計）間之差(Rx O-Al2 O3 )。
在一些實施例中，該玻璃組合物可包括在從約0至約5（例如，從約0至約4、從約0至約3、從約1至約4、從約1至約3、或從約1至約2）之範圍中的R2 O總量（以mol%計）與Al2 O3 量（以mol%計）之比(R2 O/Al2 O3 )。
在一或更多個實施例中，該玻璃組合物包括大於約15 mol%（例如，大於18 mol%、大於約20 mol%、或大於約23 mol%）的Al2 O3 與Na2 O之組合量。Al2 O3 與Na2 O之組合量可係直至並且包括約30 mol%、約32 mol%或約35 mol%。
一或更多個實施例之玻璃組合物可呈現在從約0至約2之範圍中的MgO量（以mol%計）與RO總量（以mol%計）之比。
在一些實施例中，玻璃組合物可基本上不含成核劑。典型成核劑之實例係TiO2 、ZrO2 及類似者。成核劑可以功能描述，亦即成核劑係可開始在玻璃中形成結晶的玻璃中成分。
在一些實施例中，用於玻璃基板之組合物可與0至2 mol%之至少一種澄清劑配料，該澄清劑選自包括Na2 SO4 、NaCl、NaF、NaBr、K2 SO4 、KCl、KF、KBr、及SnO2 之群組。根據一或更多個實施例之玻璃組合物可進一步包括在從約0至約2、從約0至約1、從約0.1至約2、從約0.1至約1、或從約1至約2之範圍中的SnO2 。本文所揭示之玻璃組合物可基本上不含As2 O3 及/或Sb2 O3 。
在一或更多個實施例中，該組合物可特別地包括62 mol%至75 mol%之SiO2 ；10.5 mol%至約17 mol%之Al2 O3 ；5 mol%至約13 mol%之Li2 O；0 mol%至約4 mol%之ZnO；0 mol%至約8 mol%之MgO；2 mol%至約5 mol%之TiO2 ；0 mol%至約4 mol%之B2 O3 ；0 mol%至約5 mol%之Na2 O；0 mol%至約4 mol%之K2 O；0 mol%至約2 mol%之ZrO2 ；0 mol%至約7 mol%之P2 O5 ；0 mol%至約0.3 mol%之Fe2 O3 ；0 mol%至約2 mol%之MnOx；以及0.05 mol%至約0.2 mol%之SnO2 。
在一或更多個實施例中，該組合物可包括67 mol%至約74 mol%之SiO2 ；11 mol%至約15 mol%之Al2 O3 ；5.5 mol%至約9 mol%之Li2 O；0.5 mol%至約2 mol%之ZnO；2 mol%至約4.5 mol%之MgO；3 mol%至約4.5 mol%之TiO2 ；0 mol%至約2.2 mol%之B2 O3 ；0 mol%至約1 mol%之Na2 O；0 mol%至約1 mol%之K2 O；0 mol%至約1 mol%之ZrO2 ；0 mol%至約4 mol%之P2 O5 ；0 mol%至約0.1 mol%之Fe2 O3 ；0 mol%至約1.5 mol%之MnOx；以及0.08 mol%至約0.16 mol%之SnO2 。
在一或更多個實施例中，該組合物可包括70 mol%至75 mol%之SiO2 ；10 mol%至約15 mol%之Al2 O3 ；5 mol%至約13 mol%之Li2 O；0 mol%至約4 mol%之ZnO；0.1 mol%至約8 mol%之MgO；0 mol%至約5 mol%之TiO2 ；0.1 mol%至約4 mol%之B2 O3 ；0.1 mol%至約5 mol%之Na2 O；0 mol%至約4 mol%之K2 O；0 mol%至約2 mol%之ZrO2 ；0 mol%至約7 mol%之P2 O5 ；0 mol%至約0.3 mol%之Fe2 O3 ；0 mol%至約2 mol%之MnOx；以及0.05 mol%至約0.2 mol%之SnO2 。
在一或更多個實施例中，該組合物可包括52 mol%至約65 mol%之SiO2 ；14 mol%至約18 mol%之Al2 O3 ；5.5 mol%至約7 mol%之Li2 O；1 mol%至約2 mol%之ZnO；0.01 mol%至約2 mol%之MgO；4 mol%至約12 mol%之Na2 O；0.1 mol%至約4 mol%之P2 O5 ；以及0.01 mol%至約0.16 mol%之SnO2 。在一些實施例中，該組合物可基本上不含B2 O3 、TiO2 、K2 O及ZrO2 之任何一或更多個。
在一或更多個實施例中，該組合物可包括0.5 mol%或更多之P2 O5 、Na2 O及視情況Li2 O，其中Li2 O(mol%)/Na2 O(mol%)＜1。此外，此等組合物可基本上不含B2 O3 及K2 O。在一些實施例中，該組合物可包括ZnO、MgO、及SnO2 。
在一些實施例中，該組合物可包含：從約58 mol%至約65 mol%之SiO2 ；從約11 mol%至約19 mol%之Al2 O3 ；從約0.5 mol%至約3 mol%之P2 O5 ；從約6 mol%至約18 mol%之Na2 O；從約0 mol%至約6 mol%之MgO；以及從0 mol%至約6 mol%之ZnO。在某些實施例中，該組合物可包含從約63 mol%至約65 mol%之SiO2 ；從11 mol%至約17 mol%之Al2 O3 ；從約1 mol%至約3 mol%之P2 O5 ；從約9 mol%至約20 mol%之Na2 O；從0 mol%至約6 mol%之MgO；以及從0 mol%至約6 mol%之ZnO。
在一些實施例中，該組合物可包括以下組成關係R2 O(mol%)/Al2 O3 (mol%)＜2，其中R2 O=Li2 O+Na2 O。在一些實施例中，65 mol%＜SiO2 (mol%)+P2 O5 (mol%)＜67 mol%。在某些實施例中，R2 O(mol%)+R´O(mol%)-Al2 O3 (mol%)+P2 O5 (mol%)＞-3 mol%，其中R2 O=Li2 O+Na2 O且R´O係存在於該組合物中之二價金屬氧化物之總量。
如本文所述，在化學增強之前基於玻璃的製品之其他例示性組成在表1A中顯示。表1B列出針對表1A列出之實例決定的選定物理性質。在表1B中列出之物理性質包括：密度；低溫及高溫CTE；應變、退火及軟化點；1011 泊，35 kP，200 kP，液相線、及鋯分解溫度；鋯分解及液相線黏度；帕松比；楊氏模數；折射率，及應力光學係數。在一些實施例中，本文所述之基於玻璃的製品及玻璃基板具有小於或等於30 ppm/℃之高溫CTE及/或70 GPa或更大之楊氏模數，並且在一些實施例中，具有直至80 GPa之楊氏模數。
表1A：在化學增強之前例示性組成。
組成(mol%)       實例1       實例2       實例3       實例4       實例5       實例6       實例7
SiO2 63.77 64.03 63.67 63.91 64.16 63.21 63.50
Al2 O3 12.44 12.44 11.83 11.94 11.94 11.57 11.73
P2 O5 2.43 2.29 2.36 2.38 1.92 1.93 1.93
Li2 O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Na2 O 16.80 16.81 16.88 16.78 16.80 17.63 16.85
ZnO 0.00 4.37 0.00 4.93 0.00 5.59 5.93
MgO 4.52 0.02 5.21 0.02 5.13 0.02 0.01
SnO2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
               
R2 O/Al2 O3 1.35 1.35 1.43 1.41 1.41 1.52 1.44
Li2 O/Na2 O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
(R2 O + RO) - Al2 O3  - P2 O5   6.45   6.46   7.89   7.40   8.07   9.74   9.14
組成 (mol%)   實例8   實例9   實例10   實例11   實例12   實例13   實例14
SiO2 63.37 63.43 63.56 63.58 63.66 63.62 63.67
Al2O3 11.72 12.49 12.63 12.59 12.91 12.85 12.89
P2O5 2.00 2.32 2.46 2.46 2.43 2.45 2.47
Li2O 0.00 0.00 1.42 2.87 0.00 1.42 2.92
Na2O 16.84 17.16 15.45 14.04 16.89 15.48 13.92
ZnO 6.00 4.54 4.43 4.41 4.04 4.12 4.06
MgO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
               
R2O/Al2O3 1.44 1.37 1.34 1.34 1.31 1.31 1.31
Li2O/Na2O 0.00 0.00 0.09 0.20 0.00 0.09 0.21
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   9.14   6.90   6.22   6.29   5.62   5.72   5.57
組成 (mol%)   實例15   實例16   實例17   實例18   實例19   實例20   實例21
SiO2 63.55 63.80 63.76 63.88 63.74 64.03 63.68
Al2O3 12.92 12.90 12.95 13.48 13.37 13.26 13.19
組成 (mol%)   實例15   實例16   實例17   實例18   實例19   實例20   實例21
P2O5 2.35 2.34 2.37 2.31 2.34 2.29 2.46
Li2O 0.00 1.47 2.94 0.00 1.48 2.94 0.00
Na2O 17.97 16.36 14.85 17.20 15.96 14.37 16.84
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.77
MgO 3.17 3.08 3.09 3.08 3.08 3.06 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05
               
R2O/Al2O3 1.39 1.38 1.37 1.28 1.30 1.31 1.28
Li2O/Na2O 0.00 0.09 0.20 0.00 0.09 0.20 0.00
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   5.87   5.67   5.56   4.48   4.81   4.83   4.98
組成 (mol%)   實例22   實例23   實例24   實例25   實例26   實例27   實例28
SiO2 63.66 63.76 63.67 63.73 63.73 63.64 63.76
Al2O3 14.15 15.31 13.87 14.82 12.93 16.62 16.59
P2O5 2.47 2.44 2.47 2.43 2.48 2.47 2.47
Li2O 1.49 2.98 1.50 2.96 0.00 2.52 4.91
Na2O 15.31 13.79 15.36 13.93 16.83 14.68 12.20
ZnO 2.85 1.64 0.00 0.00 2.98 0.00 0.00
MgO 0.03 0.03 3.09 2.08 1.00 0.03 0.03
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
               
R2O/Al2O3 1.19 1.10 1.22 1.14 1.30 1.03 1.03
Li2O/Na2O 0.10 0.22 0.10 0.21 0.00 0.17 0.40
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   3.05   0.70   3.61   1.72   5.40   -1.86   -1.92
組成 (mol%)   實例29   實例30   實例31   實例32   實例33   實例34   實例35
SiO2 63.89 63.92 63.77 63.73 63.70 63.65 63.87
Al2O3 16.55 15.29 15.27 15.30 15.27 15.22 15.29
P2O5 2.47 2.24 2.31 2.39 2.40 2.48 2.37
Li2O 7.27 3.46 2.98 4.02 4.46 4.96 5.39
Na2O 9.74 13.46 13.99 12.91 12.51 11.99 11.44
ZnO 0.00 1.56 1.61 1.57 1.58 1.63 1.57
MgO 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03 0.02 0.02
SnO2 0.04 0.04 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04
               
R2O/Al2O3 1.03 1.11 1.11 1.11 1.11 1.11 1.10
Li2O/Na2O 0.75 0.26 0.21 0.31 0.36 0.41 0.47
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   -1.98   0.97   1.01   0.84   0.90   0.91   0.76
組成 (mol%)   實例36   實例37   實例38   實例39   實例40   實例41   實例42
SiO2 63.69 63.75 63.70 63.62 63.74 63.77 63.77
Al2O3 15.26 15.30 15.27 15.23 15.27 15.27 15.33
P2O5 2.45 2.42 2.45 2.46 2.47 2.46 2.44
Li2O 2.96 2.98 3.94 3.98 4.93 4.93 2.91
組成 (mol%)   實例36   實例37   實例38   實例39   實例40   實例41   實例42
Na2O 13.50 13.46 12.54 12.57 11.49 11.50 13.94
ZnO 2.06 2.01 2.03 2.06 2.03 2.00 0.00
MgO 0.02 0.03 0.02 0.03 0.03 0.03 1.57
SnO2 0.05 0.04 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04
               
R2O/Al2O3 1.08 1.08 1.08 1.09 1.08 1.08 1.10
Li2O/Na2O 0.22 0.22 0.31 0.32 0.43 0.43 0.21
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   0.83   0.77   0.80   0.95   0.73   0.73   0.66
組成 (mol%)   實例43   實例44   實例45   實例46   實例47   實例48   實例49
SiO2 63.69 63.81 63.65 63.71 63.62 63.65 63.62
Al2O3 15.25 15.26 15.33 15.32 15.24 15.68 15.67
P2O5 2.43 2.41 2.46 2.44 2.47 2.44 2.48
Li2O 4.00 4.89 2.96 4.01 4.91 6.07 6.06
Na2O 13.01 12.03 13.29 12.25 11.42 10.93 10.53
ZnO 0.00 0.00 2.24 2.20 2.27 1.17 1.57
MgO 1.57 1.56 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05
               
R2O/Al2O3 1.12 1.11 1.06 1.06 1.07 1.08 1.06
Li2O/Na2O 0.31 0.41 0.22 0.33 0.43 0.56 0.58
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   0.90   0.81   0.73   0.73   0.91   0.08   0.04
組成 (mol%)   實例50   實例51   實例52   實例53   實例54   實例55   實例56
SiO2 63.60 63.89 63.84 63.90 63.88 64.74 60.17
Al2O3 15.65 16.09 16.47 16.87 16.97 15.25 18.58
P2O5 2.46 2.42 2.43 2.43 2.42 0.98 1.90
Li2O 6.13 6.80 7.84 8.75 9.78 5.28 5.16
Na2O 10.29 9.97 8.96 7.99 6.88 12.09 12.58
ZnO 1.81 0.78 0.39 0.00 0.00 1.61 1.55
MgO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
SnO2 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03
               
R2O/Al2O3 1.05 1.04 1.02 0.99 0.98 1.14 0.96
Li2O/Na2O 0.60 0.68 0.87 1.10 1.42 0.44 0.41
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   0.14   -0.94   -1.68   -2.54   -2.70   2.78   -1.16
