具有高压痕开裂阈值的基于含氢玻璃的制品的制作方法

背景技术：

相关申请

本申请要求2017年11月17日提交的美国临时申请系列第62/587,872号(本文以其作为基础并将其全文通过引用结合入本文)以及2018年5月8日提交的荷兰申请第2020896号(本文以其作为基础并将其全文通过引用结合入本文)的优先权。

本公开内容涉及含有氢的基于玻璃的制品，用于形成基于玻璃的制品的玻璃组合物，以及形成基于玻璃的制品的方法。

背景技术

便携式电子装置(例如，智能手机、平板和可穿戴装置(例如，手表和健身追踪器))持续变得越来越小和越来越复杂。由此，常规用于此类便携式电子装置的至少一个外表面上的材料也持续变得越来越复杂。例如，随着便携式电子装置变得越来越小和越来越薄从而符合消费者需求，用于这些便携式电子装置的显示器覆盖和外壳也变得越来越小和越来越薄，导致对于用于形成这些组件的材料更高的性能要求。

因此，为了用于便携式电子装置，存在对于展现出更高性能(例如，抗破坏性)的材料需求。

技术实现要素：

在方面(1)中，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包含：sio2、al2o3和p2o5；以及从基于玻璃的制品的表面延伸到层深度的含氢层。含氢层的氢浓度从最大氢浓度下降到所述层深度，以及所述层深度大于5μm。

在方面(2)中，提供了方面(1)的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的维氏裂纹引发阈值大于或等于1kgf。

在方面(3)中，提供了方面(1)或(2)的基于玻璃的制品，其中，所述层深度大于或等于10μm。

在方面(4)中，提供了方面(1)至(3)中任一项的基于玻璃的制品，其中，最大氢浓度位于基于玻璃的制品的表面处。

在方面(5)中，提供了方面(1)至(4)中任一项的基于玻璃的制品，其还包含以下至少一种：li2o、na2o、k2o、cs2o和rb2o。

在方面(6)中，提供了方面(1)至(5)中任一项的基于玻璃的制品，其还包含k2o。

在方面(7)中，提供了方面(1)至(6)中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于6摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(8)中，提供了方面(1)至(6)中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(9)中，提供了方面(1)至(6)中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于10摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(10)中，提供了方面(7)至(9)中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品的中心包含：大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％cs2o，以及大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％rb2o。

在方面(11)中，提供了方面(1)至(10)中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品基本不含锂和钠中的至少一种。

在方面(12)中，提供了方面(1)至(11)中任一项的基于玻璃的制品，其还包括从基于玻璃的制品的表面延伸进入基于玻璃的制品中到达压缩深度的压缩应力层。

在方面(13)中，提供了方面(12)的基于玻璃的制品，其中，压缩应力层包括至少约100mpa的压缩应力，以及压缩深度是至少约75μm。

在方面(14)中，提供了一种消费者电子产品。消费者电子产品包括：包含前表面、背表面和侧表面的外壳；至少部分位于外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻；以及布置在显示器上方的覆盖基材。外壳或者覆盖基材中的至少一个的至少一部分包含方面(1)至(13)中任一项的基于玻璃的制品。

在方面(15)中，提供了一种玻璃。玻璃包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于6摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(16)中，提供了方面(15)的玻璃，其包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于10摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(17)中，提供了方面(15)或(16)的玻璃，其还包含：大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％cs2o，以及大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％rb2o。

在方面(18)中，提供了方面(15)至(17)中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含锂。

在方面(19)中，提供了方面(15)至(18)中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含钠。

在方面(20)中，提供了方面(15)至(19)中任一项的玻璃，其包含：大于或等于58摩尔％至小于或等于63摩尔％sio2，大于或等于7摩尔％至小于或等于14摩尔％al2o3，大于或等于7摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于15摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(21)中，提供了方面(15)至(20)中任一项的玻璃，其中，玻璃的维氏裂纹引发阈值大于或等于5kgf。

在方面(22)中，提供了方面(15)至(21)中任一项的玻璃，其还包含以下至少一种：li2o、na2o、cs2o和rb2o。

在方面(23)中，提供了一种玻璃。玻璃包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(24)中，提供了方面(23)的玻璃，其包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(25)中，提供了方面(23)或(24)的玻璃，其还包含：大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％cs2o，以及大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％rb2o。

