具有高裂纹引发阈值的可离子交换玻璃的制作方法
【专利摘要】本发明提供了碱性铝硅酸盐玻璃，其防尖锐冲击导致的损坏，并且其能够进行快速离子交换。玻璃包含至少4摩尔％的P2O5，并且在离子交换后，具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。
【专利说明】具有高裂纹引发阈值的可离子交换玻璃
[0001] 本申请根据35 U.S.C. § 119,要求2011年11月16日提交的美国临时申请系列第 61/560, 434号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
【背景技术】
[0002] 本发明涉及防损坏玻璃。更具体地，本发明涉及任选地通过离子交换进行强化的 防损坏玻璃。甚至更具体地，本发明涉及任选地通过离子交换进行强化的防损坏的含磷酸 盐玻璃。
【发明内容】
[0003] 提供了碱性铝硅酸盐玻璃，其在强化后是防尖锐冲击导致的损坏的，并且其能够 进行快速离子交换。玻璃包含至少4摩尔％的P 205，并且在离子交换后，具有至少约7kgf的 维氏压痕裂纹开裂负荷。
[0004] 因此，本发明的一个方面包括：包含至少约4%的P205的碱性铝硅酸盐玻璃，其中， 该碱性铝硅酸盐玻璃在至少约10 μ m的层深度进行了离子交换，并且其中：
[0005] i.0.6〈[M203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4 ;或者
[0006] ii. 1. 3〈 [ (P205+R20) /M203]彡 2. 3 ;
[0007] 其中M203 = A1203+B203, Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧 化物的总和，R2〇是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在一些实施方 式中，玻璃满足〇.6〈[M 203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。在一些实施方式中，玻璃满足 0.6〈[M203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1。在一些实施方式中，玻璃满足1.3〈[(P205+R20)/ M 203] < 2. 3。在一些实施方式中，玻璃满足1. 5〈[(P205+R20)/M203] < 2. 0。在一些实施方式 中，碱性铝硅酸盐玻璃还包含少于1摩尔％的K20。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃 还包含少于1摩尔％的氏0 3。在一些实施方式中，单价和二价阳离子氧化物选自下组：Li20、 Na20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃在 410°C的钾/钠互扩散系数至少约为2. 4xKrlclcm2/s。在一些实施方式中，在410°C的钾/钠 互扩散系数约为2. 4xKrlclcm2/s至最高至约1.5xl(T9cm2/s。在一些实施方式中，玻璃具有 从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。在 一些实施方式中，玻璃具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，玻 璃具有至少约12kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。
[0008] 本发明的另一个方面包括碱性铝硅酸盐玻璃，其包含约40-70摩尔％的Si02 ;约 11-25摩尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的？205 ;以及约13-25摩尔％的似20。在一些实施方 式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约50-65摩尔％的Si02 ;约14-20摩尔％的A1203 ;约4-10摩 尔％的P205 ;以及约14-20摩尔％的Na20。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃还包含少 于1摩尔％的1( 20。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃还包含少于1摩尔％的氏03。在 一些实施方式中，单价和二价阳离子氧化物选自下组：Li 20、Na20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、 Sr0、Ba0和ZnO。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃在410°C的钾/钠互扩散系数至少 约为2. 4xl〇-1Qcm2/s。在一些实施方式中，在410°C的钾/钠互扩散系数约为2. 4xl〇-1Qcm2/s 至最高至约1.5Xl(T9Cm2/S。在一些实施方式中，玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩 层，其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。在一些实施方式中，玻璃具有至少 约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，玻璃具有至少约12kgf的维氏压痕 裂纹开裂负荷。
[0009] 本发明的另一个方面包括一种对碱性铝硅酸盐玻璃进行强化的方法，该方法包括 提供包含至少约4%的P 205的碱性铝硅酸盐玻璃，其中：
[0010] i.0.6〈[M203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4 ;或者
[0011] ii. 1. 3〈[(P205+R20)/M203]彡 2. 3 ;
[0012] 其中M203 = A1203+B203, Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化 物的总和，r2〇是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物的总和，以及将碱性铝硅酸 盐玻璃浸入离子交换浴中一段高至约24小时的时间，以形成压缩层，该压缩层从碱性铝硅 酸盐玻璃的表面延伸到至少约10 μ m的层深度。在一些实施方式中，玻璃满足0. 6〈 [M203 (摩 尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。在一些实施方式中，玻璃满足0.6〈[M203(摩尔％ )/Rx0(摩 尔％)]〈1。在一些实施方式中，玻璃满足1.3〈[(P20 5+R20)/M203]<2.3。在一些实施方式 中，玻璃满足1. 5〈[(P205+R20)/M203] < 2. 0。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含少 于1摩尔％的1(20。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％的氏0 3。在一 些实施方式中，压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。在一些实施方式中，离子交换的 玻璃具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，离子交换的玻璃具有 至少约12kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。
