TWI775541B - 具固有耐損性之可化學強化的鋰鋁矽酸鹽玻璃 - Google Patents

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Abstract

一組Li2 O-Al2 O3 -SiO2 -B2 O3 族系的玻璃組成，可在含有NaNO3 與KNO3 的至少一者的單一或多個離子交換浴中化學強化，計短時間（2-4小時），以形成深層深度（DOL）。在一些情況下，DOL為至少70微米；在其他情況下為至少約100微米。離子交換玻璃具有高耐損性（壓痕斷裂韌度為大於10公斤力至大於50公斤力），此優於或至少可比鈉鋁矽酸鹽玻璃。

Description

具固有耐損性之可化學強化的鋰鋁矽酸鹽玻璃
本發明係關於可離子交換玻璃。更具體而言，本發明係關於可離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃。再更具體而言，本發明係關於鋰鋁矽酸鹽玻璃，當離子交換時，鋰鋁矽酸鹽玻璃具有高度固有耐損性。
亦不斷致力開發新的玻璃組成，以在促成熔化及形成製程的同時，改善離子交換性質和更高耐損性。許多具高壓痕閥值的玻璃係以SiO2 -Al2 O3 -B2 O3 -MgO-Na2 O-P2 O5 玻璃系統為基礎。因硼或磷存在造成的開放結構（即高莫耳體積）將導致高固有耐損性（IDR）。
茲提供一組Li2 O-Al2 O3 -SiO2 -B2 O3 族系的玻璃組成。該等玻璃可在含有NaNO3 與KNO3 的至少一者的單一或多個離子交換浴中化學強化，計短時間（2-4小時），以形成深層深度（DOL）。在一些情況下，DOL為至少70微米（μm）；在其他情況下為至少約100 μm。離子交換玻璃具有高耐損性（壓痕斷裂韌度為大於10公斤力至大於50公斤力），此優於或至少可比鈉鋁矽酸鹽玻璃。
因此，本發明的一態樣為提供鋰鋁矽酸鹽玻璃。玻璃包含：約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 ；約9莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 ；約2.5莫耳%至約20莫耳%的B2 O3 ；約3莫耳%至約20莫耳%的Li2 O；及0莫耳%至約4莫耳%的P2 O5 。
本發明的另一態樣為提供鋰鋁矽酸鹽玻璃。玻璃經離子交換且具有壓縮層從至少一表面延伸到玻璃內至少約70 μm的層深度。壓縮層於表面具有至少約600兆帕（MPa）的最大壓縮應力。玻璃亦具有至少約10公斤力的維氏裂痕起始閥值和至少約8牛頓（N）的努氏刮痕閥值。
根據本發明的第一態樣，提供鋰鋁矽酸鹽玻璃。鋰鋁矽酸玻璃包含：約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 ；約10莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 ；約3.5莫耳%至約9.5莫耳%的B2 O3 ；約7莫耳%至約14莫耳%的Li2 O；及0莫耳%至約4莫耳%的P2 O5 ，其中Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）為約0.1至約0.4，R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O。
根據本發明的第二態樣，第一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃經離子交換。
根據本發明的第三態樣，第二態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃具有壓縮層從至少一表面延伸到玻璃內至少約70 μm的層深度，壓縮層具有至少約600兆帕的最大壓縮應力。
根據本發明的第四態樣，在第三態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃中，壓縮層於表面下方50 μm的深度具有至少約100兆帕的壓縮應力。
根據本發明的第五態樣，第二至第四態樣中任一態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約10公斤力的維氏裂痕起始閥值。
根據本發明的第六態樣，第二至第五態樣中任一態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約8 N的努氏刮痕閥值。
根據本發明的第七態樣，第一至第六態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約10千泊（kP）的液相黏度。
根據本發明的第八態樣，第一至第七態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有約840℃或以下的軟化點。
根據本發明的第九態樣，第一至第八態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約510℃的退火點。
根據本發明的第十態樣，第一至第九態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約68吉帕（GPa）的彈性模數。
根據本發明的第十一態樣，提供第一至第十態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中R2 O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）為約-2莫耳%至約5.6莫耳%。
根據本發明的第十二態樣，提供第一至第十一態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中Al2 O3 （莫耳%）＞B2 O3 （莫耳%）。
根據本發明的第十三態樣，提供第一至第十二態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：約58莫耳%至約69莫耳%的SiO2 ；約10莫耳%至約17莫耳%的Al2 O3 ；約3.5莫耳%至約9.5莫耳%的B2 O3 ；0莫耳%至約2.5莫耳%的P2 O5 ；約7莫耳%至約14莫耳%的Li2 O；約0.2莫耳%至約14莫耳%的Na2 O；0莫耳%至約2.5莫耳%的K2 O；0莫耳%至約5莫耳%的MgO；及0莫耳%至約4莫耳%的ZnO，其中Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）為約0.1至約0.4。
根據本發明的第十四態樣，提供第一至第十三態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：約5莫耳%至約9莫耳%的B2 O3 ；約7莫耳%至約10莫耳%的Li2 O；4莫耳%至約14莫耳%的Na2 O；及0莫耳%至約1莫耳%的K2 O。
根據本發明的第十五態樣，提供第一至第十四態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中(Al2 O3 （莫耳%）+B2 O3 （莫耳%）)/R2 O（莫耳%）為約0.9至約1.9。
根據本發明的第十六態樣，提供第一至第十五態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中R2 O（莫耳%）+R'O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）-B2 O3 （莫耳%）-P2 O5 （莫耳%）為約-10.5莫耳%至約-0.11莫耳%，其中R'O=MgO+CaO+SrO+BaO。
根據本發明的第十七態樣，提供第一至第十六態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含約5莫耳%至約12莫耳%的Li2 O。
根據本發明的第十八態樣，提供第一至第十七態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；0莫耳%至約4莫耳%的K2 O；0莫耳%至約8莫耳%的MgO；0莫耳%至約4莫耳%的ZnO；0莫耳%至約5莫耳%的TiO2 ；及0莫耳%至約3莫耳%的P2 O5 。
根據本發明的第十九態樣，提供第一至第十八態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：約55莫耳%至約60莫耳%的SiO2 ；約12莫耳%至約15莫耳%的Al2 O3 ；約3.5莫耳%至約7.5莫耳%的B2 O3 ；約7莫耳%至約10莫耳%的LiO2 ；0莫耳%至約3莫耳%的P2 O5 。
根據本發明的第二十態樣，提供第一至第十九態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含約5莫耳%至約7莫耳%的Be2 O3 。
根據本發明的第二十一態樣，提供第一至第二十態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；及約0.05莫耳%至約0.5莫耳%的SnO2 。
根據本發明的第二十二態樣，提供消費性電子產品。消費性電子產品包含：外殼，具有正面、背面和側面；電子部件，至少部分置於外殼內，電子部件包括至少一控制器、記憶體和顯示器，顯示器設於或鄰接外殼的正面；及蓋玻璃，置於顯示器上面，其中至少一部分的外殼或蓋玻璃包含第一至第二十一態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃。
根據本發明的第二十三態樣，提供消費性電子產品。鋰鋁矽酸玻璃包含：約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 ；約10莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 ；約2.5莫耳%至約7.5莫耳%的B2 O3 ；約5莫耳%至約14莫耳%的Li2 O；0莫耳%至約4莫耳%的P2 O5 ；及0莫耳%至約1莫耳%的K2 O；其中Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）為約0.1至約0.4，R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O，R2 O（莫耳%）+R'O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）-B2 O3 （莫耳%）-P2 O5 （莫耳%）為約-10.5莫耳%至約-0.11莫耳%，其中R'O=MgO+CaO+SrO+BaO。
根據本發明的第二十四態樣，第二十三態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃經離子交換。
根據本發明的第二十五態樣，第二十四態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃具有壓縮層從至少一表面延伸到玻璃內至少約70 μm的層深度，壓縮層具有至少約600兆帕的最大壓縮應力。
根據本發明的第二十六態樣，在第二十五態樣的離子交換鋰鋁矽酸鹽中，壓縮層於表面下方50 μm的深度具有至少約100兆帕的壓縮應力。
根據本發明的第二十七態樣，第二十三至第二十六態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約10公斤力的維氏裂痕起始閥值。
根據本發明的第二十八態樣，第二十三至第二十七態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約8 N的努氏刮痕閥值。
根據本發明的第二十九態樣，第二十三至第二十八態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約10千泊的液相黏度。
根據本發明的第三十態樣，第二十三至第二十九態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有約840℃或以下的軟化點。
根據本發明的第三十一態樣，第二十三至第三十態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約510℃的退火點。
根據本發明的第三十二態樣，第二十三至第三十一態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃具有至少約68吉帕的彈性模數。
根據本發明的第三十三態樣，提供第二十三至第三十二態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中R2 O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）為約-2莫耳%至約5.6莫耳%。
根據本發明的第三十四態樣，提供第二十三至第三十三態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中Al2 O3 （莫耳%）＞B2 O3 （莫耳%）。
根據本發明的第三十五態樣，提供第二十三至第三十四態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中(Al2 O3 （莫耳%）+B2 O3 （莫耳%）)/R2 O（莫耳%）為約0.9至約1.9。