組成 (mol%)   實例57   實例58   實例59   實例60   實例61   實例62   實例63   實例64
SiO2 58.32 63.3 63.3 63.3 63.3 63.3 63.3 63.46
Al2O3 18.95 15.25 15.65 16.2 15.1 15.425 15.7 15.71
P2O5 2.42 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.45
Li2O 4.96 6 7 7.5 6 7 7.5 6.37
Na2O 13.74 10.7 9.7 9.45 10.55 9.475 8.95 10.69
ZnO 1.56 1.2 0.8 0 2.5 2.25 2 1.15
組成 (mol%)   實例57   實例58   實例59   實例60   實例61   實例62   實例63   實例64
MgO 0.02 1 1 1 0 0 0 0.06
SnO2 0.03 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04
                 
R2O/Al2O3 0.99 1.10 1.07 1.05 1.10 1.07 1.05 1.09
Li2O/Na2O 0.36 0.56 0.72 0.79 0.57 0.74 0.84 0.6
(R2O + RO) - Al2O3 - P2O5   -1.09   1.15   0.35   -0.75   1.45   0.80   0.25   -1.1
表2：在表1中列出之玻璃的選定物理性質
  實例1 實例2 實例3 實例4 實例5 實例6 實例7
密度(g/cm3)   2.434   2.493   2.434   2.504   2.44   2.514   2.519
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           8.9           8.62           8.95           8.6           8.82           8.71           8.54
高溫CTE (ppm/℃)     17.67     19.1     17.16     21     18.12     20     20.11
應變點(℃) 630 591 612 580 605 580 589
退火點(℃) 683 641 662 628 651 629 639
1011 泊溫度 (℃)     770     725     748     710     734     711     721
軟化點 (℃)   937   888   919   873   909   868   874
T35 kP (℃)       1167 1180 1158 1160
T200 kP (℃)       1070 1083 1061 1064
鋯分解溫度(℃)           1205           1220         1170         1185         1205
鋯分解黏度(P)           1.56 x104     4.15 x104     2.29 x104     1.74 x104
液相線溫度(℃)       980       990     975     990     1000
液相線黏度(P)       1.15 x106 2.17 x106 9.39 x105 7.92 x105
帕松比 0.200 0.211 0.206 0.214 0.204 0.209 0.211
楊氏模數 (GPa)   69.2   68.8   69.4   68.5   69.6   68.3   69.0
於589.3 nm之折射率     1.4976     1.5025     1.4981     1.5029     1.4992     1.5052     1.506
應力光學係數 (nm/mm/MPa)     2.963     3.158     3.013     3.198     2.97     3.185     3.234
  實例8 實例9 實例10 實例11 實例12 實例13 實例14
密度(g/cm3)   2.516   2.501   2.498   2.493   2.493   2.492   2.486
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           8.35           8.67           8.87           8.49           8.65           8.71           8.49
高溫CTE (ppm/℃)     20.11     20.6     20.94       19.52     20.77  
應變點(℃) 590 589 591 584 600 579 588
退火點(℃)   641   639   640   628   652   620   630
1011泊溫度(℃)     726     724     720     704     738     695     704
軟化點(℃)   888   890   865   857   900   867   860
T35 kP (℃) 1170 1176 1159 1139 1197 1169  
T200 kP (℃) 1073 1080 1061 1041 1099 1070  
鋯分解溫度(℃)         1195         1195         1210         1225         1195         1195         1220
鋯分解黏度(P)     2.33 x104     2.58 x104     1.60 x104     9.94 x103     3.63 x104     2.35 x104  
液相線溫度(℃)     1005     990     990     980     990     980     980
液相線黏度 (P) 8.69 x104   1.48E+06   9.02E+05   7.10E+05   2.19E+06   1.33E+06  
帕松比 0.211 0.205 0.208 0.209 0.209 0.210 0.217
楊氏模數(GPa)     69.0     68.7     71.4     73.5     68.4     71.6     74.0
於589.3 nm之折射率     1.506     1.5036     1.505     1.5063     1.5026     1.5041     1.5052
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.234     3.194     3.157     3.131     3.18     3.156     3.131
  實例15 實例16 實例17 實例18 實例19 實例20 實例21
密度(g/cm3)   2.433   2.429   2.426   2.431   2.428   2.433   2.486
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           9.15           9.16           8.83           8.97           8.97           8.79           8.45
高溫CTE (ppm/℃)     20     20     21     17.3     20    
應變點(℃) 615 606 599 633 616 611 602
  實例15 實例16 實例17 實例18 實例19 實例20 實例21
退火點(℃) 662 659 653 684 670 665 653
1011 泊溫度(℃)     747     745     741     771     758     751     739
軟化點 (℃)   935   903   901   943   918   905   910
T35 kP (oC) 1182 1166 1152 1221 1185 1167 1207
T200 kP (℃) 1083 1066 1051 1122 1084 1066 1108
鋯分解溫度(℃)              
鋯分解黏度(P)              
液相線溫度(℃)              
液相線黏度(P)              
帕松比 0.203 0.207 0.205 0.209 0.199   0.207
楊氏模數 (GPa)   68.9   71.2   72.7   69.4   70.9     68.1
於 589.3 nm之折射率     1.4964     1.4981     1.4991     1.4965     1.4984     1.5006     1.5019
應力光學係數(nm/mm/MPa)     2.994     3.022     2.982     2.979     2.99     0     3.173
  實例22 實例23 實例24 實例25 實例26 實例27 實例28
密度(g/cm3)   2.468   2.448   2.434   2.428   2.47   2.419   2.414
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           8.6           8.23           8.91           8.25           8.66           8.52           8.17
高溫CTE (ppm/℃)     19.52       19.49           19.47
應變點(℃) 596 595 638 616 608 640 620
退火點(℃)   644   649   695   656   654   700   677
1011 泊溫度(℃)     728     741     785     732     736     798     771
軟化點(℃)   905   922   941   925   911   978   946
T35 kP (℃) 1217 1227 1209 1215 1209 1283 1249
T200 kP (℃) 1115 1125 1109 1115 1107 1184 1150
鋯分解溫度(℃)         1185         1185         1180         1185             1185
  實例22 實例23 實例24 實例25 實例26 實例27 實例28
鋯分解黏度(P)     5.86E+04     6.91E+04     5.59E+04     5.72E+04         1.05E+05
液相線溫度(℃)     975     980     1080     1025         940
液相線黏度(P)   4.14E+06   4.52E+06   3.56E+05   1.27E+06       2.92E+07
帕松比 0.210   0.204 0.210 0.212   0.213
楊氏模數(GPa)     71.4       71.6     73.5     68.8       76.9
於589.3 nm之折射率     1.502     1.5025     1.4996     1.5008     1.5006     1.4987     1.5014
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.123     3.03     3.001     3.021     3.148     3.039     3.015
  實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35
密度(g/cm3)   2.408   2.446   2.448   2.446   2.445   2.443   2.442
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           7.86           8.29           8.38           8.17           8.14           8.04           7.97
高溫CTE (ppm/℃)     18.57             19.71  
應變點(℃) 610 591 595 585 580 574 577
退火點(℃)   665   645   649   638   633   627   629
1011泊溫度(℃)     755     736     740     726     722     717     717
軟化點(℃)   924   915   919   894   894   895   890
T35 kP (℃) 1216 1223 1227 1216 1210 1203 1196
T200 kP (℃) 1120 1122 1126 1114 1108 1102 1095
鋯分解溫度(℃)         1210         1175         1180         1190         1195         1210         1205
鋯分解黏度(P)     3.86E+04     7.72E+04     7.55E+04     5.29E+04     4.43E+04     3.14E+04     3.04E+04
液相線溫度(℃)     1080     990     975     975     975     975     980
液相線黏度(P)   4.55E+05   3.28E+06   5.43E+06   3.80E+06   3.33E+06   3.02E+06   2.29E+06
帕松比 0.211 0.206 0.202 0.21 0.204 0.204 0.203
  實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35
楊氏模數(GPa)     75.0     73.91     73.02     74.60     74.67     75.15     75.43
於589.3 nm之折射率     1.5053     1.503     1.5025     1.5035     1.5041     1.5046     1.5053
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.002     3.074     3.083     3.071     3.059     3.016     3.053
  實例36 實例37 實例38 實例39 實例40 實例41 實例42
密度(g/cm3)   2.453   2.453   2.452   2.451   2.449   2.449   2.425
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           8.17           8.14           7.97           8.01           7.79           7.9           8.54
高溫CTE (ppm/℃)             20.56    
應變點(℃) 595 595 584 587 578 584 617
退火點(℃) 649 649 638 640 630 637 663
1011 泊溫度(℃)     740     741     729     730     718     726     746
軟化點(℃)   918   921   905   907   894   901   929
T35 kP (℃) 1229 1232 1212 1219 1200 1204 1232
T200 kP (℃) 1128 1131 1111 1118 1100 1103 1132
鋯分解溫度(℃)         1185           1200           1210    
鋯分解黏度(P)     7.20E+04       4.26E+04       3.00E+04    
液相線溫度(℃)     995       990       965    
液相線黏度(P)   3.33E+06     2.51E+06     3.71E+06    
帕松比 0.208   0.206   0.206    
楊氏模數(GPa)   73.70     74.67     75.50    
於 589.3 nm之折射率     1.5032       1.5042       1.5054       1.5005
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.093       3.071       3.072       3.033
  實例43 實例44 實例45 實例46 實例47 實例48 實例49 實例50
密度(g/cm3)   2.424   2.422   2.455   2.454   2.454   2.434   2.439   2.443