在方面(26)中，提供了方面(23)至(25)中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含锂。

在方面(27)中，提供了方面(23)至(26)中任一项的玻璃，其中，玻璃基本不含钠。

在方面(28)中，提供了方面(23)至(27)中任一项的玻璃，其包含：大于或等于58摩尔％至小于或等于63摩尔％sio2，大于或等于7摩尔％至小于或等于14摩尔％al2o3，大于或等于7摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于15摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(29)中，提供了方面(23)至(28)中任一项的玻璃，其中，玻璃的维氏裂纹引发阈值大于或等于5kgf。

在方面(30)中，提供了方面(23)至(29)中任一项的玻璃，其还包含以下至少一种：li2o、na2o、cs2o和rb2o。

在方面(31)中，提供了一种方法。方法包括：将基于玻璃的基材暴露于相对湿度大于或等于75％的环境以形成基于玻璃的制品，所述基于玻璃的制品具有从基于玻璃的制品的表面延伸到层深度的含氢层。基于玻璃的基材包含sio2、al2o3和p2o5。含氢层的氢浓度从最大氢浓度下降到所述层深度，以及所述层深度大于5μm。

在方面(32)中，提供了方面(31)的方法，其中，基于玻璃的基材的组成包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于10摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在方面(33)中，提供了方面(31)的方法，其中，基于玻璃的基材的组成包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(34)中，提供了方面(31)的方法，其中，基于玻璃的基材的组成包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于6摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在方面(35)中，提供了方面(31)至(34)中任一项的方法，其中，基于玻璃的基材还包含：大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％cs2o，以及大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％rb2o。

在方面(36)中，提供了方面(31)至(35)中任一项的方法，其还包含以下至少一种：li2o、na2o、cs2o和rb2o。

在方面(37)中，提供了方面(31)至(36)中任一项的方法，其中，基于玻璃的基材基本不含锂和钠中的至少一种。

在方面(38)中，提供了方面(31)至(37)中任一项的方法，其中，发生暴露的温度是大于或等于70℃。

在方面(39)中，提供了方面(31)至(38)中任一项的方法，其中，基于玻璃的制品的维氏裂纹引发阈值大于或等于1kgf。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出这些及其他方面、优点和显著特征。

附图说明

图1是根据实施方式的基于玻璃的制品的横截面代表。

图2a是结合了任意本文所揭示的基于玻璃的制品的示例性电子装置的平面图。

图2b是图2a的示例性电子装置的透视图。

图3是对于从具有实施例1的组成的基于玻璃的基材形成的基于玻璃的制品的通过sims产生氢浓度测量与表面下深度的函数关系。

图4是具有实施例1的组成的基于玻璃的基材中，在暴露于含水环境之前的5kgf维氏压痕的照片。

图5是具有实施例1的组成的基于玻璃的基材中，在暴露于含水环境之前的10kgf维氏压痕的照片。

图6是将具有实施例1的组成的基于玻璃的基材暴露于含水环境形成的基于玻璃的制品中的5kgf维氏压痕的照片。

图7是将具有实施例1的组成的基于玻璃的基材暴露于含水环境形成的基于玻璃的制品中的10kgf维氏压痕的照片。

图8是将具有实施例1的组成的基于玻璃的基材暴露于含水环境形成的基于玻璃的制品中的20kgf维氏压痕的照片。

图9是根据实施方式在暴露于含水环境之后，0.5mm厚玻璃制品的羟基(boh)浓度与距离表面的深度的函数关系图。

图10是根据实施方式在暴露于含水环境之后，1.0mm厚玻璃制品的羟基(boh)浓度与距离表面的深度的函数关系图。

图11是环上环测试设备的侧视图。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。还要理解的是，除非另外指出，否则术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便词语，不构成对术语的限制。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意子范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”或者“一(个/种)或多(个/种)”。还要理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。

如本文所用，术语“基于玻璃”以其最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃(包括玻璃陶瓷，其包含晶相和残留的无定形玻璃相)制成的任何物体。除非另有说明，否则本文所述的玻璃的所有组分以摩尔百分比(摩尔％)表示，并且组成是以氧化物计。除非另有说明，否则所有温度都表述为摄氏度(℃)。