[0013] 本发明的另一个方面包括碱性铝硅酸盐玻璃，其包含至少约4摩尔％的P20 5，其 中[M203 (摩尔％ ) /Rx0 (摩尔％ ) ]〈1. 4,其中M203 = A1203+B203并且Rx0是碱性铝硅酸盐玻 璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的总和。在一些实施方式中，[M 203(摩尔％ )/Rx0(摩 尔％)]〈1.2。在一些实施方式中，[M203(摩尔％)/R x0(摩尔％)]〈1。在一些实施方式中， 单价和二价阳离子氧化物选自下组：Li20、Na 20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。
[0014] 在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约40-70摩尔％的Si02 ;约11-25摩 尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的匕05 ;以及约13-25摩尔^^^Na20。在其他实施方式中，碱 性铝硅酸盐玻璃包含约50-65摩尔％的Si0 2 ;约14-20摩尔％的A1203 ;约4-10摩尔％的 P2〇5 ;以及约14-20摩尔％的Na20。
[0015] 在一些实施方式中，组合物还包含少于1摩尔％的1(20。在一些实施方式中，组合 物还包含约0摩尔％的κ 20。在一些实施方式中，组合物还包含少于1摩尔％的B203。在一 些实施方式中，组合物还包含约〇摩尔％的b 2o3。
[0016] 实施方式可以是离子交换的。在一些实施方式中，玻璃在至少约10 μ m的层深度 进行离子交换。在一些实施方式中，玻璃在至少约20 μ m的层深度进行离子交换。在其他实 施方式中，玻璃在至少约40 μ m的层深度进行离子交换。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐 玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩 应力下。在其他实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其 中所述压缩层处于至少约500MPa的压缩应力下。在其他实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具 有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约750MPa的压缩应力下。 在一些实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂 负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有至少约15kgf的维氏压痕裂 纹开裂负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有至少约20kgf的维氏 压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃在410°C的钾/钠互扩散系数至 少约为2. AxlO-cmVs。在一些实施方式中，在410°C的钾/钠互扩散系数约为2. 4xKrlclcm2/ s至最高至约1. 5xl0_9cm2/s。
[0017] 本发明的另一个方面是提供含有至少约4摩尔％的匕05的碱性铝硅酸盐玻璃。碱 性铝硅酸盐玻璃在至少约10 μ m的层深度进行离子交换，其中0. 6〈 [M203 (摩尔％ )/Rx0 (摩 尔％ ) ]〈1. 4,其中M203 = A1203+B203并且Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离 子氧化物的总和。在一些实施方式中，〇.6〈[1? 203 (摩尔％)/1?!￡0(摩尔％)]〈1.2。在一些实 施方式中，〇. 6〈 [M203 (摩尔％ ) /Rx0 (摩尔％ ) ]〈1。在一些实施方式中，0. 8〈 [M203 (摩尔％ ) / Rx0(摩尔％ )]〈1。在一些实施方式中，单价和二价阳离子氧化物选自下组：Li20、Na20、K 20、 Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO 和 ZnO。
[0018] 在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含约40-70摩尔％的Si02 ;约11-25摩 尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的匕05 ;以及约13-25摩尔^^^Na20。在其他实施方式中，碱 性铝硅酸盐玻璃包含约50-65摩尔％的Si0 2 ;约14-20摩尔％的A1203 ;约4-10摩尔％的 P2〇5 ;以及约14-20摩尔％的Na20。
[0019] 在一些实施方式中，组合物还包含少于1摩尔％的1(20。在一些实施方式中，组合 物还包含约0摩尔％的κ 20。在一些实施方式中，组合物还包含少于1摩尔％的B203。在一 些实施方式中，组合物还包含约〇摩尔％的b 2o3。
[0020] 本发明的所述方面的实施方式可进行离子交换。在一些实施方式中，玻璃在至少 约10 μ m的层深度进行离子交换。在一些实施方式中，玻璃在至少约20 μ m的层深度进行 离子交换。在其他实施方式中，玻璃在至少约40 μ m的层深度进行离子交换。在一些实施 方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于 至少约300MPa的压缩应力下。在其他实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延 伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约500MPa的压缩应力下。在其他实施方 式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至 少约750MPa的压缩应力下。在一些实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有至少 约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃具有 至少约15kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐玻 璃具有至少约20kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃在 410°C的钾/钠互扩散系数至少约为2. AxKT'mVs。在一些实施方式中，在410°C的钾/钠 互扩散系数约为2. 4xKrlclcm2/s至最高至约1. 5xl(T9cm2/s。
[0021] 本发明的另一个方面是提供一种对碱性铝硅酸盐玻璃进行强化的方法。所述方法 包括：提供碱性铝硅酸盐玻璃，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含至少约4摩尔％的P 205，其中：
[0022] i.0.6〈[M203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4 ;或者
[0023] ii. 1. 3〈 [ (P205+R20) /M203]彡 2. 3 ;