低溫熱膨脹係數 25 - 300℃ (ppm/℃)               8.48               8.34               8.03               7.88               7.76               7.87               7.71               7.63
高溫熱膨脹係數(ppm/℃)                
應變點溫度(℃)     614     594     595     586     579     580     581     579
退火點溫度(℃)     659     640     649     639     630     633     633     632
1011泊溫度(℃)     739     722     740     729     718     722     721     721
軟化點溫度(℃)     912     899     918     909     898     892     893     895
35 kP溫度(℃)     1216     1204       1212     1200     1203     1203     1203
200 kP溫度(℃)     1116     1102       1113     1099     1105     1102     1103
鋯分解溫度(℃)                
鋯分解黏度(P)                
液相線溫度(℃)         985       965     1005     1010     1030
液相線黏度(P)           4.E+06   1.78E+06   1.34E+06   8.98E+05
帕松比           0.211 0.21 0.213
楊氏模數(GPa)             76.32   76.60   76.81
於589.3 nm之折射率     1.5014     1.5026     1.5036     1.5047     1.5061     1.505     1.5059     1.5064
應力光學係數(nm/mm/MPa)     2.965     2.981     3.082     3.057     3.063     3.025     3.004     3.046
  實例51 實例52 實例53 實例54 實例55 實例56 實例57
密度(g/cm3)   2.424   2.431   2.403   2.4   2.45   2.462   2.468
低溫CTE 25-300℃ (ppm/℃)           77.1           76.1           74.3           73.1           80.2           79.7           83.6
高溫CTE (ppm/℃)              
應變點(℃) 588 599 611 612 580 611 597
退火點(℃)   640   651   665   665   631   663   649
1011 泊溫度(℃)     728     738     753     752     718     750     735
軟化點(℃)   900.4   907.5   916   912.5   892.2   915.6   899.4
T35 kP (℃) 1204 1209 1209 1202 1206 1205 1184
T200 kP (℃) 1106 1113 1113 1106 1102 1111 1093
鋯分解溫度(℃)              
鋯分解黏度(P)              
液相線溫度(℃)     1060     1115     1160     1205      
液相線黏度(P)   5.11E+05   1.90E+05   8.18E+04   3.32E+04      
帕松比 0.211 0.212 0.208 0.214      
楊氏模數(GPa)     77.01     78.05     77.57     78.74      
於589.3 nm之折射率     1.5054     1.5055     1.5059     1.5072      
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.011     2.98     2.982     2.964      
  實例64
密度(g/cm3)   2.428
CTE 25-300℃ (ppm/℃)     7.8
應變點(℃) 571
退火點(℃)   622
1011 泊溫度(℃)  
  實例64
軟化點(℃)   881.4
T35 kP (℃)  
T200 kP (℃) 1645
鋯分解溫度(℃)  
鋯分解黏度(P)  
液相線溫度(℃)     1000
液相線黏度 (P)   1524280
帕松比 0.211
楊氏模數(GPa)     76.3
於589.3 nm之折射率     1.51
應力光學係數(nm/mm/MPa)     3.02
在基於玻璃的製品包括玻璃陶瓷的情況下，結晶相可包括β-鋰輝石、金紅石、鋅尖晶石或其他已知結晶相及其組合。
該基於玻璃的製品可基本上係平面的，儘管其他實施例可採用彎曲或另外成型或雕刻之基板。在一些情況下，該基於玻璃的製品可具有3D或2.5D形狀。該基於玻璃的製品可基本上係光學清透、透明及無光散射。該基於玻璃的製品可具有在從約1.45至約1.55之範圍中的折射率。如本文所使用，折射率值係相對於550 nm之波長。
另外或替代地，出於美觀及/或功能原因，基於玻璃的製品之厚度可沿著一或更多種尺寸恆定或可沿著一或更多種其尺寸變化。例如，與基於玻璃的製品之更中心的區域相比，基於玻璃的製品之邊緣可係更厚。基於玻璃的製品之長度、寬度及厚度尺寸亦可根據該製品應用或用途變化。
基於玻璃的製品可以其形成之方式表徵。例如，其中基於玻璃的製品可表徵為可浮法形成（亦即，藉由浮法形成）、可下拉並且特定言之可熔合形成或可狹槽拉製（亦即，藉由下拉過程諸如熔合拉製過程或狹槽拉製過程形成）。在特定實施例中，該基於玻璃的製品係可熔合形成的。
可浮法形成之基於玻璃的製品可由光滑表面表徵及均勻厚度係藉由將熔融玻璃漂浮在熔融金屬（通常錫）床上來製成。在示例過程中，供給到熔融錫床表面上之熔融玻璃形成漂浮之玻璃帶。隨著玻璃帶沿著錫浴流動，溫度逐漸降低直至該玻璃帶凝固為固體之基於玻璃的製品，該製品可從錫提升至輥上。一旦離開該浴，該基於玻璃的製品可經進一步冷卻及退火以降低內部應力。在基於玻璃的製品係玻璃陶瓷的情況下，由浮法形成之基於玻璃的製品可經陶瓷化過程，藉由此過程產生一或更多個結晶相。
下拉過程產生具有佔有相對原始表面之均勻厚度之基於玻璃的製品。因為基於玻璃的製品之平均撓曲強度係由表面瑕疵之量及大小控制，已具有最小接觸之原始表面具有較高初始強度。當此高強度之基於玻璃的製品隨後經進一步增強（例如，化學）時，所得強度可高於具有已經研磨(lap)及拋光之表面的基於玻璃的製品之強度。下拉之基於玻璃的製品可拉製至小於約2 mm的厚度。此外，下拉之基於玻璃的製品具有非常平坦光滑之表面，該表面可用於其最終應用中而無需昂貴研磨(grind)及拋光。在基於玻璃的製品係玻璃陶瓷的情況下，由下拉過程形成之基於玻璃的製品可經陶瓷化過程，藉由此過程產生一或更多個結晶相。
該熔合拉製過程，例如，使用具有用於接受熔融玻璃原材料之通道的拉製槽。該通道具有在通道兩測上沿著通道長度於頂部開放的堰。當該通道填充有熔融材料時，熔融玻璃溢出該等堰。歸因於重力，熔融玻璃作為兩個流動之玻璃膜向下流到拉製槽之外表面。拉製槽之此等外表面向下並向內延伸使得其等於在拉製槽下方之邊緣接合。兩個流動之玻璃膜於此邊緣接合以熔合並形成單個流動之基於玻璃的製品。該熔合拉製方法提供優點：因為在通道上方流動之兩個玻璃膜熔合在一起，所得基於玻璃的製品之外表面之任一者不與設備之任何部分接觸。因此，熔合拉製之基於玻璃的製品之表面性質不受此接觸影響。在基於玻璃的製品係玻璃陶瓷的情況下，由熔合過程形成之基於玻璃的製品可經陶瓷化過程，藉由此過程產生一或更多個結晶相。
狹槽拉製過程係與熔合拉製方法不同。在狹槽拉製過程中，將熔融之原材料提供至拉製槽。該拉製槽底部具有開放狹槽，該狹槽具有延伸狹槽長度之噴嘴。熔融之玻璃穿過狹槽/噴嘴流動並向下拉製為連續之基於玻璃的製品並且至退火區域中。
該基於玻璃的製品可經酸拋光或經另外處理以移除或降低表面瑕疵之影響。
本揭示之另一態樣涉及一種形成耐斷裂之基於玻璃的製品之方法。該方法包括提供基於玻璃的基板，該基板具有限定約1毫米或更小之厚度的第一表面及第二表面並如本文所述在基於玻璃的基板中產生應力輪廓以提供耐斷裂之基於玻璃的製品。在一或更多個實施例中，產生應力輪廓包含將複數個鹼離子離子交換至基於玻璃的基板中以形成沿著厚度之主要部分（如本文所述）或沿著整個厚度變化的非零鹼金屬氧化物濃度。在一個實例中，產生應力輪廓包括將基於玻璃的基板浸漬在具有約350℃或更高（例如，約350℃至約500℃）之溫度的包括Na+、K+、Rb+、Cs+或其組合之硝酸鹽的熔融鹽浴中。在一個實例中，該熔融浴可包括NaNO3 、KNO3 或其組合，並且可具有約485℃或更低之溫度。在另一實例中，該浴可包括NaNO3 與KNO3 之混合物並且具有約460℃之溫度。該基於玻璃的基板可浸漬在浴中約2小時或更久，直至約48小時（例如，從約2小時至約10小時、從約2小時至約8小時、從約2小時至約6小時、從約3小時至約10小時、或從約3.5小時至約10小時）。
在一些實施例中，該方法可包括化學增強或在單個浴中或在超過一個步驟中使用連續浸漬步驟在超過一個浴中離子交換該基於玻璃的基板。例如，兩種或兩種以上浴可連續使用。一或更多種浴之組合物可包括單個金屬（例如，Ag+、Na+、K+、Rb+、或Cs+）或在相同浴中金屬之組合。當採用超過一種浴時，該等浴可具有與彼此相同或不同之組合物及/或溫度。在各個此浴中浸漬時間可係相同或可變化以提供所需應力輪廓。
在該方法之一或更多個實施例中，可採用第二浴或後續浴來產生較大表面CS。在一些情況下，該方法包括將基於玻璃的基板浸漬在第二浴或後續浴中以產生較大表面CS而不顯著影響層之化學深度及/或DOC。在此等實施例中，第二浴或後續浴可包括單個金屬（例如，KNO3 或NaNO3 ）或金屬混合物（KNO3 與NaNO3 ）。第二浴或後續浴之溫度可適用於產生較大表面CS。在一些實施例中，在第二浴或後續浴中基於玻璃的基板之浸漬時間亦可適用於產生較大表面CS而不影響層之化學深度及/或DOC。例如，在第二浴或後續浴中浸漬時間可係小於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）。
在一或更多個替代實施例中，該方法可包括可與本文所述之離子交換過程結合使用的一或更多個熱處理步驟。熱處理包括熱處理該基於玻璃的製品以獲得所需應力輪廓。在一些實施例中，熱處理包括將該基於玻璃的基板退火、回火或加熱至在從約300℃至約600℃之範圍中的溫度。該熱處理可持續1分鐘直至約18小時。在一些實施例中，熱處理可在一或更多個離子交換過程之後或在離子交換過程之間使用。
本揭示之另一態樣涉及一種基於玻璃的製品，其包含 限定在0.1 mm與2 mm之範圍中的厚度(t )的第一表面及面對該第一表面之第二表面；以及 沿著厚度(t )延伸之應力輪廓， 其中應力輪廓在從約0•t 直至約0.020•t 並且大於0.98•t 之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或從約200 MPa/微米至約25 MPa/微米， 其中應力輪廓在從約0.035•t 並且小於0.965•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米， 其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之表面CS，以及 其中該應力輪廓包含從約0.1•t至0.25•t變化之DOC。在一些實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.020•t 並且大於0.98•t 之第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約200 MPa/微米至約25 MPa/微米。在一些實施例中，針對第二厚度範圍提及之斜率可在從約0.1•t 至約0.9•t 、或從0.15•t 至0.85•t 、或從0.2•t 至0.8•t 、或從0.22•t 至0.78•t 、或從0.24•t 至0.76•t 、或從0.26•t 至0.74•t 、或從0.28•t 至0.72•t 、或從0.3•t 至0.7•t 、或從0.35•t 至0.65•t 、或從0.4•t 至0.6•t 、或從0.45•t 至0.55•t 之範圍中。
本文所述之基於玻璃的製品之一或更多個實施例包含可賦予玻璃表面增強之刮痕效能的某些應力輪廓。此外，墜落效能（例如，同時在180號砂礫砂紙及30號砂礫砂紙兩者上）未下降並且保持於針對現場使用之合理水準效能。此等實驗之粗糙表面將一些瑕疵引入玻璃中，該等瑕疵係顯著的且與場效能相關。因此，此等應力輪廓顯示改良之耐刮痕性及在墜落試驗中之良好耐斷裂性係本揭示的焦點。此等應力輪廓亦係非易碎的。
根據一或更多個實施例中，揭示了賦予刮痕效能令人驚訝之改良的用於多個離子擴散之應力輪廓。一些應力輪廓可在單個離子交換步驟中獲得，其他應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。在一或更多個實施例中，應力輪廓呈現導致非常大之壓縮深度的兩個區域-較高斜率之尖峰區域接著基本上較小斜率之深尾部，該壓縮深度定義為在玻璃內應力從壓縮變為拉伸的點。
在涉及薄玻璃（亦即，厚度從0.05 mm至2 mm變化）之實施例中，擴散過程係在持續時間上足夠長使得從離子交換浴交換至玻璃中的Na離子之非顯然(nontrivial)部分可達到玻璃中心使得在厚度之兩個半部中的深輪廓在中間連接而無需中心區域之基本上恆定Na濃度等於在未經離子交換之基板中的原始Na濃度。在一或更多個實施例中，離子交換之持續時間係大於1小時、大於1.5小時、大於2小時、大於2.5小時、大於3小時、大於3.5小時、大於4小時、大於4.5小時、大於5小時、大於5.5小時、大於6小時、大於6.5小時、大於7小時、大於7.5小時及大於8小時。
在一或更多個實施例中，該應力輪廓提供非易碎之製品。如本文所使用，「非易碎」意謂當玻璃破壞時，該玻璃破壞為少量相對大碎片。相比之下，易碎玻璃破壞為非常小之碎片，並且具有於大距離拋出玻璃粒子之可能性，歸因於儲存在玻璃製品中之高彈性能量。
一或更多個實施例之基於玻璃的製品包括限定厚度t 的第一表面及面對該第一表面之第二表面。在一或更多個實施例中，厚度t 可係約2毫米或更小（例如，在從約0.01毫米至約2毫米、從約0.1毫米至約2毫米、從約0.2毫米至約2毫米、從約0.3毫米至約2毫米、從約0.4毫米至約2毫米、從約0.01毫米至約1.75毫米、從約0.01毫米至約1.5毫米、從約0.01毫米至約1毫米、從約0.01毫米至約0.9毫米、從約0.01毫米至約0.8毫米、從約0.01毫米至約0.7毫米、從約0.01毫米至約0.6毫米、從約0.01毫米至約0.5毫米、從約0.1毫米至約0.5毫米、或從約0.3毫米至約0.5毫米之範圍中）。
一或更多個實施例之應力輪廓表徵存在兩個不同區域，該等區域具有含斜率之切線，該斜率在某些範圍中-一者具有相對陡峭之斜率且一者具有淺斜率。一般而言，可以兩種不同方式達成該應力輪廓。第一種方法表徵單個離子交換擴散，其中兩個或兩個以上離子同時擴散。第二種方法表徵兩個或兩個以上離子交換擴散，其中兩個或兩個以上離子同時擴散。各個方法具有特定優點。例如，單個離子交換擴散步驟可係更簡單且更容易實施及/或控制。然而，多個離子交換擴散步驟可允許更自由適應該應力輪廓。在一或更多個實施例中，離子交換之持續時間係大於1小時、大於1.5小時、大於2小時、大於2.5小時、大於3小時、大於3.5小時、大於4小時、大於4.5小時、大於5小時、大於5.5小時、大於6小時、大於6.5小時、大於7小時、大於7.5小時及大於8小時。
認為在一個步驟中含有兩個區域的本文所述之應力輪廓係較大K離子擴散更慢。相比之下，認為較小Na離子擴散更快且穿透更深。亦認為較大K離子產生較高應力，歸因於較大特定體積改變，因此在CS中較淺尖峰。
一般而言，具有大DOC及高CS尖峰之應力輪廓幫助降低來自正面破壞引入的破損同時亦保持可接受之過應力破損之速率。此等輪廓可在含Li玻璃中達成改良之結果，此提供經由Na及Li離子之快速離子交換逆向擴散快速達成大壓縮深度的能力。與此同時，其等亦可達成高壓縮（尖峰形）表面層，藉由將鉀(K)擴散至以5至15微米之量級的小深度。利用單個離子交換，在一方面於表面之壓縮應力CS連同中度至高尖峰層深度(DOLsp )與於高壓縮表層之底部出現的彎角應力CSk （其係應力斜率明顯改變之深度）之間存在折衷。
在未增強之基板中具有基本量之Li及Na兩者的含Li玻璃之挑戰係具有相對高CSk 之單個離子交換（SIOX，亦即，在一個浴或步驟中發生之離子交換，與「DIOX」相反，「DIOX」指雙離子交換，亦即，在兩個浴或步驟中在相同基板或基於玻璃的製品上執行之離子交換）輪廓趨於具有受限之壓縮深度(depth of compression; DOC)，歸因於由強烈非線性擴散產生之輪廓之深部分的高正曲率。
本揭示提供破壞在CS與CSk 間之折衷並且達成同時提供高CS及相對高CSk 而仍達成相對高DOLsp 之組合的能力。此外，本發明藉由允許基本降低輪廓深部分之正曲率提供DOC之基本增加，並且在一些情形中，在壓縮區域之一部分中甚至引入負曲率。
在一些實施例中，使用離子交換之兩步過程，其中兩個步驟均具有含Na+ 離子及K+ 離子之鹽（諸如NaNO3 與KNO3 ）的混合物。與第二步驟之鹽混合物相比，第一步驟之鹽混合物可具有較高Na含量。例如，當該鹽混合物係NaNO3 +KNO3 時，第一步驟之混合物可具有以重量計38%至90%之NaNO3 。第一步驟之鹽混合物可在具有中度表面濃度（例如，＜5 mol%）之表面附近產生K2 O尖峰，不論是否存在K尖峰，允許發展基本CSk 。第一步驟亦可發展通常高於60 MPa的基本中心張力CT。