根據本發明的第三十六態樣，提供第二十三至第三十五態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；0莫耳%至約8莫耳%的MgO；0莫耳%至約4莫耳%的ZnO；0莫耳%至約5莫耳%的TiO2 ；及0莫耳%至約3莫耳%的P2 O5 。
根據本發明的第三十七態樣，提供第二十三至第三十六態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含約5莫耳%至約7莫耳%的B2 O3 。
根據本發明的第三十八態樣，提供第二十三至第三十七態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃，其中鋰鋁矽酸鹽玻璃包含：0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；及約0.05莫耳%至約0.5莫耳%的SnO2 。
根據本發明的第三十九態樣，提供消費性電子產品。消費性電子產品包含：外殼，具有正面、背面和側面；電子部件，至少部分置於外殼內，電子部件包括至少一控制器、記憶體和顯示器，顯示器設於或鄰接外殼的正面；及蓋玻璃，置於顯示器上面，其中至少一部分的外殼或蓋玻璃包含第二十三至第三十八態樣中任一態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃。
根據本發明的第四十態樣，提供鋰鋁矽酸鹽玻璃。鋰鋁矽酸鹽玻璃經離子交換且具有壓縮層從至少一表面延伸到玻璃內至少約70 μm的層深度，壓縮層具有至少約600兆帕的最大壓縮應力，其中玻璃具有至少約10公斤力的維氏裂痕起始閥值和至少約8N的努氏刮痕閥值。
根據本發明的第四十一態樣，提供消費性電子產品。消費性電子產品包含：外殼，具有正面、背面和側面；電子部件，至少部分置於外殼內，電子部件包括至少一控制器、記憶體和顯示器，顯示器設於或鄰接外殼的正面；及蓋玻璃，置於顯示器上面，其中至少一部分的外殼或蓋玻璃包含第四十態樣的鋰鋁矽酸鹽玻璃。
本發明的上述和其他態樣、優點與顯著特徵在參閱以下詳細實施方式說明、附圖和後附申請專利範圍後，將變得更清楚易懂。
在以下說明中，相同的元件符號代表各視圖中相仿或對應的零件。亦應理解除非具體指明，否則諸如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內」等用語僅為便於說明，而非視為限定用語。此外，當描述某一群組包含至少一組元件和元件組合物時，應理解該群組可包含、本質由或由個別或結合任何數量的提及元件組成。同樣地，當描述某一群組由至少一組元件或元件組合物組成時，應理解該群組可由個別或結合任何數量的提及元件組成。除非具體指明，否則所述數值範圍包括範圍的上限與下限和介於二者間的任何範圍。除非具體指明，否則在此所用不定冠詞「一」和對應定冠詞「該」意指「至少一」或「一或更多」。亦應理解說明書和圖式所述各種特徵結構可以任何和所有結合方式使用。
在此，「玻璃物件」一詞係採用最廣泛的意義而包括整體或部分由玻璃製成的任何物體。除非特別指明，否則所有組成係以莫耳百分比（莫耳%）表示。除非特別指明，否則熱膨脹係數（CTE）係以10-7 /℃表示且代表在約20℃至約300℃的溫度範圍量測的值。
除非特別指明，否則所有溫度係以攝氏（℃）表示。在此所用「軟化點」一詞係指玻璃黏度為約107.6 泊（P）時的溫度，「退火點」一詞係指玻璃黏度為約1013.2 泊時的溫度，「200泊溫度」（T200P ）一詞係指玻璃黏度為約200泊時的溫度，「1泊溫度」（T200P ）一詞係指玻璃黏度為約200泊時的溫度，「1011 泊溫度」一詞係指玻璃黏度為約1011 泊時的溫度，「35千泊溫度」（T35kP ）一詞係指玻璃黏度為約35千泊（kP）時的溫度，「160千泊溫度」（T160kP ）一詞係指玻璃黏度為約160千泊時的溫度。在此所用「液相黏度」或「TL 」一詞係指當熔融玻璃從熔化溫度冷卻時，首先出現結晶的溫度，或為當溫度從室溫上升時，最後一個結晶熔化的溫度。
注意在此所用「實質」和「約」等用語係表示任何定量比較、數值、量測或其他表述引起的固有不確定程度。該等用語在此亦表示定量表述偏離指定參考值、又不致改變所述主題標的的基本功能的程度。故「實質無MgO」的玻璃係指不主動添加或批量加入MgO至玻璃、但存有很少量者為污染物，例如少於約0.1莫耳%。
大體參照圖式且特別參照第1圖，應理解圖式說明係為描述特定實施例，而無意限定本發明或後附申請專利範圍。圖式不必然按比例繪製，為清楚簡潔呈現，某些特徵結構和一些視圖當可放大或概要圖示。
茲描述可離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃，當化學強化時，並具有高度耐損性，此亦稱作原生耐損性或固有耐損性，且依維氏（Vickers）裂痕起始閥值和努氏（Knoop）刮痕試驗特性化。該等玻璃通常在鈉鹽（例如NaNO3 ）中的離子交換速率比類似鈉鹼鋁矽酸鹽玻璃在鉀鹽（例如KNO3 ）中快。使用含鋰玻璃亦可在較低溫度下達成較深的壓縮深度（亦稱作「層深度」或「DOL」）。當Na+ 取代玻璃中的Li+ 時，擴散速率比K+取代玻璃中的Na+ 快約10倍。混合鹽浴可用於進行雙重離子交換，其中K+ 取代Na+ 及Na+ 取代Li+ ，Na+ 取代Li+ 將產生深壓縮深度，K+ 取代Na+ 將造成高表面壓縮應力。
所述鋰鋁矽酸鹽玻璃包含或本質由下列組成：約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 （55莫耳%≤SiO2 ≤75莫耳%）；約9莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 （9莫耳%≤Al2 O3 ≤18莫耳%）；約2.5莫耳%至約20莫耳%的B2 O3 （2.5莫耳%≤B2 O3 ≤20莫耳%）；約3莫耳%至約20莫耳%的Li2 O（3莫耳%≤Li2 O≤20莫耳%）；及0莫耳%至約4莫耳%的P2 O5 （0莫耳%≤P2 O5 ≤4莫耳%）。在一些實施例中，玻璃進一步包含下列至少一者：0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；0莫耳%至約4莫耳%的K2 O；0莫耳%至約8莫耳%的MgO；0莫耳%至約4莫耳%的ZnO，及0莫耳%至約5莫耳%的TiO2 。
在特定實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃包含或本質由下列組成：約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 ；約10莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 ；0莫耳%至約20莫耳%的B2 O3 ；約5莫耳%至約14莫耳%的Li2 O；0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O；0莫耳%至約4莫耳%的K2 O；0莫耳%至約8莫耳%的MgO；0莫耳%至約4莫耳%的ZnO；0莫耳%至約5莫耳%的TiO2 ；0莫耳%至約4莫耳%的P2 O5 ；及約0.05莫耳%至約0.5莫耳%的SnO2 。更具體而言，玻璃可包含或本質由下列組成：約55莫耳%至約60莫耳%的SiO2 （55莫耳%≤SiO2 ≤60莫耳%）；約12莫耳%至約15莫耳%的Al2 O3 （12莫耳%≤Al2 O3 ≤15莫耳%）；約2.5莫耳%至約7.5莫耳%的B2 O3 （2.5莫耳%≤B2 O3 ≤7.5莫耳%）；約7莫耳%至約10莫耳%的Li2 O（7莫耳%≤Li2 O≤10莫耳%）；及0莫耳%至約3莫耳%的P2 O5 （0莫耳%≤P2 O5 ≤3莫耳%）。最佳地，B2 O3 為約5莫耳%至約7莫耳%。非限定玻璃組成和參考組成（9667）實例列於表1。 表1  鋰鋁矽酸鹽玻璃實例
莫耳% 氧化物 參考 9667 1 REN 2 REO 3 RET 4 RGC 5 RDD
SiO2 69.2 65.0 63.0 59.3 63.3 67.3
Al2 O3 12.6 14.4 15.5 15.4 15.3 13.5
B2 O3 1.8 2.3 2.3 6.0 6.0 2.0
Li2 O 7.7 8.8 9.7 9.7 9.6 7.7
Na2 O 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
MgO 2.9 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
ZnO 1.7 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
TiO2 3.5 3.5 3.5 3.6 0.0 3.5
SnO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
P2 O5 0 0 0 0 0 0
莫耳% 氧化物 6 RDE 7 RDF 8 RDG 9 RDH 10 RDI 11 RFX
SiO2 65.9 64.7 63.4 62.3 61.0 68.9
Al2 O3 13.2 13.0 12.7 12.5 12.2 13.9
B2 O3 4.0 5.8 7.6 9.2 10.9 2.4
Li2 O 7.5 7.5 7.3 7.1 7.1 7.9
Na2 O 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5 0.6
MgO 4.0 3.8 3.8 3.7 3.7 4.1
ZnO 1.2 1.1 1.1 1.1 1.1 1.2
TiO2 3.4 3.4 3.3 3.3 3.2 0
SnO2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1
P2 O5 0 0 0 0 0 0.9
莫耳% 氧化物 12 RFY 13 RFZ 14 RGA 15 RGB
SiO2 68.2 67.6 66.9 69.5
Al2 O3 13.8 13.6 13.5 14.0
B2 O3 2.3 2.3 2.3 2.4
Li2 O 7.9 7.8 7.7 8.0
Na2 O 0.6 0.6 1.7 0.6
MgO 4.0 4.0 4.0 4.1
ZnO 1.2 1.2 1.2 1.2
TiO2 0 0 0 0
SnO2 0.1 0.1 0.1 0.1
P2 O5 1.8 2.7 2.7 0.0
在特定實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃包含或本質由下列組成：約58莫耳%至約69莫耳%的SiO2 （58莫耳%≤SiO2 ≤69莫耳%）；約9莫耳%至約17莫耳%的Al2 O3 （9莫耳%≤Al2 O3 ≤17莫耳%）；約3.5莫耳%至約9.5莫耳%B2 O3 的（3.5莫耳%≤B2 O3 ≤9.5莫耳%）；0莫耳%至約2.5莫耳%的P2 O5 （0莫耳%≤P2 O5 ≤4莫耳%）；約2.5莫耳%至約12莫耳%的Li2 O（2.5莫耳%≤Li2 O≤12莫耳%）；約0.2莫耳%至約12莫耳%的Na2 O（0.2莫耳%≤Na2 O≤13莫耳%）；0莫耳%至約2.5莫耳%的K2 O（0莫耳%≤K2 O≤2.5莫耳%）；0莫耳%至約5莫耳%的MgO（0莫耳%≤MgO≤5莫耳%）；及/或0莫耳%至約4莫耳%的ZnO（0莫耳%≤ZnO≤4莫耳%）。更具體而言，玻璃可包含：約5莫耳%至約9莫耳%的B2 O3 （5莫耳%≤B2 O3 ≤9莫耳%）；約4莫耳%至約10莫耳%的Li2 O（4莫耳%≤Li2 O≤10莫耳%）；約4莫耳%至約14莫耳%的Na2 O（4莫耳%≤Na2 O≤14莫耳%）；0莫耳%至約1莫耳%的K2 O（0莫耳%≤K2 O≤1莫耳%）；0莫耳%至約3莫耳%的MgO（0莫耳%≤MgO≤3莫耳%）；及/或0莫耳%至約3莫耳%的ZnO（0莫耳%≤ZnO≤3莫耳%）。玻璃可進一步包括約0.05莫耳%至約0.5莫耳%的SnO2 （0.05莫耳%≤SnO2 ≤0.5莫耳%）。非限定玻璃組成實例列於表2。
在一些實施例中，(Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）)為約0.1至約0.5（0.1≤(Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）)≤0.5），其中R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O。
在一些實施例中，R2 O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）為約-2莫耳%至約5.6莫耳%，其中R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O。在一些實施例中，Al2 O3 （莫耳%）＞B2 O3 （莫耳%）。在一些實施例中，(Al2 O3 （莫耳%）+B2 O3 （莫耳%）)/R2 O（莫耳%）為約0.9至約1.9。在一些實施例中，R2 O（莫耳%）+R'O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）-B2 O3 （莫耳%）-P2 O5 （莫耳%）為約-10.5莫耳%至約-0.11莫耳%，其中R'O=MgO+CaO+SrO+BaO。
在一些實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃的軟化點低於鈉類似物，鈉類似物的軟化點通常高於約900℃。在一些實施例中，所述玻璃的軟化點為約840℃或以下。在某些實施例中，玻璃的軟化點為約820℃或以下，在其他實施例中為約800℃或以下。低軟化點可伴隨小於鈉類似物的熱膨脹係數（CTE）。改造玻璃片時，低CTE對維持尺寸穩定性而言很重要。除了用作平板，本發明的低CTE玻璃還能做為三維物件及用於汽車應用。