[0024] 其中M203 = A1203+B203, Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化 物的总和，R2〇是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物的总和，以及将碱性铝硅酸 盐玻璃浸入离子交换浴中一段高至约24小时的时间，以形成压缩层，该压缩层从碱性铝硅 酸盐玻璃的表面延伸到至少约10 μ m的层深度。在一些实施方式中，玻璃满足0. 6〈 [M203 (摩 尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。在一些实施方式中，玻璃满足0.6〈[M203(摩尔％ )/RxO(摩 尔％)]〈1。在一些实施方式中，玻璃满足1.3〈[(P20 5+R20)/M203]<2.3。在一些实施方式 中，玻璃满足1. 5〈[(P205+R20)/M203] < 2. 0。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含少 于1摩尔％的1(20。在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％的氏0 3。在一 些实施方式中，压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。在一些实施方式中，离子交换的 玻璃具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，离子交换的玻璃具有 至少约12kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，压缩层从表面延伸到至少约 70 μ m的层深度。
[0025] 在一些实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层， 其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。在其他实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃 具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约500MPa的压缩应力 下。在其他实施方式中，碱性铝硅酸盐玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所 述压缩层处于至少约750MPa的压缩应力下。在一些实施方式中，离子交换的碱性铝硅酸盐 玻璃具有至少约7kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱性铝硅 酸盐玻璃具有至少约15kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在其他实施方式中，离子交换的碱 性铝硅酸盐玻璃具有至少约20kgf的维氏压痕裂纹开裂负荷。在一些实施方式中，碱性铝 硅酸盐玻璃在410°C的钾/钠互扩散系数至少约为2. AxlOMcmVs。在一些实施方式中，在 410°C的钾/钠互扩散系数约为2. 4xKrlclcm2/s至最高至约1. 5xl(T9cm2/s。
[0026] 在一些实施方式中，用于该方法的碱性铝硅酸盐玻璃玻璃包含选自下组的单价和 二价阳离子氧化物：Li 20、Na20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO 和 ZnO。
[0027] 在一些实施方式中，用于该方法的碱性铝硅酸盐玻璃包含约40-70摩尔％的5102 ; 约11-25摩尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的？205 ;以及约13-25摩尔％的似20。在一些实施 方式中，用于该方法的碱性铝硅酸盐玻璃包含约50-65摩尔％的Si0 2 ;约14-20摩尔％的 A1203 ;约4-10摩尔％的P205 ;以及约14-20摩尔％的Na20。
[0028] 在一些实施方式中，用于该方法的组合物还包含少于1摩尔％的1(20。在一些实施 方式中，用于该方法的组合物还包含约〇摩尔％的K 20。在一些实施方式中，用于该方法的 组合物还包含少于1摩尔％的Β203。在一些实施方式中，用于该方法的组合物还包含约0摩 尔％的Β 203。
[0029] 从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方 面、优点和显著特征。
[0030] 附图简要说明
[0031] 图1是通过离子交换强化的玻璃片的截面示意图；以及
[0032] 图2是对于在700°C退火并且在410°C的熔融ΚΝ03盐浴中进行离子交换的0. 7mm 厚的样品的层深度与压缩应力的函数关系图。
[0033] 发明详述
[0034] 揭示了材料、化合物、组合物以及组分，它们可用于所揭示的方法和组合物，可结 合所揭示的方法和组合物使用，可用于制备所揭示的组合物，或者是所揭示的方法和组合 物的实施方式。在本文中公开了这些和其他的材料，应理解当公开了这些材料的组合、子 集、相互作用、组等等而未明确地具体揭示这些化合物的每个不同的单独和共同组合以及 排列时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。
[0035] 因此，如果公开了一类取代物A、B、和C并且还公开了一类取代物D、E、和F和组 合的实施方式A-D的实例，则可单独地和共同地设想每一个。因此，在本例中，具体设想了 以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F中的每一个，应认为以上这些都是从A、 B和/或C ;D、E和/或F ;以及实例组合A-D的内容揭示的。同样，也具体设想并揭示了上 述的任何子集或这些子集的组合。因此，例如，具体设想了 A-E、B-F和C-E的亚组，并应认 为它们是从A、B和/或C ;D、E和/或F ;以及实例组合A-D的内容揭示的。这种概念应用 于本内容的所有方面，包括但不限于组合物的任何组分以及所揭示组合物的制备方法和使 用方法中的各步骤。因此，如果存在可进行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法的 任一特定实施方式或实施方式的组合来进行这些附加步骤中的每一个，而且可具体设想每 一个这样的组合且应当认为它是公开的。
[0036] 此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应 将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主 要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要 素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量 的这些所列要素组成。
[0037] 除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，且旨在 包括范围的端点，该范围之内的所有整数和分数。本发明的范围并不限于定义范围时所列 举的具体值。此外，当以范围、一种或更多种优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数 值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过 将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考 虑这种成对结合是否具体揭示。最后，当使用术语"约"来描述范围的值或端点时，应理解 本发明包括所参考的具体值或者端点。