第二步驟可在其中含Na鹽基本上較少（例如，3-15 wt%之NaNO3 ）的鹽混合物中進行。此外，第二步驟可基本上短於第一步驟（在一些實施例中，比第一步驟短3倍或更多倍），或於基本上較低溫度執行。
該過程利用當基底玻璃具有非常低水準之K2 O（小於約8%之在該玻璃中總鹼性氧化物之莫耳含量）時K之非線性擴散。與第一步驟相比，第二步驟尖峰因此由K離子之基本上較高有效擴散係數表徵，允許高CS尖峰之全部DOL維持在短的第二步驟中，而不顯著犧牲CSK 。在第二步驟之鹽混合物中少量Na用於防止Na在尖峰期間向外擴散之目的，並且因此獲得相對穩定過程，其中CSk 不隨著離子交換溫度或時間之相對小變化而變化過多。
所得輪廓具有與藉由單獨使用第二混合物獲得之CS相似的高CS。此外，其具有CSk ，該CSk 基本上高於典型單獨第二步驟鹽之CSk （大於10 MPa），但亦基本上低於第一步驟之CSK （大於10 MPa）。相對高之CT維持，或有時在短的第二步驟之後輕微增加。此CT係基本上高於可藉由僅使用第二步驟之鹽組合物獲得的最大CT。最後，該應力輪廓可具有通常在.2•t 之量級上（基板厚度之20%）並且大於最大深度的DOC，當單獨使用第一鹽混合物或第二鹽混合物時，該最大深度在第一鹽混合物或第二鹽混合物中係可能的。
在服務期間，相同蓋玻璃部件在正（外）面、背（內）面、及邊緣上經歷各種服務應力（意謂磨損及撕裂影響）。破損（斷裂）之最普遍原因包括來自引入深瑕疵（＞10 µm）的斷裂，該深瑕疵之頂端深度可有時甚至超過可獲自化學增強之壓縮深度(depth of compression; DOC)；及來自經歷數百MPa之高局部張力的相對淺瑕疵(1-10 um)之過應力(overstress; OC)的斷裂。通常，當藉由在服務期間輕微彎曲蓋玻璃部件將具有稍微小於DOC之頂部深度的深瑕疵暴露於適中張力時，斷裂可開始。因此，在深壓縮層內於相對大深度的大DOC及壓縮應力值係在化學增強之有益參數中。在與粗糙表面或尖銳物體接觸期間可將此等深瑕疵引入玻璃中。
兩步過程具有優點，亦即若以根據本揭示之適當方式完成，則輪廓之深部分與尖峰實質上獨立發展。在短且相對低溫「尖峰」步驟期間輪廓之深部分之改變可係幾乎可以忽略的（通常小於1%之DOL改變及深部分之應力，及DOC之微小改變）。
含Li玻璃提供一些用於獲得具有非常大DOC之尖峰輪廓的有用貢獻，但亦帶來一些顯著挑戰。一個優點係於遠低於玻璃軟化點之溫度使用相對短離子交換發展非常大DOC之能力。因為比起K可將Na交換至相似深度，Na可更快速地將Li深深交換到玻璃中，大DOC係可快速達成的，歸因於當分別與K及Na相比時較小Na及Li之較大擴散率。此優點同時產生挑戰，因為在含Li玻璃中形成高CS表面尖峰通常需要將K+離子擴散至在10 µm之量級上的所需深度。相對於Na之擴散率，在基於Li的玻璃中非常小之擴散率一般意謂在純NaNO3 離子交換或在NaNO3 –LiNO3 混合物中交換的第一步驟之後使用第二步驟在標稱地純KNO3 浴中實施表面壓縮尖峰將極大地降低於超過DOLsp 之深度（例如，從尖峰深度，DOLsp 至DOC）的壓縮水準，因為在第一離子交換步驟之後獲得之Na離子梯度將在形成尖峰（第二離子交換）步驟期間顯著降低。
此外，一些商業關注之含Li玻璃在基底玻璃中含有顯著及可比較量之Li2 O與Na2 O兩者。在一實例中，一種來自Corning Incorporated (Corning, NY)之市售玻璃含有約6 mol%之Li2 O及11 mol%之Na2 O。相似地，另一種來自Corning Incorporated (Corning, NY)之市售玻璃含有約6 mol%之Li2 O及約9 mol%之Na2 O。當具有此組合物（該組合物具有顯著量Li2 O與Na2 O兩者）之玻璃在經設計為基本上富含具有Na（以Li為代價）之玻璃的浴中經離子交換時，由於基本上非線性擴散，所得Na濃度輪廓趨於引起非常顯著正曲率。因此，當彎角應力CSk 係顯著（諸如超過120 MPa）時，於大於尖峰深度之深度處應力輪廓之深部分亦具有基本正曲率。例如，在下文更詳細論述之第28圖中參看曲線2801（比較實例7B）及2802（比較實例7C）。此等輪廓趨於於相對小及中間深度提供顯著水準之壓縮應力，但於接近壓縮深度之大深度提供相對較低壓縮應力。參看第28圖，其中曲線2801及2802落到曲線2804（實例7A）下方。此外，相對於具有相似CSk 但在尖峰深度DOLsp 與DOC間之區域中無壓縮應力曲率（或負曲率部分）的曲線，曲線2801及2802亦趨於具有較小壓縮深度。特定言之，在具有基本正曲率之輪廓中，最通常，從表面至約1/3之DOC的壓縮應力係顯著，但不似在從1/3或1/2之DOC至DOC的區域中一般高。例如，參看第28圖，其中曲線2801具有於50微米（約150微米之DOC之1/3）與曲線2804大約相同之CS，但具有落到曲線2804之CS下方100微米（約2/3之DOC）的CS。相似地，再次在第28圖中，曲線2802具有已低於曲線20804之CS 50微米（約1/3 DOC）並保持低於曲線2802之CS 75微米（約1/2 DOC）及100微米（約2/3 DOC）的CS。此外，此等輪廓（如曲線2801及2802）趨於具有與具有相似尖峰及相似彎角應力之輪廓（其在壓縮區域之深部分中具有較小曲率，例如可在未經增強之組合物中具有大量Li2 O但少量或無Na2 O的玻璃中獲得之輪廓）相比稍微較小之DOC。
在化學增強之含Li蓋玻璃中，當DOC處於穩定狀態中時獲得化學增強之一個益處。DOC係在20%之厚度量級上（DOC係約0.2t）穩定，且具有較高正曲率之輪廓通常具有稍微較小值，而具有較低正曲率之輪廓或甚至具有負曲率之部分趨於具有DOC之稍微較高值。在此穩定DOC狀態中，在現場服務期間，該蓋玻璃可經歷藉由尖銳物體（諸如砂粒或小岩石）形成深瑕疵。強度受限之瑕疵最通常係最深瑕疵，並且於大深度（諸如範圍0.3DOC-DOC）具有更大壓縮應力可有益於降低由於尖銳接觸事件之斷裂概率。針對較小厚度（諸如等於或小於1 mm，例如等於或小於0.8 mm、或等於或小於0.6 mm），此變得特別重要，因為DOC按比例降低至厚度且需要由壓縮應力阻止之瑕疵頂端達到DOC之越來越大部分。
本揭示闡述特定雙離子交換過程，其允許於大深度0.3DOC-DOC同時達到顯著尖峰DOL、顯著尖峰CS、深DOC、顯著CSk 、及顯著壓縮應力（在一些實施例中，由於壓縮應力輪廓之深部分的降低之正曲率）。
一些實施例可包括改良耐刮痕性，由於同時達到尖峰良好深度及高CS並達到良好耐斷裂性所需水準之CSk 的益處。
在一些實施例中，與可在相同玻璃中藉由在含Na及K鹽之混合浴中單步離子交換或在先前兩步離子交換中獲得的輪廓相比，藉由兩步（或更多步）離子交換含鋰玻璃獲得之應力輪廓具有基本益處。
當與使用與DIOX之第二步驟相同之鹽混合物的SIOX過程相比時，利用在100%之NaNO3 中相對長步驟接著在NaNO3 與KNO3 之混合物中較短第二步驟使用DIOX獲得之應力輪廓大部分提供在較高CSk 與降低之DOLsp 間之折衷。當離子交換之第一步驟及第二步驟均在KNO3 與NaNO3 之混合物中進行時，獲得較佳DIOX輪廓，但不似DIOX（具有步驟1，65%Na；步驟2，40%Na），第二步驟浴具有基本上小於（例如，3-10倍小於）第一步驟浴之Na:K莫耳比的Na:K莫耳比。
根據一些實施例中，在含Li玻璃中應力輪廓係藉由兩步離子交換獲得，其中離子交換之兩個步驟均在包括含Na鹽及含K鹽兩者之浴中完成，其中取決於在該玻璃組合物中Na:Li比，在第一浴中Na離子與K離子之比係2.5或更多倍高於在第二浴中Na離子與K離子之比，例如3或更多倍更高、或5或8或更多倍更高，但800或更少倍更高，例如600、500、或400、或更少倍更高。此外，在一些實施例中，取決於該玻璃組合物，第二鹽具有0.03或更大，例如0.04或更大、或0.047或更大，且在一些情形中0.06或0.07或更大，並且小於或等於0.4、或0.35、或0.30、或0.21、0.16、或0.13的Na與K比。一般而言，在玻璃中與Li相比具有基本上更多Na之組合物將容忍浴中較高比之Na:K，例如，在第二浴中0.21及0.16。
在一些實施例中，第二步驟之有效擴散時間係從1/20至1/2之第一步驟之擴散時間，例如，從1/20至1/3或從1/20至1/4。
本文所述之DIOX過程之一些特徵係如下。
在一些實施例中，高表面CS，與已利用第二步驟之低Na組合物獲得之高表面CS非常相似並且基本上高於通常利用高Na第一步驟浴產生之表面CS。例如，參看由比較實例7B之70Na/30K浴產生之具有高表面CS之曲線2801，並與實例7A，曲線2804相比。DIOX輪廓之表面CS可係600 MPa或更多，例如650 MPa或更多、700 MPa或更多、750 MPa或更多、800 MPa或更多、或850 MPa或更多。
在一些實施例中，DOLsp 可與第一步驟之DOLsp相比，並且顯著大於已單獨利用第二步驟獲得之DOLsp （通常兩倍大，甚至更大）。當與若僅第二步驟在鹽浴中具有KNO3 並提供用於經由離子交換形成尖峰之K離子可獲得的DOLsp 相比時，此意謂DOLsp 係相對大的。在一些實施例中，利用本文所揭示之DIOX過程獲得之DOLsp 係：當厚度係從1至1.3 mm時，在從5至16微米之範圍中並且表示從0.5至1.5%之厚度；當厚度係從0.8至1 mm時，在從0.6至2%厚度之範圍中；當厚度係從0.65至0.8 mm時在0.7至2.5%之範圍中；當厚度係從0.5至0.65 mm時，在0.9至3%之範圍中；以及當厚度係從0.3至0.5 mm時，在1至3%之範圍中。
在一些實施例中，相對高CSk ，基本上高於可典型為單獨第二步驟浴之組合物的CSk 並且低於第一步驟CSk 。例如，在實例7A中，第一步驟CSk 係約160 MPa，DIOX CSk 係125 MPa，而當達到穩定DOC時，具有第二步驟組合物（以重量計7%NaNO3 +93%KNO3 ）之浴應產生低於75 MPa之CSk 。
在一些實施例中，獲得高於可藉由在第一步驟之鹽中單步離子交換獲得之DOC的高DOC。例如，針對0.8 mm樣本，實例7A之DIOX DOC係約160um，或20%之厚度。
在一些實施例中，在從約1.5 DOLsp 至DOC之深度範圍中獲得壓縮應力輪廓中正曲率之最小化或甚至消除。特定言之，在該深度範圍中之曲率較佳地不超過居中於基板中間並且具有與發明DIOX輪廓相同之CSk 的力平衡拋物線輪廓之曲率。注意到，出於此比較之目的，假設符號規定，其中壓縮應力係正的，拉伸應力係負的。亦應注意，儘管出於品質控制之目的，可假設將輪廓簡化表示為尖峰冪次律輪廓。尖峰拋物線輪廓之深部分係與具有2之冪係數的拋物線擬合。在一些實施例中，針對輪廓之深區域或CT區域之形狀，冪係數可從1至3、或從1.7至2.6變化。發明之DIOX輪廓闡明在相同深度範圍上在DOLsp 與DOC之間的區域曲率不超過於深度=DOLsp 具有相同應力之拋物線輪廓之曲率。
在一些實施例中，在從DOC/3至DOC之深度範圍中可獲得相對高壓縮。特定言之，DIOX輪廓具有與在此深度範圍中之第一步驟輪廓相比相似或較高壓縮。例如，在從約50至150微米之範圍中比較在第28圖中之曲線2804與曲線2802及2803，圖示在此範圍中之較高CS。此較高CS係在約1.5DOLsp 與DOC間之深度範圍中力平衡與降低或消除輪廓正曲率之組合效應的結果。
在一些實施例中，可獲得相對高CT，其通常在第一步驟CT之+/-3 MPa內，且通常5至15 MPa高於僅利用等效總離子交換時間之步驟2鹽組合物獲得的CT。在第28圖所示之實例7中，DIOX輪廓（曲線2804）具有與1步驟，曲線2801輪廓（70% Na，4小時，380℃）之CT近似相同的約70 MPa之CT，而在第二步驟之浴（7% Na）中離子交換可與4 hr+40 min之DIOX總時間比較的時間將產生在50至55 MPa之範圍中的CT。DIOX輪廓之高CT指示在壓縮區域中之高應力深度積分，此幫助提供玻璃製品對由引入壓縮區域之瑕疵開始之斷裂的耐受性。
在一些實施例中，獲得與具有相似深部分及相似高CSk但基本上較低表面CS或較低DOLsp 的其他耐斷裂輪廓相比之較佳耐刮痕性。例如，比較具有與DIOX輪廓曲線2804相似的於125 MPa之CSk 、相似DOC，及DOLsp 之在具有0%之NaNO3 及60%之KNO3 之浴中製備的第28圖之曲線2802 SIOX輪廓，但曲線2802之表面CS降低了約250 MPa（針對曲線2804 DIOX輪廓，550至570 MPa對800至820 MPa）。
在一些實施例中，DIOX輪廓及製備DIOX輪廓之方法提供極佳增強玻璃製品之周邊區域，特定言之當該玻璃製品之厚度向邊緣逐漸降低（「2.5D蓋玻璃」）時。針對傳統(「2D」)蓋玻璃，該玻璃製品之厚度係實質上恆定為玻璃片材之非常邊緣，或當邊緣經削角時為邊緣頂部之小於0.3t 內，其中t 係片材厚度。當與先前技術輪廓相比時，根據本文所述之實施例的輪廓提供優異增強此類型邊緣，由於從圍繞該邊緣之任何點測得之壓縮深度係與在片材內部之大壓縮深度相似。更顯著地，針對2.5D蓋玻璃，在片材厚度向邊緣逐漸降低，通常從邊緣或從距該邊緣大於或等於0.3t之距離，但最通常從距該邊緣大於或等於0.5t、或大於或等於1.0t之距離開始降低1至3 mm的情況下，存在邊緣之主要增強，在某種意義上與先前技術輪廓相比在玻璃製品之周邊中開始的瑕疵（例如，形成邊緣接觸）係基本上比平時更易於由壓縮應力分佈阻止或偏轉。此裂隙阻止效應係主要優點，因為當電子裝置意外墜落時，其等更通常在邊緣上經歷接觸事件，因此在實際服務中增強該邊緣係有益於顯著改良耐斷裂性。
由此，在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.020•t 並且大於0.98•t 之第一厚度範圍中之至少一個點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約200 MPa/微米至約25 MPa/微米。第一厚度範圍可從約0•t 跨至約0.020•t 、0.025•t 、0.0275•t 、0.030•t 、或0.035•t ，並且大於0.98•t 、0.975•t 、0.9725•t 、0.97•t 、或0.965•t 。該斜率可從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約200 MPa/微米至約25 MPa/微米變化。在另外實施例中，該斜率可從約-200、-190、-180、-170、-160、-150或-140 MPa/微米至約-25、-27、-30、-31、-32、-33、-34或-35 MPa/微米變化；或約25、27、30、31、32、33、34、或35至約140、150、160、170、180、190或200。因此，例如，在一或更多個實施例中，應力輪廓在該第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在該第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
上述斜率範圍可與任何第一厚度範圍結合。因此，例如，在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.025•t 並且大於0.975•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。在另外實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至約0.025•t 並且大於0.975•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在另外實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.025•t 並且大於0.975•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
在一些實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.035•t 並且大於0.965•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。在另外實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.035•t 並且大於0.965•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。在又一些實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.035•t 並且大於0.965•t 之第一厚度範圍中之至少一點且在其他實施例中全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。在一些實施例中，由於第一厚度範圍變短，在第一厚度中之點處的切線斜率可變得更陡峭。
在此態樣之一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0.035•t 並且小於0.965•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。亦即，沿著0.035•t之跨距進行並穿過0.965•t，該斜率開始為負的、接近零、並且隨後變正，近似冪次律函數。如本文所使用，「冪次律函數」指其中應力與深度或厚度成指數比例的曲線。在一或更多個實施例中，該指數從約1.2至約3.2變化。在另外實施例中，指數從約1.2至約2.8變化。在一些實施例中，針對第二厚度範圍提及之斜率可在從約0.1•t 至0.9•t 、或從0.15•t 至0.85•t 、或從0.2•t 至0.8•t 、或從0.22•t 至0.78•t 、或從0.24•t 至0.76•t 、或從0.26•t 至0.74•t 、或從0.28•t 至0.72•t 、或從0.3•t 至0.7•t 、或從0.35•t 至0.65•t 、或從0.4•t 至0.6•t 、或從0.45•t 至0.55•t 之範圍中。