要注意的是，本文可以用术语“基本上”和“约”来表示可能由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。例如，“基本不含k2o”的玻璃是这样一种玻璃，其中，没有主动将k2o添加或者配料到玻璃中，但是可能以非常少量作为污染物存在，例如，它的量是小于约0.01摩尔％。如本文所用，当术语“约”用于修饰数值时，也公开了具体数值。例如，术语“大于约10摩尔％”也公开了“大于或等于10摩尔％”。

下面详细参考各个实施方式，这些实施方式的例子在所附的实施例和附图中示出。

本文所揭示的基于玻璃的制品包括从制品的表面延伸到层深度的含氢层。含氢层包括氢浓度，所述氢浓度从基于玻璃的制品最大氢浓度到所述层深度是下降的。在一些实施方式中，所述最大氢浓度可以位于基于玻璃的制品的表面处。基于玻璃的制品展现出高的维氏压痕开裂阈值(例如，大于或等于1kgf)，而没有使用常规的强化方法(例如，一对碱性离子的离子交换或者热回火)。基于玻璃的制品所展现出的高的维氏压痕开裂阈值意味着高的抗破坏性。

可以通过如下方式形成基于玻璃的制品：将基于玻璃的基材暴露于含水蒸气的环境，从而允许氢物质渗透基于玻璃的基材并形成具有含氢层的基于玻璃的制品。如本文所用，氢物质包括分子水、羟基、氢离子和水合氢离子。可以对基于玻璃的基材的组成进行选择以促进氢物质相互扩散进入玻璃中。如本文所用，术语“基于玻璃的基材”指的是在暴露于用于形成包括含氢层的基于玻璃的制品的水蒸气环境之前的前体。类似地，术语“基于玻璃的制品”指的是包括含氢层的发生暴露之后的制品。

如图1所示的根据一些实施方式的基于玻璃的制品100的代表性横截面。基于玻璃的制品100具有在第一表面110与第二表面112之间延伸的厚度t。第一含氢层120从第一表面110延伸到第一层深度，其中，第一层深度具有测得的深度d1，其是从第一表面110到基于玻璃的制品100中。第二含氢层122从第二表面112延伸到第二层深度，其中，第二层深度具有测得的深度d2，其是从第二表面112到基于玻璃的制品100中。在第一层深度与第二层深度之间存在不含添加的氢物质的区域130。

基于玻璃的制品的含氢层的层深度(dol)可以大于5μm。在一些实施方式中，层深度可以大于或等于10μm，例如：大于或等于15μm、大于或等于20μm、大于或等于25μm、大于或等于30μm、大于或等于35μm、大于或等于40μm、大于或等于45μm、大于或等于50μm、大于或等于55μm、大于或等于60μm、大于或等于65μm、大于或等于70μm、大于或等于75μm、大于或等于80μm、大于或等于85μm、大于或等于90μm、大于或等于95μm、大于或等于100μm、大于或等于105μm、大于或等于110μm、大于或等于115μm、大于或等于120μm、大于或等于125μm、大于或等于130μm、大于或等于135μm、大于或等于140μm、大于或等于145μm、大于或等于150μm、大于或等于155μm、大于或等于160μm、大于或等于165μm、大于或等于170μm、大于或等于175μm、大于或等于180μm、大于或等于185μm、大于或等于190μm、大于或等于195μm、大于或等于200μm或者更大。在一些实施方式中，层深度可以是大于5μm至小于或等于205μm，例如：大于或等于10μm至小于或等于200μm、大于或等于15μm至小于或等于200μm、大于或等于20μm至小于或等于195μm、大于或等于25μm至小于或等于190μm、大于或等于30μm至小于或等于185μm、大于或等于35μm至小于或等于180μm、大于或等于40μm至小于或等于175μm、大于或等于45μm至小于或等于170μm、大于或等于50μm至小于或等于165μm、大于或等于55μm至小于或等于160μm、大于或等于60μm至小于或等于155μm、大于或等于65μm至小于或等于150μm、大于或等于70μm至小于或等于145μm、大于或等于75μm至小于或等于140μm、大于或等于80μm至小于或等于135μm、大于或等于85μm至小于或等于130μm、大于或等于90μm至小于或等于125μm、大于或等于95μm至小于或等于120μm、大于或等于100μm至小于或等于115μm、大于或等于105μm至小于或等于110μm，或者任意这些端点所形成的任意子范围。通常来说，基于玻璃的制品所展现出的层深度大于或等于通过暴露于周围环境所可以产生的层深度。