[0038] 如本文所使用，术语"约"指数量、尺寸、公式、参数和其它数量和特征不是精确的 或无需精确的，但可以按照要求是接近的和/或更大或者更小，如反射公差、转化因子、四 舍五入、测量误差等等，以及本领域技术人员所知的其它因子。一般的，不管是否明确说明， 数量、尺寸、公式、参数或其它数量或特征都是"约"或"接近"。
[0039] 如本文所使用，术语"或"是包括端值的；具体来说，相"A或B"指"A，B，或者同时 包括A和B"。本文中，排他性的"或"通过术语如"要么A要么B"和"A或B之一"来指定。
[0040] 使用不定冠词"一个"或"一种"对本发明的实施方式的元件和部件进行描述。使 用这些冠词时指存在一种或至少一种这些元件或组件。尽管这些冠词通常用于预示修饰的 名词是单数名词，但除非另有说明，本文所用的冠词"一个"或"一种"也包括复数。类似的， 同样除非另有说明，如本文所使用，定冠词"该"也预示修饰的名词可以是单数或复数。
[0041] 出于描述本发明的实施方式的目的，应注意的是，本文涉及的一个变量是一个参 数或另一变量的"函数"并不旨在表示该变量仅仅是所列出的参数或变量的函数。相反，本 文涉及的一个变量是所列出的参数的"函数"是开放式的，从而该变量可以是单个参数或者 多个参数的函数。还应理解，除非另外说明，否则，术语如"顶部"、"底部"、"向外"、"向内" 等是方便用语，不应视为限制性用语。
[0042] 应当指出，本文所用的诸如"优选"、"常用"和"通常"之类的词语不是用来限制本 发明的范围，也不表示某些特征对本发明所述实施方式的结构或者功能来说是重要的、关 键的、或者甚至是必不可少的。相反地，这些术语仅仅用来表示本发明实施方式的特定方 面，或者强调可以或者不可以用于本发明特定实施方式的替代的或附加的特征。
[0043] 出于描述和限定本发明的实施方式的目的，应当指出，词语"基本上"和"约"在本 文中用来表示可归属于任何定量比较、数值、测量或其他表达的固有不确定程度。词语"基 本上"和"约"在本文中还用来表示数量的表达值与所述的参比值的偏离程度，这种偏离不 会导致所讨论的主题的基本功能发生改变。
[0044] 应注意，权利要求书中的一项或多项权利要求使用术语"其特征在于"作为过渡 语。出于限定本发明的实施方式目的，应当指出，在权利要求中用该术语作为开放式过渡短 语来引出对一系列结构特征的描述，应当对其作出与更常用的开放式引导语"包括"类似的 解释。
[0045] 作为生产玻璃组合物的原材料和/或设备的结果，会在最终的玻璃组合物中存在 某些不是故意添加的杂质或组分。此类物质在玻璃组合物中以微量存在，在本文中称作"混 入物"。
[0046] 如本文所使用，玻璃组合物包括0重量％或0摩尔％的化合物合物定义为没有故 意将该化合物、分子或元素添加到该组合物中，但该组合物可能仍然包括该化合物，通常是 以不确定的数量或痕量的方式。类似的，"不含钠"、"不含碱金属"、"不含钾"等定义为没 有故意将该化合物、分子或元素添加到该组合物中，但该组合物可能仍然包括钠、碱金属或 钾，但是是以接近不确定的数量或痕量的方式。除非另有说明，否则本文所引用的所有组分 的浓度是以摩尔百分比（摩尔％)表示。
[0047] 通过如下方式来进行本文所述的维氏压痕裂纹阈值测量：向玻璃表面施加压痕负 荷，然后以0.2mm/分钟的速率移除该压痕负荷。最大压痕负荷保持10秒。压痕裂纹阈值 定义为10次压痕中的50%显示出任意数量的径向/中间裂纹从凹痕印记角落延伸出来的 压痕负荷。对于给定的玻璃组合物，增加最大负荷直至达到阈值负荷。所有的压痕测量都 是在50 %相对湿度和室温下进行。
[0048] 从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本发明的具体实 施方式的，这些举例说明不是用来限制本发明的说明书或所附权利要求书的。为了清楚和 简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显 示或以示意性方式显示。
[0049] 具有高防损坏性（即，维氏开裂阈值大于15千克力（kgf))，并且，在一些实施方 式中，大于20kgf的化学强化的碱性铝硅酸盐玻璃通常具有如下组成，其满足以下规则： [(A1 203 (摩尔％ ) +B203 (摩尔％ ))八Σ改性剂氧化物（摩尔％ )) ]>1，其中改性剂氧化物包 括碱性氧化物和碱土氧化物。在2010年8月18日提交的Kristen L. Barefoot等人的题 为"Crack and Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefrom(抗裂和耐刮 擦玻璃以及由其制造的外壳）"的美国专利申请第12/858, 490号中已经描述过此类玻璃。
[0050] 在 2010 年 11 月 30 日提交的 Dana Craig Bookbinder 等人的题为 "Ion Exchangeable Glass with Deep Compressive Layer and High Modulus (具有深压缩层 和高模量的可离子交换玻璃）"的美国临时专利申请第61/417, 941号中已经描述过含P205 的碱性铝硅酸盐玻璃的增强的防损坏性。本文所述的玻璃含有与A1203和B20 3分批配料 (batched with)的磷酸盐，以分别形成A1P04和ΒΡ04，并遵循如下组成规则：
[0051] 0· 75 彡[(P205 (摩尔％ )+R20(摩尔％ ))/M203 (摩尔％ )]彡 1. 3，
[0052] 其中 M203 = A1203+B203。
[0053] 本文所述的实施方式包括含P205的碱性铝硅酸盐玻璃以及由其制造的制品，在 通过离子交换化学强化后，它们实现至少约7kgf、8kgf、9kgf、10kgf、llkgf、12kgf、13kgf、 14kgf、15kgf、16kgf、17kgf、18kgf、19kgf，以及在一些实施方式中，至少约20kgf的维氏开 裂阈值。通过加入至少约4摩尔％的P 205，增强了这些玻璃和玻璃制品的防损坏性。在一 些实施方式中，通过加入至少约5摩尔％的P 205增强了防损坏性。在一些实施方式中，P205 的浓度范围约为4摩尔％至最高至约10摩尔％，在其他实施方式中，约为4摩尔％至最高 至约15摩尔％。
[0054] 本文所述的实施方式通常落在美国临时专利申请第61/417, 941号所述的组合物 空间的玻璃和玻璃制品的范围之外。此外，本文所述的玻璃标称主要包含四面体配位的磷 酸盐（Ρ〇Λ)基团，其每个四面体磷结构单元含有一个双键氧。
[0055] 在一些实施方式中，Μ203与Σ Rx0的比例为玻璃提供了有益的熔融温度、粘度和/ 或液相线温度。一些实施方式可描述成如下比例：(M 203 (摩尔％ ) / Σ Rx0 (摩尔％ ))〈1. 4， 其中M203 = A1203+B203，并且Σ Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物 的总和。在一些实施方式中，本文所述的玻璃和玻璃制品包含大于4摩尔％的P 205，其中 (M203 (摩尔％ ) / Σ Rx0 (摩尔％ ))的比例小于1. 4,其中M203 = A1203+B203，并且其中Σ Rx0是 碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的总和。在一些实施方式中，（M20 3 (摩 尔％ ) / Σ Rx0(摩尔％ ))的比例小于1.0。在一些实施方式中，（M203 (摩尔％ ) / Σ Rx0(摩 尔 ％ ))的比例小于 1. 4、1· 35、1· 3、1· 25、1· 2、1· 15、1· 1、1· 05、1· 0、0· 95、0· 9、0· 85、0· 8、 0. 75或者0. 7。在一些实施方式中，0.6〈(M203(摩尔％)/Rx0(摩尔％))〈1.4。