在第二厚度範圍中之點亦可描述為包含具有斜率之切線。在一或更多個實施例中，切線斜率從約-15、-10、-5、-4、-3、-2或-1 MPa/微米至約1、2、3、4、5、10或15 MPa/微米變化。在一些實施例中，針對第二厚度範圍提及之斜率可在從約0.1•t 至0.9•t 、或從約0.15•t 至0.85•t 、或從0.2•t 至0.8•t 、或從0.22•t 至0.78•t 、或從0.24•t 至0.76•t 、或從0.26•t 至0.74•t 、或從0.28•t 至0.72•t 、或從0.3•t 至0.7•t 、或從0.35•t 至0.65•t 、或從0.4•t 至0.6•t 、或從0.45•t 至0.55•t 之範圍中。
上述斜率範圍可與任何第二厚度範圍結合。因此，例如，在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0.035•t 並且小於0.965•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。在一些實施例中，應力輪廓在從約0.025•t 並且小於0.975•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。在另外實施例中，應力輪廓在從約0.025•t 並且小於0.975•t 之第二厚度範圍中之點包含具有斜率之切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。在一或更多個實施例中，應力輪廓在從約0.02•t 並且小於0.98•t 之第二厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米，或從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，基於玻璃的製品包含從約200 MPa至約1100 MPa之表面CS。在另外實施例中，表面CS係大於約300、350、400、450、500、550、600、610、620 650、700、750，及/或小於約650、700、750 800、850、900、950、1000或1100。
在此態樣之一或更多個實施例中描述之基於玻璃的製品包含應力輪廓，該應力輪廓包含從約0.1•t 至0.25•t 、或0.3•t 變化之DOC。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品包含組合物，該組合物包含在約0.5 mol%之P2 O5 與10 mol%之P2 O5 之間。
此態樣之基於玻璃的製品之應力輪廓可經由單個離子交換步驟或使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。在一或更多個實施例中，離子交換步驟（等）可包括或結合在先前態樣中上述特徵之任一者。在一或更多個實施例中，第一厚度範圍係藉由在含鉀鹽中離子交換獲得。
在涉及含Li玻璃之單步離子交換過程的一或更多個實施例中，認為主控制參數係在Na與K之間的浴濃度比，得出在輪廓之深部分中尖峰CS及應力之相對量值。對相對量值具有較小影響的次要參數係離子交換時間及溫度，兩者均可受對輪廓中尖峰深度及總應力之需求影響。因此，根據一或更多個實施例，提供包括單個離子交換步驟之方法，該步驟包括改變在Na與K之間的濃度比一段時間以達成本文所述之應力輪廓。
在涉及具有兩個或兩個以上離子交換步驟之化學增強的一或更多個實施例中，可能藉由使用不同Na/K比及此等兩個或兩個以上步驟之不同相對時間來進一步設計輪廓形狀。在一些實施例中，針對輪廓尾部區域之冪係數範圍可藉由設計KNO3 /NaNO3 比及離子交換時間來達成。針對該輪廓深區域之形狀，在本揭示中提供之實驗輪廓可具有落入從1至3、或從1.7至2.6之範圍中的冪係數。認為具有較低冪係數之輪廓在深區域中一般具有較小斜率，通常低於1 MPa/微米。因此，根據一或更多個實施例，提供包括兩個或兩個以上離子交換步驟之方法，該等步驟包括改變在Na與K之間的濃度比一段時間以達成本文所述之應力輪廓。
本揭示之另一個態樣涉及一種包含中心平面之基於玻璃的製品，其中該中心平面包含從約2至約20 mol-%之Li2 O；限定在0.1 mm與2 mm範圍中之厚度(t )的第一表面及面對該第一表面之第二表面；以及沿著厚度(t )延伸之應力輪廓，其中應力輪廓在從約0•t 直至0.020•t 並且大於0.98•t 之第一厚度範圍中之至少一點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米，其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之表面CS，並且其中該應力輪廓包含從約0.05•t 至0.25•t 變化之DOC。上述實施例之任一者，特定言之關於先前態樣，可應用至此態樣。在其他實施例中，應力輪廓在從約0•t 直至0.020•t 並且大於0.98•t 之第一厚度範圍中之全部點包含具有斜率之切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
在一或更多個實施例中，第一厚度範圍係藉由在含K鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，第二厚度範圍係藉由在含Na或K鹽中離子交換獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用單個離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。
在一或更多個實施例中，表面CS從約690 MPa與950 MPa變化。
在一或更多個實施例中，應力輪廓在第二厚度範圍中之全部點來自具有冪指數之冪次律輪廓，其中該冪指數係在約1.2至3.4之間。在一些實施例中，該冪指數係在約1.3與2.8之間。
在一或更多個實施例中，該基於玻璃的製品包含組合物，該組合物包含從約0.5 mol%之P2 O5 至約10 mol%之P2 O5 。
在一或更多個實施例中，該中心平面進一步包含組合物，該組合物包含從約0.5 mol%至約20 mol%之Na2 O。在一些實施例中，該中心平面進一步包含組合物，該組合物包含從約2 mol%至約10 mol%之Li2 O。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中的Na2 O濃度係在約5 mol%與16 mol%之間。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中的Na2 O濃度係在約10 mol%與15 mol%之間。在一些實施例中，在玻璃製品之中心平面中的Li2 O濃度係在約3 mol%與10 mol%之間。
根據本文所述之揭示的一或更多個實施例之基於玻璃的製品提供改良水準之耐刮痕性而不付出墜落效能之代價，特定言之針對包含基於Li之基於玻璃的製品。根據本文所述之揭示的一或更多個實施例之基於玻璃的製品提供優異墜落效能，如在30號砂礫及180號砂礫砂紙兩者中闡明。根據本文所述之揭示的一或更多個實施例之基於玻璃的製品提供非易碎方案且玻璃破壞大部分係準均勻的。根據本文所述之揭示的一或更多個實施例之基於玻璃的製品提供針對用於離子交換過程之溫度及組合物的可接受水準之玻璃變形。根據本文所述之揭示的一或更多個實施例之基於玻璃的製品包含可實施而在製造過程中不添加複雜性的應力輪廓。
在一或更多個實施例中，已觀察到在根據本揭示之玻璃中濃度輪廓與可使用線性擴散近似法計算的基於互補誤差函數之輪廓不同。因此，根據本文所述之一或更多個實施例的玻璃不呈現可使用線性擴散近似法計算的基於互補誤差函數之輪廓。
根據一或更多個實施例，可用於描述根據一或更多個實施例之玻璃中Na/Li、K/(Na+Li)逆向擴散之相互擴散率係取決於Li、Na及K之局部濃度。化學增強之含Li玻璃已在文獻中描述。然而，在文獻中描述之此等玻璃忽略濃度依賴擴散率對應力輪廓曲率之影響，且此等玻璃呈現與線性擴散近似法一致的輪廓（亦即，兩段輪廓之erfc形淺及深分支），區分本揭示之一或更多個實施例之玻璃與在文獻中之彼等。在根據本揭示之一或更多個實施例所描述之玻璃與在文獻中之彼等之間的另一差異係在已知增強之基板中增強離子種類（例如，Na+或K+或其組合）之擴散不延伸至基板之更深深度，或在一些情形中，延伸至基板中心（亦即，在從約0.4t至約0.6t之範圍中）。此外，該文獻不揭示產生本文所述之應力輪廓的玻璃擴散率、基板厚度、及離子交換條件之組合。特定言之，該等文獻描述較厚基板（例如，具有超過2.5 mm厚度之基板）。此等差異，尤其是，在根據本揭示之一或更多個實施例之玻璃與在文獻中描述之彼等之間的差異，亦導致在輪廓總體形狀的差異，更特定言之，根據一或更多個實施例之冪次律近似的差異。 實例
各個實施例將藉由以下實例進一步闡明。在該等實例中，在經增強之前，該等實例被稱為「基板」。在經歷增強之後，該等實例被稱為「製品」或「基於玻璃的製品」。 實例1
實例1A至1G包括具有約63.46 mol% SiO2 、15.71 mol% Al2 O3 、6.37 mol% Li2 O、10.69 mol% Na2 O、0.06 mol% MgO、1.15 mol% ZnO、2.45 mol% P2 O5 、及0.04 mol% SnO2 之標稱組合物的玻璃基板。該玻璃基板具有0.8 mm之厚度。實例1A至1G之玻璃基板在包括100% NaNO3 並具有約390℃之溫度的熔融鹽浴中離子交換，根據表2中提供之條件。所得基於玻璃的製品呈現最大CT值，該值在第5圖中繪製為離子交換時間之函數。
表2：針對實例1A至1G之離子交換條件。
實例 在浴中浸漬時間（小時） 最大CT
1A 0.5 30
1B 1 42
1C 1.5 52
1D 2 56
1E 3.75 67
1F 8 63
1G 16 55
針對實例1E之應力輪廓使用折射近場(refracted near-field; RNF)量測來測得，如描述於美國專利第8,854,623號，標題為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」，其全文以引用方式併入本文。第6圖圖示為深度之函數的測得之應力，該深度從實例1E之基於玻璃的製品之表面延伸至基於玻璃的製品中。於特定深度之應力在表3中表示，包括於彎角。在第6圖中，正數用於壓縮應力，且負數指示拉伸應力。相同規定（壓縮應力指示為y軸上之正值，其拉伸應力由y軸上之負值指示）亦用於第1圖至第3圖、第23圖、及第27圖。然而，在剩餘圖中，壓縮應力指示為y軸上之負值且拉伸應力指示為在y軸上之正值。
表3：於實例1E之特定深度的應力。
深度（微米） 應力(MPa)
12（「彎角」） 161
50 95
100 36
150 0
實例2
實例2A包括具有與實例1相同之組合物及0.8 mm之厚度的玻璃基板。該玻璃基板在包括51%之KNO3 及49%之NaNO3 並且具有約380℃之溫度的單個熔融鹽浴中離子交換3.75小時。所得基於玻璃的製品呈現如表4所述之應力輪廓。
表4：實例2A之應力輪廓
表面壓縮應力 500 MPa
針對鉀之層深度 12微米
於鉀DOL之應力 161 MPa
最大CT 70 MPa
DOC 150微米
根據實例2A之基於玻璃的製品經歷如本文所述之AROR試驗。一組基於玻璃的製品使用5 psi之載荷或壓力研磨，第二組基於玻璃的製品使用25 psi之載荷或壓力研磨，且第三組基於玻璃的製品使用45 psi之載荷或壓力研磨。AROR資料在第7圖中圖示。如第7圖所示，根據實例2A之全部基於玻璃的製品呈現大於約20 kgf之平均破損載荷。
根據實例2A之基於玻璃的製品經改裝到相同行動電話裝置上。該電話裝置從於20公分開始之增量高度墜落到180號砂礫砂紙上。若基於玻璃的製品經受住從一高度（例如，20 cm）墜落，該行動電話再次從更大高度（例如，30 cm、40 cm、50 cm、等等）直至高度225 cm墜落。存活之基於玻璃的製品隨後墜落到30號砂礫砂紙上（在相同電話裝置中）。基於玻璃的製品在180號砂礫砂紙及30號砂礫砂紙兩者上破損之高度係在第8圖中繪製。如第8圖所示，除實例2A之兩個基於玻璃的製品外之全部基於玻璃的製品經受住墜落到180號砂礫砂紙上直至約225 cm之高度（提供約216 cm之平均存活墜落高度）。至30號砂礫砂紙上之平均存活墜落高度係66 cm，一些存活超過100 cm墜落高度。
根據實例2A之基於玻璃的製品呈現在從約480 mHz至約3000 mHz之頻率範圍上約6.9至約7.05之介電常數。根據實例2A之基於玻璃的製品呈現在從約480 mHz至約3000 mHz之頻率範圍上在從約0.012至約0.015之範圍中的介電損耗正切。
在從約380 nm至約1550 nm之範圍上，根據實例2A之基於玻璃的製品之折射率係在從約1.158至約1.49之範圍中，並且在從約380 nm至約800 nm之波長範圍上，該折射率係從約1.518至約1.497。
根據實例2A之基於玻璃的製品經歷如表5所示之各種化學處理。基於玻璃的製品之化學耐久性與比較實例2E、2F、及2G相比。比較實例2E係具有64.3 mol% SiO2 、7.02 mol% B2 O3 、14 mol% Al2 O3 、14 mol% Na2 O、0.5 mol% K2 O、0.03 mol% Fe2 O3 、及0,1 mol% SnO2 之標稱組合物的玻璃基板。比較實例2F係具有64.75 mol% SiO2 、5 mol% B2 O3 、14 mol% Al2 O3 、13.75 mol% Na2 O、2.4 mol% MgO、及0.08 mol% SnO2 之標稱組合物的玻璃基板。比較實例2G包括具有57.5 mol% SiO2 、16.5 mol% Al2 O3 、16.71 mol% Na2 O、2.8 mol% MgO及0.05 mol% SnO2 之標稱組合物的玻璃基板。
表5：實例2A之化學耐久性。
化學處理 重量損失(mg/cm2)
比較實例2E 比較實例2F 比較實例2G 實例2A
5% w/w HCl, 95℃，24小時 29.3 6.7 50 5.77
5% w/w NaOH，95℃，6 小時 2.8 2.4 5.8 2.68
10% HF，室溫，20分鐘 20.8 18.1 37.4 24.03
10%二氟化銨(ABF)，室溫，20分鐘 2 2.7 3.2 0.98
實例3
實例3A包括具有與實例1相同之組合物及0.8 mm之厚度的玻璃基板。比較實例3B包括具有與比較實例2G相同之組合物及0.8 mm之厚度的玻璃基板。實例3A之玻璃基板在單個步驟中使用單個浴化學增強，如表6所述。比較實例3B之玻璃基板在兩步過程中離子交換，如表6所述。
表6：針對實例3A及比較實例3B之離子交換條件
    實例3A 比較實例3B
第一步驟 熔融鹽浴 49% NaNO3/51% 49% NaNO3/51%
  組合物 KNO3 KNO3
浴溫度 380℃ 460℃
浸漬時間 3.75小時 14小時
第二步驟 熔融鹽浴組合物 - 99.5% KNO3/0.5% NaNO3
浴溫度 - 390℃
浸漬時間 - 0.25小時
所得玻璃製品的性質 表面CS 500 MPa 825 MPa
鉀之DOL 12微米 10微米
於鉀之DOL的應力 160 MPa 220 MPa
DOC 150微米 100微米
根據實例3A及比較實例3B之基於玻璃的製品經改裝到相同行動電話裝置上。行動電話從於20公分開始之增量高度墜落到30號砂礫砂紙上。基於玻璃的製品在30號砂礫砂紙上破損之高度在第9圖中繪製。如第9圖所示，實例3A之基於玻璃的製品呈現超過比較實例3B之平均存活墜落高度（亦即，38 cm）之兩倍（亦即，91 cm）的平均存活墜落高度。
根據實例3A及比較實例3B之基於玻璃的製品經歷使用25 psi之載荷或壓力的如本文所述之AROR試驗。實例3A之基於玻璃的基板呈現約30 kgf之平均破損載荷，而比較實例3B之基於玻璃的基板呈現約27 kgf之平均破損載荷，如第10圖所示。當研磨載荷或壓力增加至45 psi時，針對實例3A及比較實例3B之平均破損載荷之差異增加。特別地，在45 psi之載荷或壓力下，實例3A呈現25.9 kgf之平均破損載荷，而比較實例3B呈現約19.6 kgf之平均破損載荷，如第11圖所示。 實例4
具有57.5 mol% SiO2 、16.5 mol% Al2 O3 、16.7 mol% Na2 O、2.5 mol% MgO、及6.5 mol% P2 O5 之標稱組合物且具有約0.4 mm、0.55 mm、或1 mm之厚度的玻璃基板經歷化學增強。厚度及化學增強條件在表7中顯示。
表7：針對實例4A至4D之厚度及化學增強條件。
實例 厚度 浴組合物 浴溫度
4A 0.4 mm 80% KNO3 、20% NaNO3 430℃
4B 0.55 mm 80% KNO3、20% NaNO3 430℃
4C 0.55 mm 90% KNO3、10% NaNO3 430℃
4D 1.0 mm 70% KNO3、30% NaNO3 430℃
實例4A浸漬在如表7指示之熔融鹽浴中4小時、8小時、16小時、32小時、64小時及128小時（實例4A-1直至4A-6）。實例4B浸漬在如表7指示之熔融鹽浴中4小時、8小時、16小時、32小時、64小時及128小時（實例4B-1直至4B-6）。實例4C浸漬在如表7指示之熔融鹽浴中1小時、2小時、4小時、8小時、16小時及32小時（實例4C-1直至4C-6）。實例4D浸漬在如表7指示之熔融鹽浴中4小時、8小時、16小時、32小時、64小時及128小時（實例4D-1直至4D-6）。實例4A-1直至4A-6、4B-1直至4B-6、4C-1直至4C-6及4D-1直至4D-6的應力輪廓分別在第12圖、第14圖、第16圖及第18圖中圖示。在第12圖、第14圖、第16圖及第18圖中，玻璃製品的深度或厚度在x軸上繪製且應力在y軸上繪製。正應力值係CT值且負壓力值係CS值。
針對實例4A-1直至4A-6、實例4B-1直至4B-6、實例4C-1直至4C-6及4D-1直至4D-6，作為浸漬在熔融鹽浴中之時間的函數之CT及DOC值分別在第13圖、第15圖、第17圖及第19圖中圖示。 實例5
具有如表8所示之標稱組合物並具有約0.8 mm之厚度的玻璃基板各者在包括NaNO3 與NaSO4 之混合物及500℃之溫度的熔融鹽浴中經歷化學增強15分鐘（比較實例5A）及16小時（實例5B）。
表8：在化學增強之前實例5之玻璃基板之組合物。
Figure 02_image012
實例5A及5B之基於玻璃的製品之應力輪廓在第20圖中圖示。如第20圖所示，比較實例5A呈現已知應力輪廓，而實例5B顯示根據本揭示之一或更多個實施例之應力輪廓。實例5A及5B之基於玻璃的製品之儲存拉伸能量由測得之SCALP應力輪廓資料並使用上文之等式(3)計算。計算之儲存拉伸能量繪製為測得CT(MPa)之函數，如第21圖所示。