在一些實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃的退火點為至少約500℃。在某些實施例中，玻璃的退火點為至少約520℃，在其他實施例中，退火點為至少約530℃。
選定玻璃組成的密度、應變點、軟化點、退火點和熱膨脹係數（CTE）列於表2。 表2選定鋰鋁矽酸鹽玻璃的組成、密度、應變點、軟化點、退火點和熱膨脹係數（CTE）
莫耳% 196HNT 107UE 107UF 107UG 107UH 107UI
SiO2 67.00 67.11 67.18 66.96 67.17 67.20
Al2 O3 12.60 9.14 10.12 9.13 10.15 10.15
B2 O3 7.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 5.10 8.10 7.66 6.28 5.24 5.23
Na2 O 6.70 11.38 10.86 13.26 13.27 13.31
K2 O 1.30 0.26 0.27 0.26 0.26 0.27
MgO   1.17 1.08 1.29 1.12 1.75
CaO   1.82 1.82 1.80 1.78 1.09
SnO2 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3 0.50          
Li2 O/(R2 O) 0.389 0.410 0.408 0.317 0.279 0.278
應變點（℃）   459.1 473.2 462.8 482.3 482.3
退火點（℃）   500.2 514.1 504.5 525.6 524.9
軟化點（℃）   691.8 719.3 703.8 733 739.7
CTE（×10-7 /℃）   87.8 84.2 89.9 86.9 87
密度（g/cm3 ）   2.474 2.471 2.479 2.477 2.473
莫耳% 107UJ 107UK 107UL 107UM 107UN 107UO
SiO2 67.01 70.21 70.17 70.14 71.17 71.19
Al2 O3 10.14 8.51 8.50 8.49 7.47 6.88
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 6.30 5.45 6.49 6.93 5.33 5.28
Na2 O 11.32 11.30 10.32 9.82 11.49 12.09
K2 O 0.27 0.98 0.99 0.99 0.99 0.98
MgO 2.15 1.02 0.99 1.06 1.02 1.04
CaO 1.80 1.53 1.53 1.55 1.53 1.52
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.352 0.307 0.365 0.391 0.299 0.288
應變點（℃） 485.5 469.2 466.8 464.2 460.5 452.8
退火點（℃） 529 511.6 509.5 506.9 502.3 495.3
軟化點（℃） 741 728.6 720.1 714.1 712.3 702.7
CTE（×10-7 /℃） 83.3 84.2 83.1 82.4 84.5 85.3
密度（g/cm3 ） 2.474 2.458 2.455 2.453 2.454 2.452
莫耳% 107UP 107UQ 107UR 107US 107UT 107UU
SiO2 69.60 66.42 66.49 66.27 66.33 65.31
Al2 O3 7.78 9.39 9.38 8.09 8.09 6.98
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 5.10 6.39 6.37 11.73 10.66 9.65
Na2 O 12.90 11.57 11.60 9.98 9.97 10.48
K2 O 0.98 1.23 1.23 0.01 0.01 1.49
MgO 1.08 0.05 0.04 0.03 0.04 0.51
CaO 1.55 3.55 2.51 1.05 2.08 2.59
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.269 0.333 0.332 0.540 0.516 0.446
應變點（℃） 452.6 474.5 484 460.6 466.7 452.7
退火點（℃） 494.2 515.5 526.7 499.5 506.9 492.3
軟化點（℃） 697 711.3 732.2 693.2 697.6 678.6
CTE（×10-7 /℃） 90.5 90.1 87.6 86.7 84.9 92.5
密度（g/cm3 ） 2.468 2.499 2.519 2.51 2.519 2.539
莫耳% 107UV 107UW 107UX 107UY 107UZ 107VA
SiO2 65.28 65.86 67.91 69.80 68.09 67.98
Al2 O3 6.96 9.56 8.99 8.49 10.01 10.99
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.67 8.42 7.96 7.40 6.77 5.91
Na2 O 10.49 11.70 10.94 10.36 10.96 10.94
K2 O 2.48 0.27 0.27 0.24 0.25 0.27
MgO 0.03 1.09 1.03 0.98 1.02 1.02
CaO 2.07 1.90 1.79 1.69 1.78 1.78
SnO2 0.00 0.11 0.10 0.09 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.427 0.413 0.415 0.411 0.376 0.345
應變點（℃） 448.3 464 464 469 484 503
退火點（℃） 486.2 505 506 511 526 548
軟化點（℃） 671.5 697 706 716 737 772
CTE（×10-7 /℃） 84.2 90.4 86.7 86.3 83.8 82
密度（g/cm3 ） 2.537 2.485 2.472 2.458 2.47 2.468
莫耳% 107VB 107VC 107VD 107VE 107VF 107VG
SiO2 67.98 67.26 66.04 65.24 66.39 66.15
Al2 O3 9.00 9.43 9.95 10.46 8.99 10.98
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.92 7.78 7.82 7.77 7.56 7.76
Na2 O 10.96 11.39 11.96 12.37 11.94 11.93
K2 O 0.26 0.26 0.27 0.26 0.26 0.27
MgO 1.34 1.00 1.04 1.01 1.00 1.03
CaO 1.42 1.78 1.82 1.77 1.77 1.78
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.414 0.400 0.390 0.381 0.382 0.389
應變點（℃） 466 463 465 468 470 460
退火點（℃） 508 505 506 508 512 501
軟化點（℃） 707 706 702 706 712 697
CTE（×10-7 /℃） 86.3 86.7 89.4 89.4 88.3 89.7
密度（g/cm3 ） 2.469 2.401 2.407 2.432 2.411 2.38
莫耳% 107VH 107VI 107VJ 107VK 107VL 107VM
SiO2 65.17 65.52 64.53 63.51 62.63 61.19
Al2 O3 9.96 5.11 6.46 7.71 9.04 10.39
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.73 12.67 11.95 11.23 10.52 10.05
Na2 O 11.94 12.40 12.78 13.29 13.59 14.13
K2 O 0.27 0.27 0.27 0.27 0.26 0.27
MgO 1.78 1.05 1.05 1.04 1.03 1.04
CaO 2.04 1.85 1.83 1.84 1.80 1.81
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.388 0.500 0.478 0.453 0.432 0.411
應變點（℃） 465 412 416 426 435 443
退火點（℃） 506 447 453 462 471 481
軟化點（℃） 701 602 616 626 640 655
CTE（×10-7 /℃） 90.1 105.9 104.8 103.5 103.3 101.7
密度（g/cm3 ） 2.413 2.485 2.49 2.495 2.499 2.511
莫耳% 107VN 107VU 107VW 107VX 107VY 107VZ
SiO2 60.07 68.95 66.00 66.12 68.85 68.81
Al2 O3 11.72 9.97 9.96 9.98 9.96 9.94
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 9.21 7.96 5.00 4.99 7.98 9.94
Na2 O 14.75 4.94 7.90 7.90 4.96 2.98
K2 O 0.26 0.99 0.99 0.99 0.99 1.01
MgO 1.06 3.57 3.59 3.50 5.10 2.04
CaO 1.82 1.54 1.53 1.52 2.05 5.17
SnO2 0.10 0.09 0.10 0.09 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.380 0.573 0.360 0.359 0.573 0.714
應變點（℃） 452 546.8 524.5 566.4 511.7 500.4
退火點（℃） 492 592.6 570.9 611.2 556.4 541.5
軟化點（℃） 672 825 812.3 830.7 N/A N/A
CTE（×10-7 /℃） 103.1 65.1 74.5 69.4 67.4 66.1
密度（g/cm3 ） 2.506 2.478 2.493 2.531 2.434 2.445
莫耳% 107WA 107WB 107WC 107WD 107WE 107WF
SiO2 68.91 66.92 66.84 68.71 68.63 67.85
Al2 O3 9.95 9.95 9.95 9.95 8.94 9.95
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 6.99 7.94 6.98 7.86 7.82 7.82
Na2 O 3.95 4.95 3.95 3.93 4.93 3.97
K2 O 2.94 0.99 2.95 2.95 0.99 2.97
MgO 5.10 5.09 5.16 5.44 6.48 6.29
CaO 2.06 2.06 2.08 1.05 2.10 1.05
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.504 0.572 0.503 0.533 0.569 0.530
應變點（℃） 513.9 521.2 521.3 503.2 502.8 504.1
退火點（℃） 559.4 563.3 564.5 548.8 546.3 548.5
軟化點（℃） 793.9 770.6 776.6 783.4 766 775.6
CTE（×10-7 /℃） 70.7 68.6 71.2 71.1 68 71.7
密度（g/cm3 ） 2.434 2.465 2.463 2.426 2.436 2.433
莫耳% 107WG 107WH 107WI 107WJ 107WK 107WL
SiO2 67.70 67.24 67.05 66.54 65.01 67.47
Al2 O3 8.78 8.63 8.46 8.32 7.95 8.57
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 8.78 9.83 10.69 11.72 12.09 8.34
Na2 O 10.89 10.68 10.46 10.33 9.87 10.87
K2 O 0.21 0.17 0.11 0.06 0.27 0.72
MgO 0.83 0.64 0.41 0.21 1.04 1.01
CaO 1.45 1.08 0.72 0.35 1.79 1.63
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.441 0.475 0.503 0.530 0.544 0.418
             