在一些实施 方式中，0. 6〈 (M203 (摩尔％ ) /Rx0 (摩尔％ ))〈1. 2。在一些实施方式中，0. 6〈 (M203 (摩尔％ ) / Rx0(摩尔％))〈1。在一些实施方式中，0·8〈(Μ203 (摩尔％)/Rx0(摩尔％))〈1.4。在一些 实施方式中，〇.8〈(M20 3(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ ))〈1.2。在一些实施方式中，0.8〈(M203(摩 尔％ )/Rx〇(摩尔％ ))〈1.〇。在一些实施方式中，Υ〈(Μ203 (摩尔％ )/Rx0(摩尔％ ))〈Z，其中 Y 约为 〇· 6、0· 65、0· 7、0· 75、0· 8、0· 85、0· 9、0· 95、L 0、L 05、orl. 1，X 独立地约为 1. 4、1· 35、 1. 3、L 25、L 2、L 15、L 1、L 05、L 0、0· 95、0· 9、0· 85、0· 8,并且其中 X>Y。此类单价和二价氧 化物包括但不限于,碱金属氧化物（Li20、Na20、K 20、Rb20、Cs20)，碱土氧化物（Mg0、Ca0、Sr0、 BaO)以及过渡金属氧化物（例如但不限于ZnO)。
[0056] 在一些实施方式中，本文所述的玻璃满足如下不等式：
[0057] [ (A1203 (摩尔％ ) +B203 (摩尔％ ))八Σ改性剂氧化物（摩尔％ )) ]〈1. 0。
[0058] 在一些实施方式中，玻璃可以具有足够的P205，以实现如下玻璃结构，其中使得 P2〇5存在于结构中，而不是ΜΡ04，或者作为ΜΡ04的补充。在一些实施方式中，此类结构可描述 成如下比例：[(P 205 (摩尔 ％ ) +R20 (摩尔 ％ )) /M203 (摩尔 ％ ) ] >1. 24,其中 M203 = A1203+B203， P2〇5大于或等于4摩尔％，并且其中R20是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物 的总和。在一些实施方式中，本文所述的玻璃和玻璃制品包含大于4摩尔％的P 205，其中
[(P205(摩尔％)+R20(摩尔％))/M203 (摩尔％)]的比例大于 1.24,其中 M203 = A1203+B203， 并且其中馬〇是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物的总和。在一些实施方式中， [(P205(摩尔％ )+R20(摩尔％ ))/M203(摩尔％ )]的比例大于1. 3。在一些实施方式中，t匕 例如下：1.24彡[坑05(摩尔<%)+1? 20(摩尔(％))/^203 (摩尔(％)]彡2.8。在一些实施方式 中，本文所述的玻璃和玻璃制品包含大于4摩尔％的P20 5，并且通过如下比例进行描述：
[0059] S < [ (P205 (摩尔 ％ ) +R20 (摩尔 ％ )) /M203 (摩尔 ％ )]彡 V
[0060] 其中 S 独立地约为 1. 5、1. 45、1. 4、1. 35、1. 3、1. 25、1. 24、1. 2 或者 1. 15, V 独立地 约为 2· 0、2· 05、2· 1、2· 15、2· 2、2· 25、2· 3、2· 35、2· 4、2· 45、2· 5、2· 55、2· 6、2· 65、2· 7、2· 75 或者2. 8。
[0061] 本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃和制品包含许多化学组分。Si02，涉及玻璃成形的 一种氧化物，其起了使玻璃的网络结构稳定化的作用。在一些实施方式中，玻璃组合物可包 含约40-70摩尔％的Si0 2。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约50-70摩尔％的Si02。 在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约55-65摩尔％的Si0 2。在一些实施方式中，玻璃组 合物可包含约40-70摩尔％、约40-65摩尔％、约40-60摩尔％、约40-55摩尔％、约40-50 摩尔％、约40-45摩尔％、50-70摩尔％、约50-65摩尔％、约50-60摩尔％、约50-55摩尔％、 约55-70摩尔％、约60-70摩尔％、约65-70摩尔％、约55-65摩尔％或者约55-60摩尔％ 的Si0 2。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、 51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69 或者 70 摩尔 ％的 Si02。
[0062] 可以提供A1203以具有其他益处：a)维持最低可能的液相线温度，b)降低膨胀系 数，或者c)增强应变点。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约11-25摩尔％的A1 203。 在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约14-20摩尔％的A120 3。在一些实施方式中，玻璃组 合物可包含约11-25摩尔％、约11-20摩尔％、约11-18摩尔％、约11-15摩尔％、约12-25 摩尔％、约12-20摩尔％、12-18摩尔％、约12-15摩尔％、约14-25摩尔％、约14-20摩尔％、 约14-18摩尔％、约14-15摩尔％、约18-25摩尔％、约18-20摩尔％或者约20-25摩尔％ 的A1 203。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、 22、23、24 或者 25 摩尔 ％的 A1203。
[0063] 在实施方式中存在B203可改进防损坏性，但是对于压缩应力和扩散性也是有害 的。本文所述的玻璃通常不含，或者不含B 203。在一些实施方式中，可能存在约0.1、0. 2、 0. 3、0. 4、0. 5、0. 6、0. 7、0. 8、0. 9、1、2、3或者4摩尔％的氏03。在一些实施方式中，可能存在 小于4、3、2或者1摩尔％的氏0 3。在一些实施方式中，可能存在不确定量的B203。在一些实 施方式中，玻璃组合物可包含约〇摩尔％的B 203。在一些实施方式中，B203的量是小于或等于 0. 5摩尔％，小于或等于0. 25摩尔％，小于或等于0. 1摩尔％，小于或等于约0. 05摩尔％， 小于或等于〇. 001摩尔％，小于或等于〇. 0005摩尔％，或者小于或等于0. 0001摩尔％。根 据一些实施方式，玻璃组合物不含故意加入的B203。
[0064] 已经发现以P205将磷加入到玻璃改善了防损坏性并且不会阻碍离子交换。在一些 实施方式中，将磷加入到玻璃中产生了这样一种结构，其中，二氧化硅（玻璃中的Si0 2)被 磷酸铝（A1P04)和/或磷酸硼（ΒΡ04)替代，所述磷酸铝（A1P0 4)是由四面体配位的铝和磷 构成的，所述磷酸硼（bpo4)是由四面体配位的硼和磷构成的。本文所述的玻璃通常含有大 于4摩尔％的己0 5。在一些实施方式中，玻璃可包含约4-15摩尔％的己05。在一些实施方 式中，玻璃可包含约4-12摩尔％的P205。在一些实施方式中，玻璃可包含约4-10摩尔％的 P2〇5。在一些实施方式中，玻璃可包含约6-10摩尔％的P20 5。在一些实施方式中，玻璃组 合物可包含约4-15摩尔％、约6-15摩尔％、约8-15摩尔％、约10-15摩尔％、约12-15摩 尔％、约4-12摩尔％、4-10摩尔％、约4-8摩尔％、约4-6摩尔％、约6-12摩尔％、约6-10 摩尔％、约6-8摩尔％、约8-12摩尔％、约8-10摩尔％，约10-12摩尔％。在一些实施方式 中，玻璃组合物可包含约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或者15摩尔％的P 205。