如第21圖所示，與實例5B（針對相同CT值）相比，比較5A（針對給定CT值）呈現更大儲存拉伸能量值。在此圖中，CT係在該樣本中之最大CT。特別地，於約55 MPa之CT，比較實例5A呈現約12 J/m2 之儲存拉伸能量，而實例5B呈現約9 J/m2 之儲存拉伸能量。比較實例5A及實例5B斷裂且與斷裂為顯著較高數量片之比較實例5A相比，實例5B斷裂為較少片。由此，不受理論束縛，據信控制儲存拉伸能量可提供控制或預測碎裂圖案或獲自斷裂之碎片數量的方式。在此等實例中，CT藉由將樣本保持在離子交換浴中較長時期同時使用相同浴溫度及組合物來改變。在第21圖中，點0，0不係實驗的，但熟悉此項技術者應期望係該情形：當存在0 CT時，將存在0儲存拉伸能量。
具有如表8所示之標稱組合物並具有約1 mm之厚度的玻璃基板各者在包括NaNO3 及430℃之溫度的熔融鹽浴中化學增強4小時（比較實例5C）及61.5小時（實例5D）。比較實例5C呈現已知應力輪廓，而實例5D顯示根據本揭示之一或更多個實施例的應力輪廓。實例5C及5D之儲存拉伸能量使用與實例5A至5B所使用者相同之方法計算並繪製為測得CT(MPa)之函數，如第22圖所示。
如第22圖所示，與實例5D相比（針對相同CT值），比較5C（針對給定CT值）呈現較高儲存拉伸能量值（再者，關於第21圖，此等係最大CT值，並且再者該等值藉由使用相同離子交換浴溫度及組合物但具有較長時期來改變）。比較實例5C及實例5D斷裂且與斷裂為明顯更多片之比較實例5C相比，實例5D斷裂為較少片。 實例6
實例6A至6D包括根據本揭示之一或更多個實施例並在基底玻璃中具有約10 mol% Na2 O及6 mol-% Li2 O的玻璃基板。例如，標稱組合物具有約63.46 mol% SiO2 、15.71 mol% Al2 O3 、6.37 mol% Li2 O、10.69 mol% Na2 O、0.06 mol% MgO、1.15 mol% ZnO、2.45 mol% P2 O5 、及0.04 mol% SnO2 。玻璃基板具有0.8 mm之厚度。實例6A至6D之玻璃基板在包括在表9中提供之條件的熔融鹽浴中離子交換，其中「SIOX」指單個離子交換，且「DIOX」指雙離子交換。
針對應力輪廓之不同實驗在玻璃基板中實施。該玻璃基板具有在基底玻璃中含有Na及Li之組合物。可能同時交換大於一種離子（諸如Na及K），主要為Li。通常，在其組合物中僅具有一種自由離子諸如Na之玻璃中，應採取利用不同KNO3 /NaNO3 混合物之兩步IOX過程以達成具有向玻璃中心之長尾部及在其表面中之尖峰的輪廓。 表9：針對實例6之IOX條件及所得性質
參數 6A. SIOX 3.75 h/380 C 51%K/49%Na 6B. SIOX 3.00 h/390 C 80%K/20%Na 6C. SIOX 7.50 h/390 C 80%K/20%Na 6D. DIOX Step1 3.60h/380 C 15%K/85%Na 6D. DIOX Step2 0.50h/390 C 95%K/5%Na
冪係數 2.6 2.0 1.7 - ~2.2
CS範圍 ＞465 600-750 570-720 320-400 傳統FSM 780-950
彎角應力範圍 127-160 80-110 60-90 - 115-150
DOL尖峰範圍 11-12.4 12-15 20-24 9.5-11.2 傳統FSM 7.3-8.7
表9亦顯示針對不同離子交換方案用於緊接外表面之應力的經由逐點方法加稜鏡耦合器量測（FSM儀器）的參數及測得值。表9所示之參數包括輪廓之深區域之冪係數、表面壓縮應力(Compressive Stress; CS)、於尖峰連接至深尾部之彎角應力、及出現彎角之尖峰之層深度。如可從實例6A-D看到，尖峰之DOL可係800微米厚樣本之從約.01•t至約.035•t（例如約.015•t、.02•t、.025•t、.30•t、或.35•t，及任何及全部其間之子範圍），亦即，從約7.3微米至約24微米。尖峰DOL一般對應於鉀DOL。在含Li玻璃中，甚至單個IOX擴散在應力輪廓中產生尖峰及尾部。認為歸因於該事實：含有不同量之Li、Na及K的玻璃於不同擴散速率同時交換。歸因於在實際深應力輪廓與冪次律近似法間的小局部偏差，以及在逐點應力輪廓量測中之精確限制，在於尖峰底部處之實際應力與模擬尖峰冪輪廓之彎角應力之間的直至10至15 MPa之差異係可能的。
第23圖圖示於TE及TM偏振經由逐折射率度量測得之應力輪廓。應注意，於表面之應力在最高5微米中被低估，歸因於量測技術之解析度限制。實際上表面應力值高於本文所示者，並藉由稜鏡耦合技術分開。更完整範圍之屬性在表9中顯示。應注意，當含Li玻璃浸漬在具有K及Na兩者之浴中時，甚至單個離子交換(SIOX)擴散在應力輪廓中產生尖峰及尾部。雖然不希望受任何特定理論束縛，但認為此尖峰及尾部係歸因於該事實：該玻璃含有於不同擴散速率同時交換之不同量的Li、Na及K。
應力輪廓之實例可在第23圖中觀察到。如可從該圖中看到，針對實例6A，尖峰區域藉由鉀之非線性擴散獲得，而輪廓尾部藉由Na及Li之非線性擴散獲得。甚至針對其中來自離子交換浴之Na不到達厚度中心的短擴散時間，在此情形中輪廓尾部應不由僅可應用至基本上線性擴散的互補誤差函數描述。
再次在第23圖中，可觀察到經由於TE及TM偏振逐點折射率度量之針對各種應力輪廓測得的應力輪廓。本文於表面之應力被低估，歸因於與尖峰輪廓之高斜率結合的量測之受限解析度。實際上表面應力值可係高於在此圖中圖示者並使用模式光譜分析（使用稜鏡耦合(FSM-6000)獲得）來分開量測。應注意，單個離子交換擴散在應力輪廓中產生尖峰及尾部，歸因於大於一種離子之同時擴散。
第24圖圖示在根據本揭示之一或更多個實施例並在基底玻璃中具有約10 mol% Na2 O及6 mol-% Li2 O之玻璃中於380℃使用51 wt%K/49 wt%Na擴散3.75 h之方案(6A)之K、Na及Li測得之歸一化微探針資料。如可從圖中看到，鉀擴散受限於玻璃表面附近，在應力輪廓中產生表面尖峰。然而，Na輪廓非常深地總是穿透至玻璃中心。由於在中心中滿足Na擴散之兩個輪廓，一旦在中心中Na濃度開始以基本方式增加，Na輪廓之形狀變得可能相當合理地與冪次律近似，並且基本上與在滿足此條件前之形狀不同。此外，壓縮深度變得穩定，隨著額外擴散時間非常小地改變。
在第24圖中，在離子交換之後，提供在最初僅含有Na及Li之玻璃中於380℃使用51 wt%K/49 wt%Na擴散3.75 h之方案（實例6A）。可看到鉀僅在表面附近區域中擴散，在應力輪廓中產生表面峰(peak)（尖峰(spike)）。然而Na及Li相對深地交換至玻璃中心，在整個厚度中產生基本上彎曲應力輪廓。本發明者已獲得離子交換方案，其中所需曲率之輪廓可獲得，並且使用冪次律模型量化。
第25圖圖示在從圖之頂部至底部從0牛頓至4牛頓線性增加的斜坡模型中在錐角中於76.5度角利用30微米半徑之金剛石刀頭的針對6A至6D之帶斜坡刮痕試驗之實例。
下文表10顯示針對如第25圖例示之斜坡刮痕試驗如由光學顯微鏡評估的具有裂隙之刮痕百分數。 表10：
實例 30µm 球形刮痕 （ 0-4N 斜坡） 顯示裂隙之刮痕數/總刮痕數；(顯示裂隙之刮痕%)
6A 3/3 (100%)
6B 1/3 (33%)
6C 2/4 (50%)
6D 1/3 (33%)
表11至表18顯示在經由顯微鏡評估之若干試驗中刮痕嚴重性之分級。 表11：
寬度（微米）=刮痕表徵字母
0-5=A
6-10=B
11-20=C
21-40=D
41-60=E
61-80=F
表12：
帶斜坡刮痕20微米刀頭76度 評分 評分
  6A 參考玻璃 6A 參考玻璃
開始 5 3 A A
2N 10 9 B B
4N 17 27 C D
任何處之最大寬度 28 28 D D
表13：
帶斜坡刮痕30微米刀頭76度，不具有ETC            
  6A 6B 6C 6D 參考玻璃 6A 6B 6C 6D 參考玻璃
開始 1 1 1 1 1 A A A A A
2N 5 5 5 5 5 A A A A A
4N 12 6 6 9 15 C B B B C
任何處之最大寬度 12 8 8 9 17 C B B B C
表14：
帶斜坡刮痕30微米刀頭76度，具有ETC            
  6A 6B 6C 6D 參考玻璃 6A 6B 6C 6D 參考玻璃
開始 1 1 1 1 1 A A A A A
2N 4 4 4 4 5 A A A A A
4N 10 13 8 7 11 B C B B C
任何處之最大寬度 12 13 11 9 12 C C C B C
表15：
帶斜坡刮痕50微米刀頭76度，具有ETC 評分 評分
  6A 參考玻璃 6A 參考玻璃
開始 6 6 A A
2N 6 6 A A
4N 6 6 A A
任何處之最大寬度 6 6 A A
表16：
帶斜坡刮痕110度，0-2N，具有ETC            
  6A 6B 6C 6D 參考玻璃 6A 6B 6C 6D 參考玻璃
開始 15 16 14 12 16 C C C C C
1N 30 38 26 42 26 D D D E D
2N 53 100 83 36 55 E F F D E
任何處之最大寬度 193 193 83 166 55 F F F F E
表17：
帶斜坡刮痕136度，0-2N，具有ETC            
  6A 6B 6C 6D 參考玻璃 6A 6B 6C 6D 參考玻璃
開始 10 26 25 3 10 B D D A B
1N 80 103 86 86 116 F F F F F
2N 93 74 56 226 133 F F E F F
任何處之最大寬度 198 123 132 226 200 F F F F F
表18：
帶斜坡刮痕150度，0-2N，具有ETC            
  6A 6B 6C 6D 參考玻璃 6A 6B 6C 6D 參考玻璃
開始 12 12 12 11 11 C C C C C
1N 27 18 23 28 31 D C D D D
2N 27 28 23 30 31 D D D D D
任何處之最大寬度 27 28 24 30 31 D D D D D
不同應力輪廓在某些條件下呈現不同水準之刮痕容易性。在第25圖中，給出利用具有30微米半徑及76.5度支撐錐角之金剛石刀頭之帶斜坡之刮痕試驗的一個實例。施加之刮痕力在從0牛頓至4牛頓之範圍上線性傾斜。在本文中，可觀察到與表9之實例6A方案相比，經修改以增加尖峰CS之實例6B至6D方案提供在可作為更窄且更不可見之刮痕缺陷觀察到之刮痕效能方面的改良。各個方案呈現之影像具有針對該方案進行之5個嚴重試驗的影像。利用光學顯微鏡對刮痕效能之觀察揭示了一些吾人藉由刮痕過程中發展之寬度分級嚴重性的潛在趨勢。此外，顯示裂隙之刮痕百分數顯示了一些差異，如表11至18所指示。應注意，在經修改之方案中，彎角應力隨著表面CS改變。儘管不希望受任何特定理論束縛，此示例刮痕試驗指示於表面之應力、彎角位置、及彎角應力的組合，並且很可能甚至輪廓之指數可在某些類型之刮痕事件及刮痕可見性方面起作用。各種刮痕試驗在第23圖所示之輪廓上嘗試，並且當與實例6A相比時，針對較高CS修改之實例6B-D顯示抵抗刮痕之平均較佳效能。
第26圖圖示與具有57.5 mol% SiO2 、16.5 mol% Al2 O3 、16.5 mol% Na2 O、2.8 mol% MgO、6.5 mol% P2 O5 、及0.05 mol% SnO2 之標稱值的參考玻璃相比，在實例6A-D中來自不同條件之在30號砂礫砂紙中樣本之墜落效能。可注意到與參考玻璃相比，實例6A-D具有相似效能並且具有改良之墜落效能。在一些實施例中，所需應力輪廓面墜落在粗糙表面上時係耐斷裂的。在第26圖中圖示與在近期到達市場之產品上的蓋玻璃中針對此試驗具有最大耐斷裂性輪廓之參考玻璃相比，在發明玻璃中來此不同條件之在30號砂礫砂紙上樣本之對照墜落試驗。可注意到全部具有大深度壓縮DOC＞130 um的測試之輪廓在此試驗中具有相似效能，並且與參考玻璃相比，在墜落效能方面具有基本改良。此導致吾人相信此等具有尖峰及大DOC之非線性擴散彎曲輪廓可提供顯著改良之墜落效能，並且在一些情形中提供改良之耐刮痕性。 實例7
實例7A、及比較實例7B至7D包括根據本揭示之一或更多個實施例的玻璃基板，其具有0.8 mm之厚度並具有64 mol% SiO2 、15 mol% Al2 O3 、2.4 mol% B2 O3 、9.2 mol% Na2 O、5.9 mol% Li2 O、1.2 mol% ZnO、2.5 mol%P2 O5 、0.05 mol% SnO2 之標稱組合物，使用NaNO3 與KNO3 之3種不同混合物。實例7A至7D之玻璃基板在包括在表19提供之條件的熔融鹽浴（等）中離子交換，所得性質亦在該表中列出。
表19：針對實例7之IOX條件及所得性質
參數 7A. DIOX步驟1 4.0h，380℃ 70%Na/ 30%K 7A DIOX步驟2 40 min，380℃，7%Na/ 93%K 7B. SIOX 4.0 h，380℃， 70%Na/ 30%K 7C SIOX 3.5 h，390℃， 40%Na/ 60%K 7D SIOX 3.6 h，390℃， 28%Na/ 72%K
Na:K莫耳比 2.28 0.09 2.78 0.79 0.46
表面CS 400 MPa 800 MPa 400 MPa 550-570 MPa -
CSk 160 MPa 125 MPa 160 MPa 125 MPa 小於其他
DOLsp 9.4微米 8.7微米 9.4微米 8.7微米 大於其他
DOC - 160微米 160微米 160微米 約與其他相同
CT 70 MPa 50-55 MPa 70 MPa - -
在第28圖中之曲線 - 2804 2801 2802 2803
第2圖
36圖示對應於比較實例7B-D並由RNF（折射近場掃描）量測的3個應力輪廓，亦即曲線2801、2802、及2803。歸因於RNF之受限解析度，尖峰之表面CS未完全表示（在RNF輪廓中尖峰係圓的並且與實際CS相比具有較小最大應力）。鹽混合物具有以重量計70、40、及28%之NaNO3 ，質量之剩餘部分係KNO3 ，以及直至0.5重量%之用於消除鹽污染影響之矽酸。此對應於分別為2.78、0.79、及0.46之鹽中Na:K莫耳比。全部三個輪廓使用離子交換條件獲得，該離子交換條件導致藉由於390℃離子交換約3.5小時（曲線2802）或於380℃離子交換約4小時（曲線2801及2803）獲得的穩定DOC及高CT之方案。如可從圖中看到，降低Na:K莫耳比導致峰之表面CS基本增加，但此以於尖峰底部顯著損失應力CSk 為代價達成，並且因此顯著損失在尖峰外之壓縮應力區域（從表面至DOC但特別地從尖峰底部至DOC之壓縮應力之深度積分）。在第28圖中具有含應力輪廓（如第一SIOX輪廓（70%NaNO3 ，曲線2801））之蓋玻璃的手機將在墜落到粗糙表面上時具有良好對來自深破壞引入之斷裂的耐受性，但由於相對低表面CS可趨於具有來自圍繞邊緣或在背面上之淺瑕疵之過應力的破損（例如，當落到其邊緣上時或當碰撞鈍器時）。具有含應力輪廓（具有第三應力輪廓（28% NaNO3 ，曲線2803））之蓋玻璃的手機將具有對來自淺瑕疵之顯著過應力之斷裂的更佳耐受性，但對來自尖銳接觸之深破壞引入之斷裂的較差耐受性。中間輪廓（以重量計40%NaNO3 ，曲線2802）將呈現在斷裂之兩個主模式間的折衷。然而，可有益地具有尖峰，與第三輪廓相比（28%NaNO3 ，曲線2803），該尖峰具有較高CS，但同時在整個壓縮區域上具有相似壓縮積分（例如，與第一輪廓相似，曲線2801，70%NaNO3 ）。應進一步有益地增加於深度＞0.3DOC之壓縮應力，並且進一步增加DOC。根據本文所揭示之一些實施例產生的曲線2804達成此等目的。
第36圖圖示針對具有SiO2 、15 mol% Al2 O3 、2.4 mol% B2 O3 、9.2 mol% Na2 O、5.9 mol% Li2 O、1.2 mol% ZnO、2.5 mol%P2 O5 、0.05 mol% SnO2 之標稱組合物的相同0.8 mm厚之Corning Incorporated玻璃，根據本發明之一些實施例的DIOX應力輪廓，曲線2804（實例7A），連同三個SIOX輪廓（比較實例7B至7D之曲線2801至2803）。DIOX輪廓係藉由在具有以重量計70%NaNO3 及30% KNO3 （Na:K比為2.78）之鹽中於380℃第一步驟離子交換4小時及在具有以重量計7%NaNO3 及93%KNO3 （Na:K為約0.09）之鹽中於380℃第二步驟離子交換40 min來獲得。如可看到，在第二浴中Na:K比係低於在第一浴中之比約31倍，且第二浴有效離子交換時間係短於第一步驟離子交換時間約6倍。歸因於K富集，第一步驟發展表面尖峰，其具有約400 MPa之表面CS及約9.4 µm之DOLsp 。第二步驟將尖峰CS增加至約800 MPa，並且亦導致約8.7µm之有效DOLsp 。注意到，在此特定實例中DOLsp 明顯降低係獲自尖峰形狀改變（從在步驟1後大部分線性形狀至在步驟2後具有正曲率之稍微彎曲形狀）的人為產物。由於在兩種情形中假設線性尖峰來計算DOLsp ，在步驟2後DOLsp 呈現稍微更小。此大部分意謂與在步驟1後峰尖之初始深度相比，在步驟2期間發展之尖峰之高壓縮部分係稍微更淺。在其他實例中，特定言之較薄玻璃（例如，0.5 mm），其中第二步驟之有效擴散時間係短於第一步驟之有效擴散時間僅3至5倍，並且其中從步驟1至步驟2之CS改變係較不明顯的，在步驟2後有效DOLsp 係相似的並且通常稍微大於第一步驟DOLsp 。
樣本根據實例7A製備，且羅普刮痕閾值(Knoop Scratch Threshold; KST)如上文所述量測。該KST係大於10並小於16。
此外，利用具有4.2公克重量及10 mm直徑之不銹鋼球及30號砂礫未層壓之砂紙對樣本進行IBoS試驗。IBoS試驗之結果在第37圖中圖示。特定言之，經受住之平均墜落高度係76 cm。60%（5分之3）樣本經受住超過80 cm之墜落高度。更特別地，當經歷利用從約80 cm之高度至位於玻璃之表面上方的30號砂礫砂紙上之具有10 mm直徑之不銹鋼球的IBoS試驗時，增強之玻璃製品具有至少60%存活率，因此在砂紙與玻璃表面間存在100 µm空氣隙，其中存活率係基於測試至少5個樣本。
碰撞閾值試驗隨後利用如第29圖至第35圖所示之設備對樣本之兩個主表面以及其邊緣進行。針對面碰撞之結果在第38圖中圖示，且針對邊緣碰撞之結果在第39圖中圖示。