應變點（℃） 458 457 454 457 444 458
退火點（℃） 499 497 496 497 483 499
軟化點（℃） 695 691 689 686 664 693
CTE（×10-7 /℃） 87.6 88.2 89.7 89.3 92.5 89.4
密度（g/cm3 ） 2.475 2.482 2.489 2.496 2.502 2.479
莫耳% 107WM 107WN 107WO 107WP 107WQ 107WR
SiO2 67.14 66.58 65.94 66.97 65.95 65.18
Al2 O3 8.18 7.77 7.40 8.56 8.20 7.83
B2 O3 0.00 0.00 0.00 1.37 2.66 3.92
Li2 O 8.47 8.87 9.27 8.15 8.36 8.54
Na2 O 10.76 10.60 10.55 10.52 10.06 9.42
K2 O 1.19 1.63 2.08 0.61 0.93 1.24
MgO 1.02 1.04 1.02 1.22 1.40 1.58
CaO 1.46 1.31 1.15 1.41 1.04 0.69
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.415 0.420 0.423 0.423 0.432 0.445
             
應變點（℃） 453 449 448 455 452 454
退火點（℃） 493 490 488 493 491 491
軟化點（℃） 687 680 679 682 665 660
CTE（×10-7 /℃） 93.6 94 96.1 87.2 87 87.4
密度（g/cm3 ） 2.491 2.505 2.517 2.475 2.48 2.485
莫耳% 107WS 107WT 107WU 107WV 107WW 107WX
SiO2 66.97 67.00 67.11 67.13 67.08 67.02
Al2 O3 9.42 9.45 9.49 9.46 9.49 9.45
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 5.95 5.91 6.80 5.87 6.85 5.85
Na2 O 11.40 11.37 11.90 12.38 11.89 12.43
K2 O 0.26 0.27 0.27 0.26 0.27 0.27
MgO 1.02 3.13 1.55 2.04 1.03 1.04
CaO 3.85 1.78 1.78 1.77 2.29 2.83
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.338 0.337 0.358 0.317 0.360 0.316
             
應變點（℃） 485 485.4 469.7 476.9 469.5 477.8
退火點（℃） 527.2 528.6 511.9 518.7 511.7 519.5
軟化點（℃） 728.3 739.8 715.7 726 712.2 720.8
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.493 2.48 2.479 2.481 2.482 2.488
莫耳% 107WY 107WZ 107XA 107XB 107XC 107XD
SiO2 68.09 68.08 67.11 66.13 65.19 67.16
Al2 O3 10.05 10.06 10.55 11.04 11.56 11.05
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.86 8.78 7.34 7.83 8.22 7.24
Na2 O 9.85 8.87 10.83 10.83 10.84 10.37
K2 O 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
MgO 1.01 1.03 1.03 1.02 1.03 1.03
CaO 1.78 1.81 1.78 1.79 1.79 1.79
SnO2 0.10 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.438 0.490 0.399 0.414 0.426 0.405
             
應變點（℃） 481 479 483 483 482 493
退火點（℃） 523 521 526 525 525 536
軟化點（℃） 736 728 736 731 731 749
CTE（×10-7 /℃） 83.2 82.2 85.2 84.9 87.3 81.5
密度（g/cm3 ） 2.469 2.465 2.476 2.479 2.483 2.473
莫耳% 107XE 107XF 107XG 107XH 107XI 107XJ
SiO2 65.01 64.58 65.20 65.18 64.25 63.48
Al2 O3 7.26 7.64 6.98 6.97 6.96 6.96
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 10.73 11.72 9.80 9.81 9.81 9.69
Na2 O 9.42 8.46 10.41 10.42 10.42 10.39
K2 O 2.48 2.50 2.50 2.51 2.46 2.45
MgO 0.03 0.03 0.03 0.03 1.03 2.02
CaO 2.06 2.06 2.07 2.07 2.05 2.04
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.474 0.517 0.432 0.431 0.432 0.430
             
應變點（℃） 451.8 451.7 441.9 433.9 446.9 448.8
退火點（℃） 489.7 491.1 480 470.6 486.5 487.5
軟化點（℃） 676.4 676.7 653.5 634 673.5 669.7
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.533 2.53 2.511 2.488 2.543 2.548
莫耳% 107XK 107XL 107XM 107XN 107XO 107XP
SiO2 65.01 64.73 66.60 66.58 65.66 65.04
Al2 O3 7.29 7.69 9.41 9.45 9.42 9.29
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 10.78 11.68 6.34 6.28 6.34 6.22
Na2 O 9.39 8.41 11.50 11.49 11.46 11.45
K2 O 1.47 1.48 1.23 1.23 1.20 1.22
MgO 0.50 0.49 0.03 0.04 0.98 1.93
CaO 2.56 2.56 2.55 2.54 2.47 2.43
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.498 0.542 0.332 0.331 0.334 0.329
             
應變點（℃） 456.5 457 478.8 470 488.6 489.5
退火點（℃） 494.9 496.4 519.9 509.2 531.2 532.1
軟化點（℃） 675.4 677 714.1 690.4 740 737.8
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.537 2.533 2.497 2.548 2.527 2.533
莫耳% 107XQ 107XR 107XS 107XT 107XU 107XV
SiO2 67.16 66.15 65.20 67.09 66.09 65.07
Al2 O3 10.07 11.06 12.06 10.06 11.05 12.05
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.74 7.71 7.70 8.81 9.76 10.73
Na2 O 10.88 10.88 10.86 9.87 8.88 7.91
K2 O 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
MgO 0.99 1.03 1.02 1.02 1.04 1.03
CaO 1.79 1.80 1.80 1.78 1.81 1.82
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.410 0.409 0.410 0.465 0.517 0.568
             
應變點（℃） 475 483 494 473 480 490
退火點（℃） 516 525 536 514 522 532
軟化點（℃） 722 730 748 715 726 733
CTE（×10-7 /℃） 86.5 85.3 86.5 85.1 82.9 81.6
密度（g/cm3 ） 2.476 2.473 2.48 2.483 2.474 2.474
莫耳% 107XW 107XX 107XY 107XZ 107YA 107YB
SiO2 64.13 65.70 62.52 57.42 63.87 61.20
Al2 O3 7.57 7.81 6.98 6.61 4.44 4.57
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 11.36 9.48 12.12 18.97 14.62 17.79
Na2 O 10.92 11.26 11.16 10.73 9.51 9.25
K2 O 0.32 0.22 0.24 0.21 0.20 0.22
MgO 1.70 1.56 2.21 1.80 2.01 2.03
CaO 2.40 2.28 2.99 2.80 3.46 3.39
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.503 0.452 0.516 0.634 0.601 0.653
             
應變點（℃） 439 450 432 406 420 407
退火點（℃） 476 490 469 438 455 441
軟化點（℃） 645 673 629 570 603 581
CTE（×10-7 /℃） 108.7 104.3 114.1 101.7 95.1 95.9
密度（g/cm3 ） 2.508 2.503 2.524 2.518 2.519 2.515
莫耳% 107YC 107YD 107YE 107YF 107YG 107YH
SiO2 64.66 65.15 65.25 65.22 65.27 65.26
Al2 O3 10.67 11.20 10.68 9.77 10.68 11.19
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 8.27 7.96 7.93 8.38 7.91 8.34
Na2 O 11.71 11.22 11.18 11.88 11.20 10.73
K2 O 0.27 0.26 0.26 0.28 0.26 0.26
MgO 1.27 1.21 1.21 1.28 1.69 1.21
CaO 1.95 1.88 1.86 1.98 1.86 1.87
SnO2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.408 0.409 0.409 0.408 0.408 0.432
             
應變點（℃） 471.4 479.4 483.9 462.3 476.3 480.4
退火點（℃） 512.2 521.6 526.1 502 518.4 521.8
軟化點（℃）            
CTE（×10-7 /℃） 89.6 87.3 89.7 90.4 87.6 85.8
密度（g/cm3 ） 2.491 2.485 2.498 2.49 2.487 2.484
莫耳% 107YL 107YN 107YP 107YQ 107YR 107YS
SiO2 65.99 66.16 65.12 65.15 65.20 65.13
Al2 O3 9.52 9.54 10.62 10.69 10.69 10.69
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 6.49 6.49 6.15 9.94 7.89 7.98
Na2 O 11.37 11.38 13.18 9.25 10.25 9.25
K2 O 1.24 1.23 0.26 0.26 1.25 2.25
MgO 0.26 0.25 1.70 1.70 1.72 1.70
CaO 2.49 2.51 1.85 1.88 1.87 1.87
SnO2 0.09 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.340 0.340 0.314 0.511 0.407 0.410
             
應變點（℃）     483 473 474 473
退火點（℃）     525 515 517 515
軟化點（℃）     0.314 0.511 0.407 0.410
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ）     483 473 474 473
莫耳% 107YT 107YU 107YV 107AAC 107AAD 107AAE
SiO2 64.10 62.85 65.27 67.60 67.52 67.51
Al2 O3 10.52 10.33 7.93 8.38 8.87 9.35
B2 O3 1.89 3.70 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.65 7.56 8.86 8.03 8.09 8.16
Na2 O 10.96 10.73 10.33 10.72 10.23 9.71
K2 O 0.25 0.24 1.80 0.95 0.95 0.96
MgO 1.68 1.70 0.18 1.05 1.06 1.04
CaO 1.84 1.80 2.73 1.59 1.60 1.59
SnO2 0.09 0.09 0.09 0.10 0.09 0.10
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.406 0.408 0.422 0.408 0.420 0.434
             