基于玻璃的制品的含氢层的层深度(dol)可以大于0.005t，其中，t是基于玻璃的制品的厚度。在一些实施方式中，层深度可以大于或等于0.010t，例如：大于或等于0.015t、大于或等于0.020t、大于或等于0.025t、大于或等于0.030t、大于或等于0.035t、大于或等于0.040t、大于或等于0.045t、大于或等于0.050t、大于或等于0.055t、大于或等于0.060t、大于或等于0.065t、大于或等于0.070t、大于或等于0.075t、大于或等于0.080t、大于或等于0.085t、大于或等于0.090t、大于或等于0.095t、大于或等于0.10t、大于或等于0.15t、大于或等于0.20t，或者更大。在一些实施方式中，dol可以是大于0.005t至小于或等于0.205t，例如：大于或等于0.010t至小于或等于0.200t、大于或等于0.015t至小于或等于0.195t、大于或等于0.020t至小于或等于0.190t、大于或等于0.025t至小于或等于0.185t、大于或等于0.030t至小于或等于0.180t、大于或等于0.035t至小于或等于0.175t、大于或等于0.040t至小于或等于0.170t、大于或等于0.045t至小于或等于0.165t、大于或等于0.050t至小于或等于0.160t、大于或等于0.055t至小于或等于0.155t、大于或等于0.060t至小于或等于0.150t、大于或等于0.065t至小于或等于0.145t、大于或等于0.070t至小于或等于0.140t、大于或等于0.075t至小于或等于0.135t、大于或等于0.080t至小于或等于0.130t、大于或等于0.085t至小于或等于0.125t、大于或等于0.090t至小于或等于0.120t、大于或等于0.095t至小于或等于0.115t、大于或等于0.100t至小于或等于0.110t，或者任意这些端点所形成的任意子范围。

通过本领域已知的二次离子质谱(sims)技术测量层深度和氢浓度。sims技术能够测量给定深度处的氢浓度，但是无法对基于玻璃的制品中存在的氢物质进行区分。出于这个原因，所有氢物质都对sims测量得到的氢浓度具有贡献作用。如本文所用，层深度(dol)指的是基于玻璃的制品的表面下方的第一深度，在那里，氢浓度等于基于玻璃的制品的中心处的氢浓度。这个定义考虑了处理之前的基于玻璃的基材的氢浓度，从而层深度指的是通过处理过程添加的氢深度。实际上，基于玻璃的制品的中心处的氢浓度可以近似为距离基于玻璃的制品的表面的氢浓度变得基本恒定的深度处的氢浓度，因为预期氢浓度不在该深度与基于玻璃的制品的中心之间发生变化。这种近似实现了在没有对基于玻璃的制品的整个深度上进行氢浓度测量的情况下确定dol。

在一些实施方式中，基于玻璃的制品的整个厚度可以是含氢层的一部分。当基于玻璃的基材处理延续足够的时间，条件足以使得氢物质从每个暴露表面扩散到基于玻璃的制品的中心时，可以产生此类基于玻璃的制品。在一些实施方式中，当基于玻璃的制品的表面暴露于相同处理条件时，最小氢浓度可能位于基于玻璃的制品的一半厚度处，从而含氢层在基于玻璃的制品的中心相遇。在此类实施方式中，dol可以位于基于玻璃的制品的一半厚度。在一些实施方式中，基于玻璃的制品可以不包含不含添加的氢物质的区域。在一些实施方式中，可以在潮湿环境中处理基于玻璃的制品，从而添加的氢物质的浓度在整个基于玻璃的制品中是平衡的，以及氢浓度没有随着低于基于玻璃的制品的表面下的深度发生变化。根据此类实施方式的基于玻璃的制品不会展现出如本文所定义的dol，因为基于玻璃的制品的中心处的氢浓度会等于所有其他深度处的氢浓度。