[0065] Na20可用于具体玻璃的离子交换。在一些实施方式中，玻璃可包含约13-25摩尔％ 的Na20。在一些实施方式中，玻璃可包含约13-20摩尔^^^Na 20。在一些实施方式中，玻璃 组合物可包含约13-25摩尔％，约13-20摩尔％，约13-18摩尔％，约13-15摩尔％，约15-25 摩尔％，约15-20摩尔％，约15-18摩尔％，约18-25摩尔％，约18-20摩尔％或者约20-25 摩尔％。在一些实施方式中，玻璃可包含约13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或者 25摩尔％的似 20。
[0066] Rx0通常描述为碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物。存在 的Rx〇可为玻璃的离子交换提供益处。此类单价和二价氧化物包括但不限于，碱金属氧 化物（Li 20、Na20、K20、Rb20、Cs20)，碱土氧化物（MgO、CaO、SrO、BaO)以及过渡金属氧化 物（例如但不限于ZnO)。在一些实施方式中，组合物中的R x0的量描述为下式：(M203(摩 尔％ )/ Σ Rx0(摩尔％ ))〈1.4。在一些实施方式中，组合物中的Rx0的量描述为下式： 敗03(摩尔％)/乙艮0(摩尔％))〈1.0。在一些实施方式中，组合物中的艮0的量描述为 下式：0·6〈(Μ 203(摩尔％ ) / Σ Rx0(摩尔％ ))〈1.4。在一些实施方式中，组合物中的Rx0的 量描述为下式：〇. 6〈(M203(摩尔％ ) / Σ Rx0(摩尔％ ))〈1. 0。在一些实施方式中，玻璃组合 物可包含约7-30摩尔％的八1203。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约14-25摩尔％ 的A1 203。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约7-30摩尔％，约7-25摩尔％，约7-22 摩尔％，约7-20摩尔％，约7-18摩尔％，约7-15摩尔％，约7-10摩尔％，约10-30摩尔％， 约10-25摩尔％，约10-22摩尔％，约10-18摩尔％，约10-15摩尔％，约15-30摩尔％， 约15-25摩尔％，约15-22摩尔％，约15-18摩尔％，约18-30摩尔％，约18-25摩尔％， 约18-22摩尔％，约18-20摩尔％，约20-30摩尔％，约20-25摩尔％，约20-22摩尔％，约 22-30摩尔％，约22-25摩尔％，或者约25-30摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物可 包含约 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21，22、23、24、25、26、27、28、29 或者 30 摩尔％的Rx〇。
[0067] M203描述了组合物中A1203和B20 3的量。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含 约11-30摩尔％的]?203。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约14-20摩尔％的]? 203。在 一些实施方式中，玻璃组合物可包含约11-30摩尔％、约11-25摩尔％、约11-20摩尔％、 约11-18摩尔％、约11-15摩尔％、约12-30摩尔％、约12-25摩尔％、约12-20摩尔％、 约12-18摩尔％、约12-15摩尔％、约14-30摩尔％、约14-25摩尔％、约14-20摩尔％、约 14-18摩尔％、约14-15摩尔％、约18-25摩尔％、约18-20摩尔％或者约20-25摩尔％的 M203。在一些实施方式中，玻璃组合物可包含约11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、 23、24、25、26、27、28、29 或者 30 摩尔 ％的]?203。
[0068] 一些实施方式中的K20可用于离子交换，但是对压缩应力会是有害的。在一些实施 方式中，玻璃组合物不含κ 20。玻璃组合物基本不含Κ20,例如当Κ20的含量小于或等于0. 5 摩尔百分比，小于或等于0. 25摩尔％，小于或等于0. 1摩尔％，小于或等于约0. 05摩尔％， 小于或等于〇. 001摩尔％，小于或等于〇. 0005摩尔％或者小于或等于0. 0001摩尔％。根 据一些实施方式，玻璃片不含故意加入的钠。在一些实施方式中，玻璃可包含约0-1摩尔％ 的1( 20。在其他实施方式中，玻璃可包含大于0至约1摩尔％的1(20。在一些实施方式中，玻 璃组合物可包含0至约2摩尔％，0至约1. 5摩尔％，0至约1摩尔％，0至约0. 9摩尔％， 0至约0. 8摩尔％，0至约0. 7摩尔％，0至约0. 6摩尔％，0至约0. 5摩尔％，0至约0. 4摩 尔％,〇至约0.3摩尔％，0至约0.2摩尔％或者0至约0. 1摩尔％。在一些实施方式中，玻 璃可包含约 〇、〇· 〇1、〇· 02、0· 03、0· 04、0· 05、0· 06、0· 07、0· 08、0· 09、0· 1、0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、 0. 6、0. 7、0. 8、0. 9 或者 1 摩尔 ％的 K20。
[0069] 可以向玻璃组合物中结合额外的组分以提供额外的益处。例如，额外的组分可以 作为澄清剂（例如，用来促进从用于生产玻璃的熔融批料除去气态夹杂物）和/或其他目 的加入。在一些实施方式中，玻璃可包含用作紫外辐射吸收剂的一种或多种化合物。在一 些实施方式中，玻璃可包含小于或等于3摩尔％的Ti0 2、MnO、ZnO、Nb205、M〇03、Ta20 5、冊3、 Zr02、Y203、La203、Hf0 2、CdO、Sn02、Fe203、Ce02、As 203、Sb203、Cl、Br 或其组合。在一些实施方 式中，玻璃可包含〇至约3摩尔％，0至约2摩尔％，0至约1摩尔％，0-0. 5摩尔％，0-0. 1摩 尔％，0-0· 05 摩尔％或者 0-0· 01 摩尔％的 Ti02、Mn0、Zn0、Nb205、Mo03、Ta 205、W03、Zr02、Y20 3、 La203、Hf02、CdO、Sn02、Fe 203、Ce02、As203、Sb 203、Cl、Br 或其组合。在一些实施方式中，玻璃 可包含0至约3摩尔％，0至约2摩尔％，0至约1摩尔％，0至约0. 5摩尔％，0至约0. 1摩 尔％，0至约0. 05摩尔％或者0至约0. 01摩尔％的Ti02、Ce02或者Fe203或其组合。
[0070] 根据一些实施方式，玻璃组合物（例如任意上文所述的玻璃）可以包含F、C1或 Br，例如，玻璃包含C1和/或Br作为澄清剂的情况。
[0071] 根据一些实施方式，玻璃组合物可包含BaO。在某些实施方式中，玻璃可包含小于 约5、小于约4、小于约3、小于约2、小于约1、小于约0. 5或者小于约0. 1摩尔％的BaO。
[0072] 在一些实施方式中，玻璃可基本不含Sb203、As 203或其组合。例如，玻璃可包含小 于或等于〇. 05摩尔％的Sb203或者As203或其组合，玻璃可包含0摩尔％的Sb 203或者As203 或其组合，或者玻璃可以，例如不含任意故意加入的Sb203、As20 3或其组合。