應變點（℃） 464 466        
退火點（℃） 504 503        
軟化點（℃）            
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.485 2.482   2.489 2.487 2.485
莫耳% 107AAF 107AAG 107AAH 107AAK 107AAL 107AAM
SiO2 67.45 67.08 67.52 67.73 67.55 67.40
Al2 O3 8.85 8.87 8.87 8.69 8.63 8.64
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 8.18 8.06 8.59 9.89 10.04 10.20
Na2 O 9.23 10.20 9.71 10.18 10.22 10.22
K2 O 1.96 0.96 0.96 0.31 0.30 0.30
MgO 1.04 1.55 1.05 0.42 0.43 0.42
CaO 1.60 1.60 1.60 0.72 0.73 0.73
SnO2 0.10 0.09 0.09 0.00 0.00 0.00
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.422 0.419 0.446 0.485 0.488 0.492
             
應變點（℃）            
退火點（℃）            
軟化點（℃）            
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.486 2.49 2.485      
莫耳% 107AAN 716HZE 716HZJ 716HZQ 716IBA 716IBS
SiO2 65.67 65.46 65.38 65.45 66.14 65.87
Al2 O3 10.33 9.40 9.39 9.39 10.30 10.33
B2 O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Li2 O 7.85 6.17 6.13 6.12 7.68 7.71
Na2 O 11.09 11.09 11.12 11.01 10.81 11.01
K2 O 0.76 1.16 1.20 1.17 0.71 0.71
MgO 1.39 2.02 1.99 1.98 1.41 1.42
CaO 1.84 2.40 2.38 2.37 1.81 1.83
SnO2 0.00 0.08 0.05 0.05 0.05 0.03
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.398 0.335 0.332 0.334 0.400 0.397
             
應變點（℃） 470 483.2 483.1 487.4 466.5 461.2
退火點（℃） 512 524.9 526.0 529.3 506.8 502.7
軟化點（℃）     735.4 742.3 711 703.3
CTE（×10-7 /℃）   87.4 88.7   89.9 89.6
密度（g/cm3 ） 2.446   2.532 2.534 2.485  
莫耳% 716IBT 716IBU 196HLP 196HLQ 196HLR 196HLS
SiO2 65.92 65.96 60.22 60.03 59.88 59.96
Al2 O3 10.32 10.32 16.94 14.90 16.84 16.85
B2 O3 0.00 0.00 5.83 5.83 5.95 5.92
Li2 O 7.72 7.72 0.00 0.00 4.98 7.00
Na2 O 10.99 10.94 15.85 13.89 11.13 9.07
K2 O 0.70 0.70 1.00 1.00 1.07 1.06
MgO 1.42 1.41 0.02 4.20 0.01 0.02
CaO 1.81 1.81 0.02 0.05 0.02 0.02
SnO2 0.03 0.03 0.08 0.08 0.08 0.08
R2 O-Al2 O3            
Li2 O/(R2 O) 0.398 0.399     0.290 0.409
             
應變點（℃） 461.6 461.3 578.8 559.1 526.2 520.8
退火點（℃） 501.6 502.6 633.6 608.6 577.3 568.4
軟化點（℃） 702.5 703.1 906 858 820 814
CTE（×10-7 /℃） 89 90.5 89.6 81.7 85.1 78.7
密度（g/cm3 ）     2.406 2.421 2.401 2.395
莫耳% 196HLT 196HLU 196HQB 196HQC 196HQD 196HQE
SiO2 59.87 59.98 60.432 60.351 60.627 60.462
Al2 O3 15.89 14.88 15.212 16.250 16.612 15.760
B2 O3 5.88 5.84 5.949 5.951 5.939 5.928
Li2 O 6.49 5.98 5.860 5.884 6.080 6.995
Na2 O 8.55 7.94 11.391 10.421 9.604 9.665
K2 O 1.05 1.02 0.945 0.935 0.925 0.975
MgO 2.13 4.20 0.045 0.046 0.046 0.046
CaO 0.03 0.05 0.042 0.042 0.045 0.046
SnO2 0.08 0.08 0.081 0.081 0.081 0.082
R2 O-Al2 O3 0.19 0.06 2.98 0.99 0.00 1.87
Li2 O/(R2 O) 0.403 0.400 0.322 0.341 0.366 0.397
             
應變點（℃） 509.5 511.6 478.6 486.7 499.3 485.8
退火點（℃） 555.7 557.0 519.0 530.1 544.9 528.1
軟化點（℃） 784 784 720 775 815 738
CTE（×10-7 /℃） 76 71 86.7 82.7 80.9 81.5
密度（g/cm3 ） 2.406 2.412 2.422 2.407 2.398 2.41
莫耳% 196HQF 196HQG 196HQH 196HQI 196HQJ 196HQK
SiO2 60.462 60.393 60.136 59.979 59.867 60.099
Al2 O3 14.902 14.918 16.000 16.066 14.972 17.064
B2 O3 5.948 5.975 6.079 6.026 8.071 4.087
Li2 O 7.350 5.828 5.851 5.969 5.724 6.228
Na2 O 9.663 9.985 9.753 11.712 10.175 11.295
K2 O 1.450 2.689 1.964 0.028 0.983 0.996
MgO 0.051 0.047 0.045 0.050 0.041 0.052
CaO 0.048 0.043 0.045 0.045 0.043 0.048
SnO2 0.084 0.083 0.083 0.083 0.082 0.083
R2 O-Al2 O3 3.56 3.58 1.57 1.64 1.91 1.46
Li2 O/(R2 O) 0.398 0.315 0.333 0.337 0.339 0.336
             
應變點（℃） 470.3 471.0 485.5 491.9 481.0 500.5
退火點（℃） 510.7 510.9 529.4 536.3 523.6 546.1
軟化點（℃） 701 705 759 756 730 778
CTE（×10-7 /℃） 85 86.6 84.1 82.2 82.1 88
密度（g/cm3 ） 2.42 2.425 2.411 2.413 2.397 2.428
莫耳% 196HQL 196HQM 196HVQ 196HVR 196HVS 196HVT
SiO2 60.140 60.048 60.452 60.473 60.373 62.560
Al2 O3 16.090 15.056 16.842 16.335 15.823 15.855
B2 O3 6.049 6.106 6.039 6.023 6.027 5.918
Li2 O 5.803 5.815 6.683 6.492 6.303 6.325
Na2 O 9.716 9.746 8.751 8.474 8.264 8.148
K2 O 0.982 0.991 0.995 0.992 0.994 0.973
MgO 1.043 2.053 0.055 1.027 2.029 0.047
CaO 0.051 0.059 0.054 0.058 0.061 0.049
SnO2 0.082 0.081 0.081 0.079 0.080 0.081
R2 O-Al2 O3 0.41 1.50 -0.41 -0.38 -0.26 -0.41
Li2 O/(R2 O) 0.352 0.351 0.407 0.407 0.405 0.409
             
應變點（℃） 500.8 485.7        
退火點（℃） 547.1 529.3        
軟化點（℃） 779 746        
CTE（×10-7 /℃） 81 79.3        
密度（g/cm3 ） 2.407 2.416 2.395 2.401 2.405 2.385
莫耳% 196HVU 196HVV 196HVW 196HVX 196HVY 196HVZ
SiO2 64.405 62.473 64.869 64.742 64.860 59.773
Al2 O3 14.859 15.816 13.272 13.276 13.287 14.728
B2 O3 5.974 5.973 5.196 5.165 5.151 5.827
Li2 O 5.825 6.272 4.659 5.790 6.667 5.666
Na2 O 7.739 9.220 8.675 7.682 6.689 10.509
K2 O 0.982 0.030 0.026 0.028 0.031 0.028
MgO 0.049 0.047 1.509 1.510 1.499 1.970
CaO 0.045 0.049 0.052 0.055 0.058 0.058
SnO2 0.080 0.079 0.006 0.009 0.008 0.005
R2 O-Al2 O3 -0.31 -0.29 0.09 0.22 0.10 -0.31
Li2 O/(R2 O) 0.400 0.404 0.349 0.429 0.498 0.400
             
應變點（℃）            
退火點（℃）            
軟化點（℃）            
CTE（×10-7 /℃）            
密度（g/cm3 ） 2.375 2.386 2.408 2.406 2.403 2.375
莫耳% 196HVZ 196HWA 196HWB 196HXW 196HXX 196HXY
SiO2 59.773 59.271 58.890 60.00 60.00 60.00
Al2 O3 14.728 14.635 14.544 16.75 16.25 15.75
B2 O3 5.827 5.826 5.797 6.00 6.00 6.00
Li2 O 5.666 5.626 5.587 6.25 6.00 5.75
Na2 O 10.509 10.436 10.325 10.00 9.75 9.50
K2 O 0.028 0.028 0.028 1.00 1.00 1.00
MgO 1.970 1.988 1.960 0.00 1.00 2.00
CaO 0.058 0.061 0.061      
SnO2 0.005 0.005 0.005 0.08 0.08 0.08
R2 O-Al2 O3 1.47 1.46 1.40 0.50 0.50 0.50
Li2 O/(R2 O) 0.350 0.350 0.351 0.362 0.358 0.354
             
應變點（℃）       496    
退火點（℃）       541    
軟化點（℃）       796    
CTE（×10-7 /℃）       81.1    
密度（g/cm3 ） 2.435 2.446 2.458 2.401    
莫耳% 196HXZ 196HYA 196HYB
SiO2 60.00 60.00 62.00
Al2 O3 16.25 16.75 16.75
B2 O3 6.00 6.00 4.00
Li2 O 5.50 6.50 6.25
Na2 O 9.25 10.75 10.00
K2 O 1.00 0.00 1.00
MgO 2.00 0.00 0.00
CaO      
SnO2 0.08 0.08 0.08
R2 O-Al2 O3 -0.50 0.50 0.50
Li2 O/(R2 O) 0.349 0.377 0.362
       