更特別地，針對面碰撞試驗，使用180號砂礫砂紙，並將具有圓角修整之邊緣之110 mm×56 mm×0.8 mm基板放入根據第34圖之0.4 m彎曲半徑中。如可從第38圖看到，根據實例7之樣本能夠經受住大於200 N之碰撞力，例如，250 N或更大、300 N或更大、350 N或更大、400 N或更大、450 N或更大、500 N或更大、550 N或更大、600 N或更大、650 N或更大、700 N或更大、750 N或更大、800 N或更大、及甚至850 N或更大。實際上，實例7A之樣本達到851 N之最高碰撞載荷並且不破壞。
實例7A之樣本之結果與在第38圖中標識為「比較」之另一玻璃相比，而並非必須比較實例7B-D。特定言之，比較樣本組由具有相同組合物（標稱組合物，約65 mol% SiO2 、約8 mol% Al2 O3 、約12 mol% Na2 O、約4 mol% K2 O、約0.3 mol% CaO、約10 mol% MgO、及約0.5 mol% ZrO2 ）及厚度(0.8 mm)之市售鹼鋁矽酸鹽玻璃（由Asahi Glass Company製造之Dragontrail®玻璃）組成。比較樣本組之玻璃經離子交換以具有24 µm之壓縮層深度DOL及804 MPa之表面壓縮應力CS。相比之下，在比較組中之樣本達到僅約152 N之平均碰撞力，僅10分之3（或30%）樣本經受住超過200 N之碰撞力。由此，根據本揭示及特定言之實例7的增強玻璃良好適用於行動裝置，其中墜落係可能的。
接下來，根據實例7A之樣本利用第35圖之配置測試以當玻璃邊緣由尖銳接觸碰撞時評估存活率。結果在第39圖中圖示。針對實例7A之玻璃標識之箭頭高亮觀察到開始玻璃斷裂處之碰撞力(N)或碰撞能量(J)，因此較高值表示改良效能。在實例7A樣本之情形中，全部測試樣本經受住1.28 J條件但隨後全部於1.58 J斷裂。用於產生此曲線之全部樣本經離子交換，具有2.5D幾何形狀：中心具有~0.8 mm厚度且邊緣具有~0.3 mm厚度。由此，根據一些實施例，根據實例7A製備之基於玻璃的製品可經受住400 N或更大（例如450 N）之邊緣碰撞力或1.28 J或更大之碰撞能量。
熟習該項技術者顯而易見各種修改及變化可產生而不脫離本揭示之精神或範疇。
例如，本文所揭示之基於玻璃的製品可結合至另一製品中，諸如具有顯示器之製品（或顯示器製品）（例如，消費者電子設備，包括行動電話、平板、電腦、導航系統、可穿戴裝置（例如，手錶）及類似者）、建築用製品、運輸製品（例如，汽車、火車、飛行器、航海器、等等）、電器製品、或可獲益於一些透明度、耐刮痕性、耐研磨性或其組合的任何製品。結合本文所揭示之基於玻璃的製品之任一者的例示性製品在第40A圖及第40B圖中圖示。特別地，第40A圖及第40B圖圖示消費者電子設備4100，其包括外殼4102，該外殼具有正面4104、背面4106、及側面4108；電子部件（未圖示），其係至少部分在外殼內或完整地在外殼中並且包括至少控制器、記憶體、及於外殼正面處或在外殼正面附近的顯示器4110；及於外殼正面處或在外殼正面上方使得其覆蓋該顯示器的覆蓋基板4112。在一些實施例中，覆蓋基板4112可包括本文所揭示之基於玻璃的製品之任一者。在一些實施例中，外殼之一部分或蓋玻璃之至少一者包含本文所揭示之基於玻璃的製品。
此外，例如，各種特徵可根據下列例示性實施例結合。
實施例1.一種基於玻璃的製品，其包含： 一第一表面及面對該第一表面之一第二表面，該第一表面及第二表面限定在0.1 mm與2 mm之一範圍中之一厚度(t)；以及 沿著該厚度(t)延伸之一應力輪廓， 其中該應力輪廓在從約0•t直至0.020•t並且大於0.98•t之一第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米， 其中該應力輪廓在從約0.035•t並且小於0.965•t之一第二厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米， 其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之一表面CS，以及 其中該應力輪廓包含從約0.1•t至0.25•t變化之一DOC。
實施例2.如實施例1所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第二厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
實施例3.如實施例1所述之基於玻璃的製品，其中該第二厚度範圍從約0.025•t 延伸至0.035•t 、及從0.965•t 延伸至0.975•t ，且該應力輪廓在該第二厚度範圍之該延伸中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。
實施例4.如實施例3所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第二厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
實施例5.如實施例1或實施例3所述之基於玻璃的製品，其中該第二厚度範圍進一步從0.02•t 延伸至0.025•t 、及從0.975•t 延伸至0.98•t ，且該應力輪廓在該第二厚度之該進一步延伸中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米。
實施例6.如實施例5所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第二厚度範圍之該進一步延伸中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-2 MPa/微米至約2 MPa/微米。
實施例7.如實施例1至6中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第二厚度範圍中形成具有一冪指數之一冪次律輪廓，其中該冪指數係在約1.2至3.2間。
實施例8.如實施例7所述之基於玻璃的製品，其中該冪指數係在約1.3與2.8之間。
實施例9.如實施例1至8中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該表面CS係從約300、350、400、450、500、550、600、610、620 MPa至約650、700、750、800、850、900、950、1000或1100 MPa。
實施例10.如實施例1至9中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。
實施例11.如實施例10所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
實施例12.如實施例1所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍從約0.02•t延伸直至0.025•t並且大於0.975•t延伸至0.98•t，且該應力輪廓在該延伸之第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
實施例13.如實施例12所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該延伸之第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。
實施例14.如實施例13所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該延伸之第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
實施例15.如實施例1或實施例12至14所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍進一步從約0.025•t延伸直至0.035•t並且大於0.965•t延伸直至約0.975•t，且該應力輪廓在該第一厚度範圍之該進一步延伸中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
實施例16.如實施例15所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第一厚度範圍之該進一步延伸中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-170 MPa/微米至約-30 MPa/微米或約30 MPa/微米至約170 MPa/微米。
實施例17.如實施例16所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第一厚度範圍之該進一步延伸中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-140 MPa/微米至約-35 MPa/微米或約35 MPa/微米至約140 MPa/微米。
實施例18.如實施例1至17中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍係藉由在一含鉀鹽中離子交換獲得。
實施例19.如實施例1至18中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該第二厚度範圍係藉由在一含Na鹽中離子交換獲得。
實施例20.如實施例1至19中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓使用一單個離子交換步驟獲得。
實施例21.如實施例1至19中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。
實施例22.如實施例1至21中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該表面CS係在約690 MPa與950 MPa之間。
實施例23.如實施例1至22中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該基於玻璃的製品包含一組合物，該組合物包含從約0.5 mol%至約10 mol%之P2 O5 。
實施例24.一種基於玻璃的製品，其包含： 一中心平面，其中該中心平面包含從約2至約20 mol-%之Li2 O；以及 沿著該厚度(t)延伸之一應力輪廓， 其中該應力輪廓在從約0•t直至0.020•t並且大於0.98•t之一第一厚度範圍中之至少一點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米， 其中該應力輪廓包含從約200 MPa至約1100 MPa之一表面CS，以及 其中該應力輪廓包含從約0.05•t至0.25•t變化之一DOC。
實施例25.如實施例24所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍係藉由在一含鉀鹽中離子交換獲得。
實施例26.如實施例24所述之基於玻璃的製品，其中該第二厚度範圍係藉由在一含Na或K鹽中離子交換獲得。
實施例27.如實施例24至26中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓使用一單個離子交換步驟獲得。
實施例28.如實施例24至26中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓使用兩個或兩個以上離子交換步驟獲得。
實施例29.如實施例24至28中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該表面CS從約690 MPa與950 MPa變化。
實施例30.如實施例24至29中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在該第二厚度範圍中形成具有一冪指數之一冪次律輪廓，其中該冪指數係在約1.2至3.4之間。
實施例31.如實施例30所述之基於玻璃的製品，其中該冪指數係在約1.3與2.8之間。
實施例32.如實施例24至31中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該基於玻璃的製品包含一組合物，該組合物包含從約0.5 mol%至約10 mol%之P2 O5 。
實施例33.如實施例24至32中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該中心平面進一步包含一組合物，該組合物包含從約0.5 mol%至約20 mol%之Na2 O。
實施例34.如實施例24至33中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該中心平面進一步包含一組合物，該組合物包含從約2 mol%至約10 mol%之Li2 O。
實施例35.如實施例33或實施例34所述之基於玻璃的製品，其中在該玻璃製品之該中心平面中Na2 O之該濃度係從約5 mo%至約16 mol%。
實施例36.如實施例33或實施例34所述之基於玻璃的製品，其中在該玻璃製品之該中心平面中Na2 O之該濃度係在約10 mol%與15 mol%之間。
實施例37.如實施例36所述之基於玻璃的製品，其中在該玻璃製品之該中心平面中Li2 O之該濃度係在約3 mol%與10 mol%之間。
實施例38.如實施例24至37中任一項所述之基於玻璃的製品，其中在從0•t直至0.3•t之一厚度上，該應力輪廓進一步包含：包含一最小斜率之一切線及包含一最大斜率之一切線，其中在該最大斜率與該最小斜率間之該差係3.5 MPa每微米或更小。
實施例39.如實施例24至38中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在從約0•t至約0.3•t之一厚度之間及從大於0.7•t之全部點包含小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之一切線。
實施例40.如實施例24至39中任一項所述之基於玻璃的製品，其進一步包含在該第一厚度範圍上延伸之一鉀DOL。
實施例41.如實施例24至40中任一項所述之基於玻璃的製品，其進一步包含限定在0.1 mm與2 mm之一範圍中之一厚度(t)的一第一表面及面對該第一表面之一第二表面。
實施例42.如實施例1至23中任一項所述之基於玻璃的製品，其中在從0•t直至0.3•t之一厚度上，該應力輪廓進一步包含：包含一最小斜率之一切線及包含一最大斜率之一切線，其中在該最大斜率與該最小斜率間之該差係3.5 MPa每微米或更小。
實施例43.如實施例1至23或42中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓在從約0•t至約0.3•t之一厚度之間並且從大於0.7•t之全部點包含小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之一切線。
實施例44.如實施例1至23、或42至43中任一項所述之基於玻璃的製品，其進一步包含在該第一厚度範圍上延伸之一鉀DOL。
實施例45.如實施例1至23、或41至44中任一項所述之基於玻璃的製品，其進一步包含從該第一表面降低至於在該第一表面與該第二表面間之一點的一值並從該值增加至該第二表面的一金屬氧化物濃度。
實施例46.一種化學增強一基於玻璃的基板之方法，該基於玻璃的基板包含一第一主表面、一第二主表面、在該等第一與第二主表面之間垂直延伸之一平均厚度t、及在該等第一與第二主表面之間延伸之一邊緣，該方法包含： 藉由將該基於玻璃的基板固定在包含鈉與鉀離子之一混合物的一第一浴中一第一時期來進行一第一IOX步驟； 在該第一IOX步驟之後，藉由將該基於玻璃的基板固定在包含鈉與鉀離子之一混合物的一第二浴中一第二時期來進行一第二IOX步驟以在該基於玻璃的基板中形成一應力輪廓，該應力輪廓具有一CS區域及一CT區域； 該第二浴具有小於該第一浴之該Na:K莫耳比3至10倍的一Na:K莫耳比。
實施例47.如實施例46所述之方法，其中離子交換之兩個步驟在包括一含Na鹽及一含K鹽兩者之一浴中完成，其中在該第一浴中Na離子與K離子之該比係下列之一：(i)高於在該第二浴中Na離子與K離子之該比2.5或更多倍；(ii)高3或更多倍；(iii)高5或更多倍更；或(iv)高8或更多倍；以及下列之一：(i)高800或更少倍；(ii)高600或更少倍；(iii)高500或更少倍；以及(iv)高400或更少倍。
實施例48.如實施例46至47中任一項所述之方法，該第二浴具有Na與K之一莫耳比，其係下列之一：(i)0.03或更大；(ii)0.04或更大；(iii)0.047或更大；(iv)0.06或更大；以及(v)0.07或更大，並且其係小於或等於下列之一：(i)0.4；(ii)0.35；(ii)0.30；(iii)0.21；(iv)0.16；或(v)0.13。
實施例49.如實施例46至48中任一項所述之方法，該第二IOX步驟之一有效擴散時間係下列之一：(i)該第一步驟之該有效擴散時間之從1/20至1/2；(ii)該第一步驟之該有效擴散時間之從1/20至1/3；以及(iii)該第一步驟之該有效擴散時間之從1/20至1/4。
實施例50.如實施例46至49中任一項所述之方法，其中在該第二IOX步驟之後，該基於玻璃的製品之一表面CS係下列之一：(i)600 MPa或更大；(ii)650 MPa或更大；(iii)700 MPa或更大；(iv)750 MPa或更大；(v)800 MPa或更大；(vi)850 MPa或更大。
實施例51.如實施例46至50中任一項所述之方法，一DOLsp 係：(i)當該厚度係從1至1.3 mm時，該厚度之從0.5至1.5%；(ii)當該厚度係從0.8至1 mm時，在該厚度之從0.6至2%之該範圍中；(iii)當該厚度係從0.65至0.8 mm時，在該厚度之0.7至2.5%之該範圍中；(iv)當該厚度係從0.5至0.65 mm時，在該厚度之0.9至3%之該範圍中；以及(v)當該厚度係從0.3至0.5 mm時，在1至3%之該範圍中。
實施例52.如實施例46至51中任一項所述之方法，一DOL係下列之一：(i)0.1t或更大；(ii)0.15t或更大；(iii)0.2t或更大。