[0073] 根据一些实施方式，玻璃还可以包含在商业制备的玻璃中通常出现的污染物。作 为附加或者替代，可以加入各种其它的氧化物（例如Ti0 2、MnO、ZnO、Nb205、M〇03、Ta20 5、W03、 Zr02、Y203、La203以及P 205等），尽管对其它的玻璃组分进行了调整，但是不会使得玻璃组合 物的熔融特性或者成形特性变差。根据一些实施方式，在玻璃还包含此类其他氧化物的情 况下，此类其他氧化物分别通常以不超过约3摩尔％、约2摩尔％或者约1摩尔％的量存 在，并且它们的总浓度通常小于或等于约5摩尔％、约4摩尔％、约3摩尔％、约2摩尔％或 者约1摩尔％。在一些情况下，可以使用更高的量，只要用量不使得组合物落在上文所述的 范围之外即可。根据一些实施方式，所述玻璃还包含与批料相关的污染物和/或由生产玻 璃所用的熔融、澄清和/或成形设备引入的污染物（如Zr0 2)。
[0074] 在一些实施方式中，本文所述的碱性铝硅酸盐玻璃和制品包含约40-70摩尔％的 Si02 ;约11-25摩尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的？205 ;以及约11-25摩尔％的似20。
[0075] 在一些实施方式中，玻璃组合物具有高防损坏性。在一些实施方式中，玻璃组合物 具有大于7千克力（kgf)的维氏开裂阈值。在一些实施方式中，玻璃组合物具有大于12kgf 的维氏开裂阈值。在一些实施方式中，玻璃组合物具有大于15kgf的维氏开裂阈值。在一 些实施方式中，玻璃组合物具有大于20kgf的维氏开裂阈值。在一些实施方式中，玻璃组合 物具有大于 6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25kgf 的维氏 开裂阈值。
[0076] 具体玻璃（其中玻璃厚度为0. 7mm)的非限制性例子见表1所示。
[0077] 表1 :玻璃组成和性质
[0078]
【权利要求】
1. 一种包含至少约4%的P205的碱性铝硅酸盐玻璃，其中：
1. [M203(摩尔 ％ )/Rx0 (摩尔 ％ )]〈1.4 :或者 ii. 1. 3< [ (P205+R20)/M203] ^ 2. 3 ； 其中M203 = A1203+B203, Rx0是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的 总和，R20是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物的总和。
2. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： [M203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。
3. 如权利要求2所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： [M203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1。
4. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 1. 3〈[(P205+R20)/M203] <2.3。
5. 如权利要求4所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 1. 5〈[(P205+R20)/M203] <2.0。
6. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，所述碱性铝硅酸盐玻璃还包含小于1摩 尔％的K20。
7. 如权利要求6所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含0 摩尔％的Κ20。
8. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，所述碱性铝硅酸盐玻璃还包含小于1摩 尔％的Β203。
9. 如权利要求8所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含0 摩尔％的氏03。
10. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃在至少约10 μ m的层 深度进行离子交换。
11. 如权利要求10所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃在至少约30 μ m的层 深度进行离子交换。
12. 如权利要求10所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃具 有从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。
13. 如权利要求12所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述压缩应力至少约为 500MPa〇
14. 如权利要求10所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，经过离子交换的碱性铝硅 酸盐玻璃的维氏压痕裂纹开裂负荷至少约为7kgf。
15. 如权利要求14所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，经过离子交换的碱性铝硅 酸盐玻璃的维氏压痕裂纹开裂负荷至少约为12kgf。
16. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，单价和二价阳离子氧化物选 自下组：Li20、Na 20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO 和 ZnO。
17. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含 约40-70摩尔％的Si02 ;约11-25摩尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的？205 ;以及约13-25摩 尔％的Na20。
18. 如权利要求17所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包 含约50-65摩尔％的Si02 ;约14-20摩尔％的A1203 ;约4-10摩尔％的P205 ;以及约14-20 摩尔％的Na20。
19. 如权利要求17所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃还 包含小于1摩尔％的K20。
20. 如权利要求19所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包 含0摩尔％的Κ20。
21. 如权利要求17所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃还 包含小于1摩尔％的Β20 3。
22. 如权利要求19所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包 含0摩尔％的民03。
23. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃在 410°C的钾/钠互扩散系数至少约为2. 4xKrlclcm2/s。
24. 如权利要求23所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，在410°C的钾/钠互扩散系 数约为 2. 4xlO_1Qcm2/s 至最高至约 1. 5xl0_9cm2/s。
25. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 0·6〈[Μ203(摩尔％ )/RxO(摩尔％ )]〈1.4。