應變點（℃）      
退火點（℃）      
軟化點（℃）      
CTE（×10-7 /℃）      
密度（g/cm3 ） 2.435 2.446 2.458
在一些實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃的彈性模數為至少約68吉帕（gigaPascals, GPa）。
除了示例性鋰矽酸鹽玻璃組成，物性亦列於表2，包括該等示例性玻璃的應變點、退火點與軟化點、CTE和密度。應變點係利用ASTM C598-93(2013)的射束彎曲黏度法測定。退火點係利用ASTM C598-93(2013)的射束彎曲黏度法測定。軟化點係利用ASTM C1351M-96(2012)的平行板黏度法測定。在0-300℃溫度範圍的線性熱膨脹係數（CTE）以ppm/K表示，及根據ASTM E228-11，使用推桿熱膨脹計測定。密度係利用ASTM C693-93(2013)的浮力法測定。
在一些實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃的液相黏度為大於約10000泊（P），在某些實施例中為大於100000 P。在一些實施例中，玻璃適用融合製程，例如融合抽拉製程等，且適用於成形所用的鋯硬體。然在一些實施例中（例如表1的實例3），玻璃具有低液相黏度，故無法融合成形。在該等情況下，玻璃可利用狹槽抽拉、浮式、軋延和此領域已知的其他片成形製程形成。
所述玻璃例如可形成、但不限於平板物件和三維物件且厚度為約0.2毫米（mm）至約2 mm，在一些實施例中為約0.5 mm至約1.5 mm。
黏度和機械性能受玻璃組成影響。在所述玻璃組成中，SiO2 做為主要玻璃形成氧化物及用於穩定網狀結構。SiO2 的濃度應夠高，以提供玻璃夠高的化學耐久性適合消費者應用。然純SiO2 或高SiO2 含量玻璃的熔化溫度（200泊溫度）太高，致使玻璃無法以某些方法處理。另外，存有SiO2 會降低離子交換產生的壓縮應力。在一些實施例中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃包含約55莫耳%至約75莫耳%的SiO2 ，例如約57莫耳%至約73莫耳%的SiO2 、約59莫耳%至約71莫耳%的SiO2 、約61莫耳%至約69莫耳%的SiO2 、約63莫耳%至約67莫耳%的SiO2 、約55莫耳%至約60莫耳%的SiO2 、約58莫耳%至約69莫耳%的SiO2 或其間任何子範圍。
Al2 O3 亦可做為玻璃中的玻璃形成物。如同SiO2 ，氧化鋁通常會提高熔體的黏度，相對鹼金屬或鹼土金屬增加Al2 O3 通常可改善耐久性。鋁離子的結構角色取決於玻璃組成。當鹼金屬氧化物（R2 O）的濃度接近或高於氧化鋁（Al2 O3 ）的濃度時，所有鋁呈四面體配位，且鹼金屬離子當作電荷平衡物。本文所述所有玻璃皆為此情況。通常，Al2 O3 在可離子交換玻璃中亦扮演重要角色，因為Al2 O3 能賦予強健的網狀主鏈（即高應變點），同時容許鹼金屬離子較快擴散。然高Al2 O3 濃度通常會降低液相黏度，故Al2 O3 濃度需控制在合理範圍中。在一些實施例中，所述玻璃包含約9莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 ，例如約10莫耳%至約18莫耳%的Al2 O3 、約12莫耳%至約16莫耳%的Al2 O3 、約12莫耳%至約15莫耳%的Al2 O3 、約9莫耳%至約17莫耳%的Al2 O3 或其間任何子範圍。
鹼金屬氧化物（Li2 O、Na2 O、K2 O、Rb2 O和Cs2 O）有助於達到低熔化溫度和低液相溫度。另一方面，添加鹼金屬氧化物會大幅提高熱膨脹係數（CTE）及降低化學耐久性。最重要的是，為進行離子交換，需存有至少一小型鹼金屬氧化物，例如Li2 O和Na2 O，以與出自離子交換介質（例如鹽浴）的較大鹼金屬離子（例如K+ ）交換。一般為進行三種類型的離子交換：Na+ 與Li+ 交換，此會產生深層深度和低壓縮應力；K+ 與Li+ 交換，此會產生淺層深度和較大壓縮應力；及K+ 與Na+ 交換，此會產生中等層深度和壓縮應力。由於壓縮應力與從玻璃交換出的鹼金屬離子數量成比例關係，故至少一小型鹼金屬氧化物的濃度需夠高，以在玻璃中產生大壓縮應力。在一些實施例中，所述玻璃包含約2.5莫耳%至約20莫耳%的Li2 O，例如約3莫耳%至約20莫耳%的Li2 O、約4莫耳%至約18莫耳%的Li2 O、約5莫耳%至約16莫耳%的Li2 O、約6莫耳%至約14莫耳%的Li2 O、約5莫耳%至約14莫耳%的Li2 O、約7莫耳%至約10莫耳%的Li2 O、約2.5莫耳%至約12莫耳%的Li2 O、約4莫耳%至約10莫耳%的Li2 O或其間任何子範圍。在一些實施例中，該等玻璃包含0莫耳%至約14莫耳%的Na2 O，例如0莫耳%至約5莫耳%的Na2 O、約0.2莫耳%至約12莫耳%的Na2 O、約4莫耳%至約14莫耳%的Na2 O、0.2莫耳%至約14莫耳%的Na2 O或其間任何子範圍。在一些實施例中，所述玻璃包含0莫耳%至約4莫耳%的K2 O，例如0莫耳%至約2.5莫耳%的K2 O、0莫耳%至約1莫耳%的K2 O或其間任何子範圍。
為達成高液相黏度而可由下拉技術形成，特別係由融合抽拉方法，Li2 O玻璃按莫耳基準計應佔總鹼金屬氧化物含量的一半以下。當Li2 O/(Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O)超過0.5時，鋰輝石液相線將增加，玻璃則不再適用融合技術。故在一些實施例中，Li2 O/(Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O)為約0.1至約0.5，例如0.1≤Li2 O/(Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O)≤0.4、0.2≤Li2 O/(Li2 O+Na2 O+K2 O+Rb2 O+Cs2 O)≤0.4或其間任何子範圍。然為在離子交換後於深度處達成高壓縮應力，期最大化Li2 O含量。為於大於40 μm的深度達成大於100兆帕的壓縮應力，Li2 O含量應大於約4莫耳%，在一些實施例中，較佳為大於約5莫耳%，且應小於約10莫耳%。
存有K2 O可提高K+ 與Na+ 的離子交換速率，但在離子交換後將大大降低壓縮應力。在一些實施例中，玻璃宜包含少於約2.5莫耳%的K2 O，在某些實施例中，K2 O濃度應不超過1莫耳%。
二價陽離子氧化物（例如鹼土金屬氧化物和氧化鋅）亦可改善玻璃的熔化行為。然在離子交換效能方面，存有二價陽離子易降低鹼金屬陽離子遷移率。此對離子交換效能的負面影響尤以大型二價陽離子最為顯著。另外，較小二價陽離子氧化物通常比較大二價陽離子更能加強壓縮應力。因此，MgO可提供數個與改善應力鬆弛有關的優點，同時減低對鹼金屬擴散率的不良影響。然具高MgO含量時，玻璃易形成矽酸鎂石（Mg2 SiO4 ），導致液相溫度隨MgO濃度增加超過一定量而非常急遽上升。在一些實施例中，MgO係存於玻璃中的唯一二價陽離子氧化物。在其他實施例中，所述玻璃可含有MgO與ZnO的至少一者。故在一些實施例中，該等玻璃包含0莫耳%至約8莫耳%的MgO，例如0莫耳%至約6莫耳%的MgO、0莫耳%至約5莫耳%的MgO、0莫耳%至約3莫耳%的MgO、0莫耳%至約1莫耳%的MgO或其間任何子範圍。在一些實施例中，玻璃包含0莫耳%至約4莫耳%的ZnO，例如0莫耳%至約3莫耳%的ZnO、0莫耳%至約2莫耳%的ZnO、0莫耳%至約1莫耳%的ZnO或其間任何子範圍。
硼未經鹼金屬氧化物或二價陽離子氧化物電荷平衡時，硼將呈三次配位態，從而開放玻璃結構。圍繞三次配位硼的網狀物不如圍繞四面體配位硼堅硬；鍵結係「鬆軟的」（即彈性、可撓或能彎曲或拉伸），因此容許玻璃在裂紋形成前耐受一些變形。另外，硼可降低熔化黏度並有效壓制玻璃的鋯石崩潰黏度。在一些實施例中，所述玻璃含有0莫耳%至約20莫耳%的B2 O3 ，例如約2.5莫耳%至約20莫耳%的B2 O3 、約3莫耳%至約18莫耳%的B2 O3 、約3.5莫耳%至約16莫耳%的B2 O3 、約4莫耳%至約16莫耳%的B2 O3 、約4.5莫耳%至約14莫耳%的B2 O3 、約5莫耳%至約12莫耳%的B2 O3 、約2.5莫耳%至約7.5莫耳%的B2 O3 、約5莫耳%至約7莫耳%的B2 O3 、約3.5莫耳%至約9.5莫耳%的B2 O3 、約5莫耳%至約9莫耳%的B2 O3 或其間任何子範圍。
P2 O5 可改善耐損性且不妨礙離子交換。在一些實施例中，添加磷至玻璃將產生一結構，其中氧化矽（玻璃中的SiO2 ）被磷酸鋁（AlPO4 ）取代，AlPO4 由四面體配位鋁和磷及/或磷酸硼（BPO4 ）組成，BPO4 由四面體配位硼和磷組成。在一些實施例中，玻璃包含0至約4莫耳%的P2 O5 ，例如0莫耳%至約3莫耳%的P2 O5 、0莫耳%至約2.5莫耳%的P2 O5 、0莫耳%至約1莫耳%的P2 O5 或其間任何子範圍。
若玻璃-陶瓷物件為所期，則TiO2 做為成核劑，以產生整塊成核。若TiO2 濃度太低，則前驅玻璃無法結晶。若濃度太高，則在前驅玻璃形成期間冷卻後，即難以控制去玻作用。在一些實施例中，所述玻璃可包含0莫耳%至約5莫耳%的TiO2 ，例如0莫耳%至約4莫耳%的TiO2 、0莫耳%至約3莫耳%的TiO2 、0莫耳%至約2莫耳%的TiO2 、0莫耳%至約1莫耳%的TiO2 或其間任何子範圍。
在一些實施例中，所述玻璃可進一步包括至少一澄清劑，例如、但不限於SnO2 、As2 O3 、Sb2 O3 等。由於環境與毒性考量，As2 O3 和Sb2 O3 一般不包括在玻璃內。故所述玻璃通常無As2 O3 和Sb2 O3 ，在一些實施例中，該等玻璃包含約0.05莫耳%至約0.5莫耳%的SnO2 。
稀土金屬氧化物可提高玻璃的硬度和彈性模數，但會妨礙離子交換、增加玻璃密度與成本，且許多將賦予玻璃顏色。因此期限制稀土金屬氧化物總含量為少於0.1莫耳%。
在一些態樣中，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃係藉由在玻璃表面形成壓縮層而強化。在某些實施例中，該等玻璃經化學強化，在特定實施例中為利用離子交換來化學強化。
離子交換係玻璃中的小陽離子與存於離子交換介質（例如熔融鹽浴或糊漿）的大陽離子交換的過程。在特定實施例中，離子交換施行係把玻璃浸入實質包含大陽離子鹽的熔融鹽浴。離子交換浴亦可包含存於玻璃內的小陽離子鹽。在此所用「實質包含」一詞意指其他組分可存於熔融鹽浴中。此類組分可包括、但不限於用於減少熔融鹽侵蝕浴槽或玻璃物件的化合物。此類附加組分可包括、但不限於選定玻璃組分，例如矽酸、凝膠狀氧化鋁、凝膠狀氧化矽等。
第1圖圖示離子交換玻璃物件的截面示意圖。玻璃物件100具有厚度t 、第一表面110和第二表面112。在一些實施例中，玻璃物件100的厚度t 為至多約1 mm。雖然第1圖所示實施例繪示玻璃物件100為平坦平面片材或板材，但玻璃物件可具其他構造，例如三維形狀或非平面構造。玻璃物件100具有第一壓縮層120從第一表面110延伸壓縮深度（DOC）d1 而至玻璃物件100的塊體內。在第1圖所示實施例中，玻璃物件100亦具有第二壓縮層122從第二表面112延伸到第二層深度d2 。第一和第二壓縮層120、122各自遭受壓縮應力CS。在一些實施例中，第一和第二壓縮層120、122分別於第一和第二表面110、112各具最大壓縮應力。玻璃物件100亦具有中心區域130，中心區域從d1 延伸到d2 。中心區域130遭受拉伸應力或中心張力（CT），以平衡或抵消層120、122的壓縮應力。第一和第二壓縮層120、122的層深度d1 、d2 保護玻璃物件100，以免尖銳撞擊玻璃物件100的第一與第二表面110、112造成的裂隙綿延，壓縮應力為至少約900兆帕可降低裂隙穿透第一與第二壓縮層120、122的深度d1 、d2 的可能性。
當離子交換時，相對於鈉類似物，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃通常具有深層深度和低中心張力，因此可使非常薄（即＜0.5 mm）的玻璃片化學強化，又不易受易碎行為影響。
壓縮應力（包括表面CS）係利用市售儀器及表面應力計（FSM）量測，例如Orihara Industrial有限公司（日本）製造的FSM-6000。表面應力量測係依據應力光學係數（SOC）的精確量測，SOC與玻璃雙折射有關。SOC進而依據名稱為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」的ASTM標準C770-16所述程序C（玻璃盤法）量測，該文獻全文內容以引用方式併入本文中。
在此，DOL意指所述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃物件中的應力從壓縮變成拉伸的深度。DOL可以FSM或散射光偏光儀（SCALP）量測，此視離子交換處理而定。當鉀離子交換至玻璃物件內而於玻璃物件中產生應力時，FSM用於量測DOL。當鈉離子交換至玻璃物件內而產生應力時，SCALP用於量測DOL。當鉀與鈉離子均交換至玻璃內而於玻璃物件中產生應力時，可利用SCALP量測DOL，此係因為據信Na+ 離子交換深度（「鉀DOL」）指示DOL，鉀離子交換深度指示壓縮應力量級變化（但不會從壓縮變成拉伸）。K+ 離子穿透深度（「鉀DOL」）代表離子交換製程引起的鉀穿透深度。鉀DOL通常小於所述物件的DOL。鉀DOL係使用表面應力計量測，例如Luceo有限公司（日本東京）製造的市售FSM-6000表面應力計，此係依據應力光學係數（SOC）的精確量測，如參考上述CS量測。