實施例53.如實施例46至52中任一項所述之方法，該應力輪廓在該CT區域中包含具有一冪指數之一冪次律輪廓，其中該冪指數係下列之一：(i)從1至3.4；(ii)從1.2至3.0；以及(iii)從1.7至2.6。
實施例54.如實施例46至53中任一項所述之方法，該增強之基於玻璃的基板之該羅普刮痕閾值係大於10 N。
實施例55.如實施例54所述之方法，該增強之基於玻璃的基板之該羅普刮痕閾值係小於16 N。
實施例56.如實施例46至55中任一項所述之方法，其中當經歷從約80 cm之一高度至位於該玻璃之該表面上之一30號砂礫砂紙上的利用具有10 mm之一直徑之一4.2 g不銹鋼球的一倒球墜落試驗時，該增強之基於玻璃的基板具有至少一60%存活率，因此在該砂紙與該玻璃之該表面之間存在一100 µm空氣隙，其中該存活率係基於測試至少5個樣本。
實施例57.如實施例46至56中任一項所述之方法，其中該增強之基於玻璃的基板上具有下列之一之一存活率：(i)60%或更大；(ii)70%或更大；(iii)80%或更大；(iv)90%或更大；(v)100%或更小，當利用下列之一之一力碰撞在該第一及第二主表面之一上時：(i)200 N或更大；(ii)250 N或更大；(iii)300 N或更大；(iv)350 N或更大；(v)400 N或更大；(vi)450 N或更大；(vii)500 N或更大；(viii)550 N或更大；(ix)600 N或更大；(x)650 N或更大；(xi)700 N或更大；(xii)750 N或更大；(xiii)800 N或更大；(xiv)850 N或更大，根據利用180號砂礫研磨劑之該表面碰撞閾值試驗。
實施例58.如實施例57所述之方法，其中該增強之基於玻璃的基板具有100%或更小之一存活率，當利用900 N或更少之一力碰撞在該第一及第二主表面之一上時，根據利用180號砂礫研磨劑之該表面碰撞閾值試驗。
實施例59.如實施例46至46中任一項所述之方法，其中該增強之基於玻璃的基板可經受住：(i)大於300 N；(ii)400 N或更大；(iii)450 N或更大之一邊緣碰撞，或(i)大於0.68 J；(ii)0.97 J或更大；(iii)1.28 J或更大之一邊緣碰撞。
實施例60.如實施例59所述之方法，其中該增強之基於玻璃的基板可經受住小於500 N之一邊緣碰撞或小於1.58 J之一邊緣碰撞。
實施例61.如實施例1至45中任一項所述之基於玻璃的製品，該增強之基於玻璃的基板之該羅普刮痕閾值係大於10 N。
實施例62.如實施例61所述之基於玻璃的製品，該增強之基於玻璃的基板之該羅普刮痕閾值係小於16 N。
實施例63.如實施例1至45中任一項所述之基於玻璃的製品，其中當經從約80 cm之一高度至位於該玻璃之該表面上之一30號砂礫砂紙上的利用具有10 mm之一直徑之一4.2 g不銹鋼球的一倒球墜落試驗時，該增強之基於玻璃的基板具有至少一60%存活率，因此在該砂紙與該玻璃之該表面之間存在一100 µm空氣隙，其中該存活率係基於測試至少5個樣本。
實施例64.如實施例1至45中任一項所述之基於玻璃的製品，其中該增強之基於玻璃的基板具有下列之一之一存活率：(i)60%或更大；(ii)70%或更大；(iii)80%或更大；(iv)90%或更大；(v)100或更小，當利用下列之一之一力碰撞在該第一及第二主表面之一者上時：(i)200 N或更大；(ii)250 N或更大；(iii)300 N或更大；(iv)350 N或更大；(v)400 N或更大；(vi)450 N或更大；(vii)500 N或更大；(viii)550 N或更大；(ix)600 N或更大；(x)650 N或更大；(xi)700 N或更大；(xii)750 N或更大；(xiii)800 N或更大；(xiv)850 N或更大，根據利用180號砂礫研磨劑之該表面碰撞閾值試驗。
實施例65.如實施例64所述之基於玻璃的製品，其中該增強之基於玻璃的基板具有100%或更小之一存活率，當利用900 N或更小之一力碰撞在該第一及第二主表面之一者上時，根據利用180號砂礫研磨劑之該表面碰撞閾值試驗。
實施例66.如實施例1至45中任一項之基於玻璃的製品，其中該增強之基於玻璃的基板可經受住：(i)大於300 N；(ii)400 N或更大；(iii)450 N或更大之一邊緣碰撞，或(i)大於0.68 J；(ii)0.97 J或更大；(iii)1.28 J或更大之一邊緣碰撞。
實施例67.如實施例66所述之基於玻璃的製品，其中該增強之基於玻璃的基板可經受住小於500 N之一邊緣碰撞或小於1.58 J之一邊緣碰撞。
實施例68.一種消費者電子產品，其包含： 一外殼，其具有一正面、一背面及側面； 電子部件，其至少部分提供在該外殼內，該等電子部件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器提供於該外殼之該正表面處或在該外殼之該正表面附近；以及 一覆蓋基板，其位於該顯示器上方， 其中該外殼之一部分或該覆蓋基板之至少一者包含如實施例1至45、或61至67中任一項所述之基於玻璃的製品。
100:經熱處理之玻璃製品 101:第一表面 110:表面CS 120:最大中心張力(CT) 130:壓縮深度(DOC) 200:化學增強之基於玻璃的製品 201:第一表面 210:表面CS 220:最大CT 230:DOC 300:基於玻璃的製品 302:第一表面 304:第二表面 310:表面CS 312:應力輪廓 315:CS層 317:DOC 320:最大CT 325:CT層 327:深度或長度 330:壓縮變為拉伸處 340:應力輪廓 342:化學深度 400:AROR配置 410:研磨之基於玻璃的製品 420:支撐環 430:裝載環 430a:表面 500:設備 510:試驗臺 512:固體基座 514:片材 515:樣本固定器 516:空氣隙 518:基於玻璃的製品樣本 520: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 1100:設備 1102:擺 1104:吊錘 1105:平衡位置 1106:樞軸 1108:臂 1110:基底 1112:脆性基板 1113:內表面 1114:末端 1115:外表面 1116:末端 1120:第一末端 1122:第二末端 1124:彎曲表面 1125:定點 1127:定點 1130:第一夾具 1132:第二夾具 1140:碰撞物體 1142:平臺 1144:螺釘 1146:制動件 1148:工作臺 1150:碰撞表面 1152:狹槽 1200:指針凹口 1202:試驗位置 1204:螺母 2801:曲線 2802:曲線 2803:曲線 2804:曲線 3501:拐角 3503:拐角 4100:消費者電子設備 4102:外殼 4104:正面 4106:背面 4108:側面 4110:顯示器 4112:覆蓋基板
第1圖係跨已知熱強化之玻璃製品之厚度的橫截面圖；
第2圖係跨已知化學增強之玻璃製品之厚度的橫截面圖；
第3圖係根據本揭示之一或更多個實施例跨化學增強之基於玻璃的製品之厚度的橫截面圖；
第4圖係環對環(ring-on-ring)設備之示意性橫截面圖；
第5圖係圖示隨著離子交換時間變化之實例1A至實例1G之最大CT值的圖；
第6圖係圖示隨著從實例1E之基於玻璃的製品之表面延伸至基於玻璃的製品中之深度變化的實例1E之測得應力的圖；
第7圖係圖示在於不同載荷或壓力研磨之後根據實例2A之基於玻璃的製品之破損載荷值的圖；
第8圖係圖示根據實例2A之基於玻璃的製品在墜落到180號砂礫砂紙上並隨後墜落到30號砂礫砂紙上後破損之高度的圖；
第9圖係圖示根據實例3A及比較實例3B之基於玻璃的製品在墜落到30號砂礫砂紙上後破損之高度的圖；
第10圖係在於25 psi載荷或壓力研磨之後比較根據實例3A及比較實例3B之基於玻璃的製品之平均破損載荷的圖；
第11圖係在於45 psi載荷或壓力研磨之後比較根據實例3A及比較實例3B之基於玻璃的製品之平均破損載荷的圖；
第12圖係圖示隨著深度變化之實例4A-1直至實例4A-6之應力輪廓的圖；
第13圖係圖示隨著離子交換時間變化之實例4A-1直至實例4A-6之最大CT及DOC值的圖；
第14圖係圖示隨著深度變化之實例4B-1直至實例4B-6之應力輪廓的圖；
第15圖係圖示隨著離子交換時間變化之實例4B-1直至實例4B-6之最大CT及DOC值的圖；
第16圖係圖示隨著深度變化之實例4C-1直至實例4C-6之應力輪廓的圖；
第17圖係圖示隨著離子交換時間變化之實例4C-1直至實例4C-6之最大CT及DOC值的圖；
第18圖係圖示隨著深度變化之實例4D-1直至實例4D-6之應力輪廓的圖；
第19圖係圖示隨著離子交換時間變化之實例4D-1直至實例4D-6之最大CT及DOC值的圖；
第20圖係圖示隨著深度變化之比較實例5A及實例5B之應力輪廓的圖；
第21圖係圖示隨著最大CT變化之比較實例5A及實例5B之儲存拉伸能量的圖；
第22圖係圖示隨著最大CT變化之比較實例5C及實例5D之儲存拉伸能量的圖；
第23圖係根據本揭示之一或更多個實施例跨四個化學增強之基於玻璃的製品之厚度的橫截面圖；
第24圖係根據本揭示之一或更多個實施例圖示化學增強之基於玻璃的製品之針對K、Na及Li之歸一化微探針濃度輪廓的圖；
第25圖係根據本揭示之一或更多個實施例的四個化學增強之基於玻璃的製品之刮痕試驗結果的影像；以及
第26圖係根據本揭示之一或更多個實施例比較基於玻璃的製品之平均破損載荷的圖。
第27A圖係歸因於破壞引入加上通常出現在用於行動或手持電子裝置之基於玻璃的製品中之彎曲的主要破損機制之示意性橫截面表示。
第27B圖係用於執行本揭示所述之砂紙倒球(inverted ball on sandpaper; IBoS)試驗的設備之實施例的示意性橫截面圖。
第28圖係在本文所述之設備中進行IBoS試驗之方法的流程圖。
第29圖係用於基於玻璃的製品之試驗設備之側視圖；
第30圖係第29圖所示之試驗設備之一部分的側視圖；
第31圖係第29圖所示之試驗設備的背面透視圖；
第32圖係第29圖所示之試驗設備的正面透視圖；
第33圖係用於基於玻璃的製品之試驗設備的側視圖；
第34圖係第29圖所示之試驗設備之一部分的側視圖；
第35圖係第29圖所示之試驗設備之一部分的替代配置的示意圖。
第36圖係根據一些實施例圖示各種應力輪廓之圖。
第37圖係根據一些實施例圖示樣本之IBoS試驗結果的圖。
第38圖係根據一些實施例圖示樣本及一些比較樣本的表面碰撞閾值試驗結果的圖。
第39圖係根據一些實施例圖示樣本之邊緣碰撞試驗結果的圖。
第40A圖係結合任何本文所揭示之基於玻璃的製品之例示性電子裝置之平面圖。
第40B圖係第40A圖之例示性電子裝置之透視圖。
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Claims (21)

  1. 一種基於玻璃的製品，包含： 一第一表面及與該第一表面相對的一第二表面，該第一表面及第二表面限定在0.1 mm與2 mm之一範圍中之一厚度(t )；以及 一應力輪廓，該應力輪廓根據一數學公式沿著該厚度(t )延伸，該數學公式係該厚度的一函數；其中該應力輪廓的數學公式在從約0•t 直至0.020•t 及大於0.98•t 之一第一厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米，其中該應力輪廓的數學公式在從0.035•t 至小於0.965•t 之一第二厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-15 MPa/微米至約15 MPa/微米，其中該應力輪廓的數學公式沿著該第二厚度範圍的跨度形成一具有一冪指數的冪次律函數，其中該冪指數係從約1.2至約3.2，其中該應力輪廓包括從約300 MPa至約1100 MPa的一表面壓縮應力與50 MPa或更高的最大中心張力，以及其中該應力輪廓包含從約0.1•t 至0.25•t 變化之一壓縮深度。
  2. 如請求項1所述之基於玻璃的製品，進一步包括一小於或等於80 MPa的最大中心張力。
  3. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍延伸至從約0.02•t 直至0.025•t 及大於0.975•t 至0.98•t ，且該應力輪廓的數學公式在該延伸之第一厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
  4. 如請求項3所述之基於玻璃的製品，其中該第一厚度範圍進一步延伸至從約0.025•t 直至0.035•t 及大於0.965•t 直至約0.975•t ，且該應力輪廓的數學公式在該第一厚度範圍之該進一步延伸中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米。
  5. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，其中該厚度(t )小於或等於1 mm，該表面壓縮應力大於或等於500 MPa，而該壓縮深度大於或等於0.14•t 。
  6. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓的數學公式在從約0•t 至約0.3•t 及從大於0.7•t 之一厚度間之全部點包含小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之一切線。
  7. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，進一步包含在該第一厚度範圍上延伸之一鉀層深度。
  8. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，其中至少一者： (i)該增強之基於玻璃的基板之該羅普側向破裂刮痕閾值係大於10 N並係小於16 N；(ii)該增強之基於玻璃的基板具有一從40%至100%之存活率，當利用400 N或更大之一力碰撞在該第一主表面及該第二主表面之一者上時，根據利用180號砂礫研磨劑之該表面碰撞閾值試驗；以及 (iii)該增強之基於玻璃的基板可經受住從大於300 N至小於500 N之一邊緣碰撞或從大於0.68 J至小於1.58 J之一邊緣碰撞，根據利用30號砂礫研磨劑之該邊緣碰撞閾值試驗。
  9. 如請求項2所述之基於玻璃的製品，進一步包含從該第一表面的一第一數值降低至於在該第一表面與該第二表面間之一點的一第二數值並從該第二數值增加至該第二表面的金屬氧化物濃度。
  10. 如請求項1所述之基於玻璃的製品，其中在從0•t 直至0.3•t 之一厚度上，該應力輪廓的數學公式進一步包含：包含一最小斜率之一切線及包含一最大斜率之一切線，其中在該最大斜率與該最小斜率之間的差異係每微米3.5 MPa或更小。
  11. 一種消費者電子產品，其包含： 一外殼，其具有一正面、一背面及側面；電子部件，其至少部分提供在該外殼內，該等電子部件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器提供於該外殼之該正面處或在該外殼之該正面附近；以及一覆蓋基板，其位於該顯示器上方， 其中該外殼之一部分或該覆蓋基板之至少一者包含如請求項2所述之基於玻璃的製品。
  12. 一種基於玻璃的製品，其包含： 一中心平面，其中該中心平面包含從約2至約20 mol-%之Li2 O；以及根據一數學公式沿著該厚度(t )延伸之一應力輪廓，該數學公式係該厚度的一函數，其中該應力輪廓的數學公式在從約0•t 直至0.020•t 及大於0.98•t 之一第一厚度範圍中之全部點包含具有一斜率之一切線，該斜率從約-200 MPa/微米至約-25 MPa/微米或約25 MPa/微米至約200 MPa/微米，其中該應力輪廓包含從約300 MPa至約1100 MPa之一表面壓縮應力與50 MPa或更高的最大中心張力，以及其中該應力輪廓的數學公式沿著一第二厚度範圍的跨度形成一具有一冪指數的冪次律函數，其中該第二厚度範圍從0.035•t 延伸至小於0.965•t ，其中該冪指數係從約1.2至約3.4， 其中該應力輪廓包含從約0.05•t 至0.25•t 變化之一壓縮深度。
  13. 如請求項12所述之基於玻璃的製品，進一步包括一小於或等於80 MPa的最大中心張力。
  14. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，進一步包含限定在0.1 mm至1 mm之一範圍中之一厚度(t)的一第一表面及與該第一表面相對之一第二表面，其中該表面壓縮應力大於或等於500 MPa，而該壓縮深度大於或等於0.14•t 。
  15. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，其中該基於玻璃的製品包含一組合物，該組合物包含約0.5 mol%至約10 mol%之P2 O5 。
  16. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，其中該中心平面進一步包含一組合物，該組合物包含從約0.5 mol%至約20 mol%之Na2 O。
  17. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，其中該中心平面進一步包含一組合物，該組合物包含從約2 mol%至約10 mol%之Li2 O。
  18. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，其中該應力輪廓的數學公式在從約0•t 至約0.3•t 及從大於0.7•t 之一厚度間之全部點包含小於約-0.1 MPa/微米或大於約0.1 MPa/微米之一切線。
  19. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，進一步包含在該第一厚度範圍上延伸之一鉀層深度。
  20. 如請求項13所述之基於玻璃的製品，其中該表面壓縮應力從約690 MPa至1100 MPa變化。
  21. 如請求項12項所述之基於玻璃的製品，其中在從0•t 直至0.3•t 之一厚度上，該應力輪廓的數學公式進一步包含：包含一最小斜率之一切線及包含一最大斜率之一切線，其中在該最大斜率與該最小斜率之間的差異係每微米3.5 MPa或更小。
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