26. -种包含至少约4%的P205的碱性铝硅酸盐玻璃，其中，该碱性铝硅酸盐玻璃在至 少约10 μ m的层深度进行了离子交换，并且其中： i. 0.6〈[M203(摩尔％ )/RxO(摩尔％ )]〈1.4 ;或者 ii. 1. 3< [ (P205+R20)/M203] ^ 2. 3 ； 其中M203 = A1203+B203, RxO是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价和二价阳离子氧化物的 总和，R20是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的二价阳离子氧化物的总和。
27. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 0·6〈[Μ203(摩尔％ )/RxO(摩尔％ )]〈1.4。
28. 如权利要求27所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 0·6〈[Μ203(摩尔％ )/RxO(摩尔％ )]〈1。
29. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 1. 3〈[(P205+R20)/M203] <2.3。
30. 如权利要求29所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃满足： 1. 5〈[(P205+R20)/M203] <2.0。
31. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，所述碱性铝硅酸盐玻璃还包含小于1摩 尔％的K20。
32. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，所述碱性铝硅酸盐玻璃还包含小于1摩 尔％的Β203。
33. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃在 410°C的钾/钠互扩散系数至少约为2. 4xKrlclcm2/s。
34. 如权利要求33所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，在410°C的钾/钠互扩散系 数约为 2. 4xlO_1Qcm2/s 至最高至约 1. 5xl0_9cm2/s。
35. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃具有从玻璃表面延 伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应力下。
36. 如权利要求26所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，经过离子交换的玻璃的维 氏压痕裂纹开裂负荷至少约为7kgf。
37. 如权利要求36所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，经过离子交换的玻璃的维 氏压痕裂纹开裂负荷至少约为12kgf。
38. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，单价和二价阳离子氧化物选 自下组：Li20、Na 20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO 和 ZnO。
39. 如权利要求1所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含 约40-70摩尔％的Si02 ;约11-25摩尔％的八1203 ;约4-15摩尔％的？205 ;以及约13-25摩 尔％的Na20。
40. 如权利要求14所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包 含约50-65摩尔％的Si02 ;约14-20摩尔％的A1203 ;约4-10摩尔％的P205 ;以及约14-20 摩尔％的Na20。
41. 如权利要求14所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃还 包含小于1摩尔％的K20。
42. 如权利要求14所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃还 包含小于1摩尔％的Β20 3。
43. 如权利要求14所述的碱性铝硅酸盐玻璃，其特征在于，在410°C的钾/钠互扩散系 数约为 2. 4xlO_1Qcm2/s 至最高至约 1. 5xl0_9cm2/s。
44. 一种对碱性铝硅酸盐玻璃进行强化的方法，该方法包括： a. 提供权利要求1或权利要求26的碱性铝硅酸盐玻璃，以及 b. 将碱性铝硅酸盐玻璃浸入离子交换浴中一段高至约24小时的时间，以形成压缩层， 该压缩层从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到至少约10 μ m的层深度。
45. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： [M203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。
46. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： [M203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1。
47. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： 0·6〈[Μ203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1.4。
48. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： 0·6〈[Μ203(摩尔％ )/Rx0(摩尔％ )]〈1。
49. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： 1. 3〈[(P205+R20)/M203] <2.3。
50. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，玻璃满足： 1. 5〈[(P205+R20)/M203] <2.0。
51. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含小于1摩尔％ 的 K20。
52. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述碱性铝硅酸盐玻璃包含小于1摩尔％ 的 Β203。
53. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述压缩层处于至少约300MPa的压缩应 力下。
54. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，经过离子交换的玻璃的维氏压痕裂纹开 裂负荷至少约为7kgf。
55. 如权利要求44所述的方法，其特征在于，经过离子交换的玻璃的维氏压痕裂纹开 裂负荷至少约为12kgf。
【文档编号】C03B5/00GK104114503SQ201280067101
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月16日
【发明者】T·M·格罗斯 申请人:康宁股份有限公司