所述鋰鋁矽酸鹽玻璃可在含有鈉鹽、鉀鹽或兼具鈉與鉀鹽的至少一熔融鹽浴中經離子交換製程處理。硝酸鹽NaNO3 與KNO3 一般用於離子交換製程。使玻璃保持在鹽浴中，計足以於表面進行離子交換並進入物件內若干深度的時間。在一實施例中，化學強化玻璃係藉由浸入包含NaNO3 的熔融鹽浴一段預定時間而達成預定離子交換程度。因離子交換，玻璃表面層內含的Li+ 離子被Na+ 或K+ 離子取代，Na+ 或K+ 離子的離子半徑均比Li+ 大，以致形成表面壓縮層。在一實施例中，熔融鹽浴的溫度為約390℃，及預定時間為約一至四小時。在其他實施例中，離子交換係在約370℃至約390℃的溫度下，在至少一熔融鹽浴中施行。
在一些實施例中，所述玻璃可經受與單價銀陽離子離子交換，以提供具抗菌性質的玻璃表面。由於Ag+ 的離子半徑大於Li+ 或Na+ ，該等玻璃的銀離子交換造成的壓縮應力損失將少於僅含鈉與鉀的離子交換玻璃。
在一些實施例中，當離子交換小於約7小時時，所述鋰鋁矽酸鹽玻璃可經離子交換而達成至少約70 μm的層深度。此外，該等玻璃可在一步驟（one-step）離子交換製程中離子交換而於玻璃表面達成至少約500兆帕的最大壓縮應力，或在二步驟離子交換製程中達成至少約600兆帕，其中一些玻璃可於一步驟離子交換中達成高達800兆帕的最大壓縮應力，及於二步驟離子交換製程中達成高達1000兆帕。在一些實施例中，利用一步驟或二步驟離子交換製程，壓縮應力可達至少700兆帕、至少約800兆帕或至少約900兆帕。在一些實施例中，該等離子交換玻璃在表面下方深度100 μm或以上的壓縮應力可為約50兆帕或以上。
所述鋰鋁矽酸鹽玻璃可利用一步驟或二步驟離子交換製程離子交換而達成至少約70 μm的壓縮層深度；在一些實施例中為至少約100 μm；在其他實施例中為至少約150 μm。利用一步驟或二步驟製程，在370℃至約390℃溫度下達成該等層深度所需的離子交換時間為小於約7小時。
壓縮層的輪廓和深度可由參予離子交換製程的較大陽離子濃度分佈測定。在390℃下、在NaNO3 熔融鹽浴中離子交換3.5小時，從(1)鋰鋁矽酸鹽玻璃（表1的實例3）和玻璃陶瓷（Corning編號9667；表1所列標稱組成）（此已以975℃陶瓷化4小時）的玻璃表面到內部的Na+ 濃度分佈繪示於第2圖。在一些實施例中，由Na2 O濃度分佈測定，鋰鋁矽酸鹽玻璃（第2圖的1）的層深度DOL可達至少100 μm。
表3列出選自表2的組成的一步驟離子交換條件、CS、K+ 穿透玻璃的深度、Na+ 穿透玻璃的深度。選自表2的組成的二步驟離子交換條件、虛擬溫度Tf 、CS和DOL列於表4。 表3  選自表2的組成的一步驟離子交換條件、壓縮應力（CS）和K+ 與Na+ 穿透
  196HLP 196HLQ 196HLR 196HLS 196HLT 196HLU
在430℃下，在100重量%KNO3 中離子交換2小時
CS（兆帕） 998 861 876 860 905 881
K+ DOL（微米） 40 25 22 19 14 11
在390℃下，在90重量%KNO3 /10重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 637 581 683 701 728 667
K+ DOL（微米） 29.6 17.5 13.6 10.1 8.2 7.5
Na+ DOL（微米）     244 267 237 247
在390℃下，在80重量%KNO3 /20重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 512 460 606 658 633 651
K+ DOL（微米） 29.0 16.3 13.5 9.8 7.3 7.9
Na+ DOL（微米）     280 273 237 224
在390℃下，在60重量%KNO3 /40重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 348 302 505 542    
K+ DOL（微米） 26.9 15.7 12.6 8.7    
Na+ DOL（微米）     244 293 198 195
在370℃下，在100重量% NaNO3 中離子交換0.75小時
CS（兆帕）            
Na+ DOL（微米）     198 182 185 192
  196HQB 196HQC 196HQD 196HQE 196HQF 196HQG
在390℃下，在95重量% KNO3 /5重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 722 780 822 779 721 651
K+ DOL（微米） 8.3 9.8 10.7 7.9 7.1 10.4
Na+ DOL（微米） 215 221 228 202 215 182
在390℃下，在90重量%KNO3 /10重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 670 693 741 695 695 582
K+ DOL（微米） 7.8 9.9 10.1 7.4 6.9 10.9
Na+ DOL（微米） 224 228 250 224 234 195
在390℃下，在80重量%KNO3 /20重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 568 604 639 599 579 486
K+ DOL（微米） 7.6 9.8 10.0 7.5 7.1 8.9
Na+ DOL（微米） 202 241 208 244 231 205
在370℃下，在100重量% NaNO3 中離子交換0.75小時
CS（兆帕）            
Na+ DOL（微米） 189 192 179 176 182 182
  196HQH 196HQI 196HQJ 196HQK 196HQL 196HQM
在390℃下，在95重量% KNO3 /5重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 713 789 707 848 822 766
K+ DOL（微米） 11.2 7.7 9.9 10.2 8.8 7.0
Na+ DOL（微米） 182 241 202 250 228 224
在390℃下，在80重量%KNO3 /20重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 539 629 613 652 611 602
K+ DOL（微米） 10.5 5.4 5.3 9.1 8.1 7.2
Na+ DOL（微米） 192 254 202 257 234 195
在390℃下，在60重量%KNO3 /40重量% NaNO3 中離子交換3小時
CS（兆帕） 455 503 460 528 510 485
K+ DOL（微米） 9.6 7.4 8.1 8.8 8.3 7.6
Na+ DOL（微米） 205 260 185 244 237 205
在370℃下，在100重量% NaNO3 中離子交換0.75小時
CS（兆帕）            
Na+ DOL（微米） 172 169 169 169 172 172
表4  選自表2的組成的二步驟離子交換條件、虛擬溫度（Tf ）、CS和DOL
  196HLR 196HLS 196HLT 196HLU
Tf （℃） 652 638 623 623
浴1
溫度（℃） 390 390 390 390
時間（小時） 0.75 0.75 0.75 0.75
組成（重量%） 80% KNO3 20% NaNO3 80% KNO3 20% NaNO3 80% KNO3 20% NaNO3 80% KNO3 20% NaNO3
浴2
溫度（℃） 390 390 390 390
時間（小時） 0.75 0.75 0.75 0.75
組成（重量%） 100% KNO3 100% KNO3 100% KNO3 100% KNO3
CS（兆帕） 1041 1068 1042  
DOL（微米） 185 195 163 195
所述維氏裂痕起始閥值測定係按0.2毫米/分鐘的速率施加壓痕負載至玻璃表面，然後移除之。最大壓痕負載維持10秒。壓痕破裂閥值定義為使10個壓痕中的50%出現從壓痕印記角落發散出任何數量的徑向/中間裂痕時的壓痕負載。提高最大負載，直到符合特定玻璃組成的閥值為止。所有壓痕量測係在室溫、50%相對溼度下進行。測試涉及使用方形基底角錐鑽石壓頭且刻面間的角度為136度，此稱作維氏壓頭。維氏壓頭和標準微硬度試驗所用壓頭一樣（參考ASTM-E384-11）。
在此所用「努氏刮痕閥值」一詞係指側向破裂開始。在努氏閥值試驗中，機械測試機托住努氏鑽石，其中玻璃以漸增負載刮劃，以測定側向破裂開始。在此，努氏刮痕閥值為側向破裂開始（5個壓痕事件中的3或更多個）。在努氏刮痕側向破裂試驗中，玻璃物件樣品和物件先在動態或斜線上升負載下用努氏壓頭刮劃，以確定樣品群的側向破裂開始負載範圍。一旦確定可施加負載範圍，便進行一系列漸增的恆定載荷刮痕（每負載最少3個或以上），以確定努氏刮痕閥值。比較測試樣本與下列3個失效模式之一，以測定努氏刮痕閥值範圍：(1)持續側向表面裂痕，此為凹槽寬度的兩倍以上，(2)損壞含在凹槽內，但有小於兩倍凹槽寬度的側向表面裂痕，及肉眼可見損壞，或(3)存在大表面下(subsurface)側向裂痕，此大於凹槽寬度的兩倍，及/或在刮痕頂點有中線裂痕。
當在NaNO3 中離子交換時，所述玻璃展現高原生耐損性，在一些實施例中，維氏裂痕起始閥值能達超過50公斤力（kgf）。例如所述含有6莫耳% Li2 O並在390℃下、在NaNO3 浴中離子交換3.5小時後的玻璃可實現此耐損程度。維氏裂痕起始閥值可比或大於具高度固有耐損性的類似鈉鋁矽酸鹽玻璃。第3圖係本發明的鋰鋁矽酸鹽玻璃（表1的實例3，在390℃下、在NaNO3 中離子交換3.5小時）（第3圖的C）在KNO3 中離子交換後測定的壓痕斷裂閥值（IFT）圖，及融合形成的鈉鋁矽酸鹽玻璃A與E（標稱組成：67.6莫耳% SiO2 、3.7莫耳% B2 O3 、12.7莫耳% Al2 O3 、13.7莫耳% Na2 O、0.01莫耳% K2 O、2.3莫耳% MgO和0.1莫耳% SnO2 ）且IFT為15-20公斤力；玻璃B（標稱組成：64.7莫耳% SiO2 、5.1莫耳% B2 O3 、13.9莫耳% Al2 O3 、13.7莫耳% Na2 O、2.4莫耳% MgO和0.08莫耳% SnO2 ）且IFT為30-40公斤力；及玻璃D（標稱組成：64.7莫耳% SiO2 、5.1莫耳% B2 O3 、13.9莫耳% Al2 O3 、13.7莫耳% Na2 O、2.4莫耳% MgO和0.08莫耳% SnO2 ）且IFT為15公斤力。第3圖所示離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃中受到10公斤力（第4圖的a）、30公斤力（b）和50公斤力（c）壓頭負載的維氏壓痕光學顯微圖繪示於第4圖。第4圖的圖像顯示明顯玻璃密化且無側向破裂形成，此表示玻璃具有高度固有耐損性。
在一些實施例中，所述玻璃依上述離子交換時可具有至少10公斤力的維氏裂痕起始閥值（VIT）；在一些實施例中為至少15公斤力；在其他實施例中為至少20公斤力。在某些實施例中，維氏裂痕起始閥值為約10公斤力至約35公斤力，努氏刮痕閥值（KST）為約10牛頓（N）至約20 N。
以一步驟和二步驟離子交換製程離子交換的玻璃的維氏裂痕起始閥值（VIT）和努氏刮痕閥值（KST）分別列於表3和表4。
所述物件可併入另一物件中，例如具顯示器的物件（或顯示物件）（例如消費性電子產品，包括行動電話、平板電腦、電腦、導航系統等）、建築用物件、運輸物件（例如汽車、火車、飛機、船隻等）、家電製品、或需一定透明度、耐刮性、耐磨性或上述組合的任何物件。併入所述任一強化物件的示例性物件繪示於第5A圖及第5B圖。特定言之，第5A圖及第5B圖圖示消費性電子裝置200，包括具有正面204、背面206和側面208的外殼202；電子部件（未圖示），至少部分或整個置於外殼內，並包括至少一控制器、記憶體和顯示器210，顯示器位於或鄰接外殼的正面；及蓋基板212，設在外殼正面或上面而覆蓋顯示器。在一些實施例中，蓋基板212及/或外殼可包括所述任一強化物件。
雖然本發明已以典型實施例說明如上，然以上敘述不應視為限定本發明或後附申請專利範圍的範圍。因此，熟諳此技術者在不脫離本發明或後附申請專利範圍的精神和範圍內，當可作各種潤飾、修改與更動。
100:玻璃物件 110、112:表面 120、122:壓縮層 130:中心區域 200:電子裝置 202:外殼 204:正面 206:背面 208:側面 210:顯示 212:蓋基板 d1、d2 :層深度 t:厚度
第1圖係離子交換玻璃物件的截面示意圖；
第2圖係本發明的鋰鋁矽酸鹽玻璃（A）和玻璃陶瓷（B）從玻璃表面到玻璃內部的Na+ 濃度分佈圖；
第3圖係本發明的鋰鋁矽酸鹽玻璃在390℃下、在NaNO3 中離子交換3.5小時和鈉鋁矽酸鹽玻璃在KNO3 中離子交換後的壓痕斷裂閥值圖；
第4圖圖示在第3圖所示離子交換鋰鋁矽酸鹽玻璃中受到10公斤力、30公斤力和50公斤力壓頭負載的維氏壓痕光學顯微圖；
第5A圖係併入所述任一物件的示例性電子裝置平面圖；及
第5B圖係第5A圖示例性電子裝置的透視圖。
國內寄存資訊（請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊（請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:玻璃物件
110、112:表面
120、122:壓縮層
130:中心區域
d1、d2:深度
t:厚度

Claims (15)

  1. 一種鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件係由一玻璃所形成，該玻璃包含： 55莫耳%至75莫耳%的SiO2 ；9莫耳%至18莫耳%的Al2 O3 ；2.5莫耳%至20莫耳%的B2 O3 ；及3莫耳%至約20莫耳%的Li2 O，其中該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件係經離子交換，且具有一壓縮層從至少一表面延伸到該玻璃物件內至少70μm的一層深度，該壓縮層具有至少600 MPa的一最大壓縮應力，其中該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件具有至少10公斤力的一維氏裂痕起始閥值、以及至少8 N的一努氏刮痕閥值。
  2. 如請求項1所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中該壓縮層於該表面下方50 μm的一深度具有至少100兆帕的一壓縮應力。
  3. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃具有至少約10千泊的一液相黏度。
  4. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中該鋰鋁矽酸鹽玻璃具有840℃或以下的一軟化點。
  5. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃具有至少510℃的一退火點。
  6. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃具有至少68 GPa的一彈性模數。
  7. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃包含： 10莫耳%至18莫耳%的Al2 O3 ；3.5莫耳%至9.5莫耳%的B2 O3 ；7莫耳%至約12.6莫耳%的Li2 O；及0莫耳%至4莫耳%的P2 O5 ，其中Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）係於0.22至0.4的一範圍中，且R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+ Rb2 O+Cs2 O。
  8. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃之R2 O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）係於-0.5莫耳%至5.6莫耳%的一範圍中。
  9. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃之(Al2 O3 （莫耳%）+B2 O3 （莫耳%）)/R2 O（莫耳%）係於0.9至1.57的一範圍中。
  10. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃之R2 O（莫耳%）+R'O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）-B2 O3 （莫耳%）-P2 O5 （莫耳%）係於-10.0莫耳%至-0.11莫耳%的一範圍中，且R'O=MgO+CaO+SrO+BaO。
  11. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中Al2 O3 （莫耳%）＞B2 O3 （莫耳%）。
  12. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中該鋰鋁矽酸鹽玻璃包含5莫耳%至7莫耳%的B2 O3 。
  13. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃包含： 0莫耳%至5莫耳%的Na2 O；及0.05莫耳%至0.5莫耳%的SnO2 。
  14. 如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件，其中形成該鋰鋁矽酸鹽玻璃物件的玻璃包含： 10莫耳%至18莫耳%的Al2 O3 ；2.5莫耳%至7.5莫耳%的B2 O3 ；5莫耳%至12.6莫耳%的Li2 O；0莫耳%至4莫耳%的P2 O5 ；及0莫耳%至1莫耳%的K2 O，其中Li2 O（莫耳%）/R2 O（莫耳%）係於0.22至0.4的一範圍中，R2 O=Li2 O+Na2 O+K2 O+ Rb2 O+Cs2 O，且R2 O（莫耳%）+R'O（莫耳%）-Al2 O3 （莫耳%）-B2 O3 （莫耳%）-P2 O5 （莫耳%）係於-10.5莫耳%至-0.11莫耳%的一範圍中，R'O=MgO+CaO+SrO+BaO。
  15. 一種消費性電子產品，包含： 一外殼，具有一正面、一背面、及多個側面；多個電子部件，至少部分置於該外殼內，該等電子部件包括至少一控制器、一記憶體、及一顯示器，該顯示器設於或鄰接該外殼的該正面；以及一蓋玻璃，置於該顯示器上面，其中至少一部分的該外殼或該蓋玻璃包含如請求項1或2所述之鋰鋁矽酸鹽玻璃物件。
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