基于玻璃的制品对于维氏压痕开裂具有高度抗性。高的维氏压痕开裂抗性赋予了基于玻璃的制品高的抗破坏性。不希望受限于任何特定理论，基于玻璃的制品的水含量可以降低含氢层的局部粘度，从而发生局部流动来代替开裂。在没有使用常规强化技术(例如，用较大的碱性离子交换玻璃中较小的碱性离子，热回火，或者具有热膨胀系数失配的玻璃层层叠)的情况下实现了基于玻璃的制品的维氏压痕开裂阈值。基于玻璃的制品展现出如下维氏压痕开裂阈值：大于或等于1kgf，例如大于或等于2kgf、大于或等于3kgf、大于或等于4kgf、大于或等于5kgf、大于或等于6kgf、大于或等于7kgf、大于或等于8kgf、大于或等于9kgf、大于或等于10kgf、大于或等于11kgf、大于或等于12kgf、大于或等于13kgf、大于或等于14kgf、大于或等于15kgf、大于或等于16kgf、大于或等于17kgf、大于或等于18kgf、大于或等于19kgf、大于或等于20kgf、大于或等于21kgf、大于或等于22kgf、大于或等于23kgf、大于或等于24kgf、大于或等于25kgf、大于或等于26kgf、大于或等于27kgf、大于或等于28kgf、大于或等于29kgf、大于或等于30kgf，或者更大。在一些实施方式中，基于玻璃的制品展现出大于或等于1kgf至小于或等于30kgf的维氏压痕开裂阈值，例如：大于或等于2kgf至小于或等于29kgf、大于或等于3kgf至小于或等于28kgf、大于或等于4kgf至小于或等于27kgf、大于或等于5kgf至小于或等于26kgf、大于或等于6kgf至小于或等于25kgf、大于或等于7kgf至小于或等于24kgf、大于或等于8kgf至小于或等于23kgf、大于或等于9kgf至小于或等于22kgf、大于或等于10kgf至小于或等于21kgf、大于或等于11kgf至小于或等于20kgf、大于或等于12kgf至小于或等于19kgf、大于或等于13kgf至小于或等于18kgf、大于或等于14kgf至小于或等于17kgf、大于或等于15kgf至小于或等于16kgf，或者任意这些端点所形成的任意子范围。

通过维氏压痕计测量维氏裂纹引发阈值(或者压痕破碎阈值)。维氏裂纹引发阈值是对于玻璃的抗压痕破坏性的测量。测试涉及使用基于方形金字塔形钻石压痕计，面间角度为136°，称作维氏压痕计。维氏压痕计与标准微硬度测试所用的那种一样(如astm-e384-11所述)。选择最少5个试样来代表感兴趣的玻璃类型和/或样品。对于每种试样，试样表面引入多组5个压痕。5个压痕每组是以给定负荷引入，每个单个压痕间隔最小5mm并且靠近试样边缘不小于5mm。对于测试负荷≥2kg的情况，使用50kg/分钟的压痕计负载/卸载速率。对于测试负荷<2kg的情况，使用5kg/分钟的速率。在目标负荷采用10秒停留时间(即，保持时间)。在停留时间过程中，机器维持负荷控制。在至少12小时时间段之后，采用复合显微镜，以500x放大倍数，以反射光检查压痕。然后，对于每种压痕，记录存在或者不存在中等/径向裂纹(从压痕沿着垂直于制品的主表面的平面延伸的裂纹)，或者试样破碎。注意的是，由于这个测试感兴趣的是中等/径向裂纹或者试样破碎的形成，因此不将形成横向裂纹(沿着平行于制品的主表面的平面延伸的裂纹)认为是展现出阈值行为的指示。试样阈值定义为最低连续压痕负荷的中点，其中将大于50％的单个压痕符合阈值归在一起。例如，如果5个试样中2个单个试样(40％)的5kg负荷引发的压痕超过阈值，以及5个试样中3个单个试样(60％)的6kg负荷引发的压痕超过阈值，则试样阈值会定义为大于5kg。对于每种样品，还可以记录所有试样中点的范围(最低值至最高值)。将测试前环境、测试环境和测试后环境控制在23±2℃和50±5％rh，以使得试样的疲劳(应力腐蚀)行为的变化最小化。

不希望受限于任何特定理论，基于玻璃的制品的含氢层可能是氢物质与基于玻璃的基材的组成所含的离子的相互扩散的结果。含单价氢物质(例如，h3o⁺和/或h⁺)可以替代基于玻璃的基材组成中所含的碱性离子，从而形成基于玻璃的制品。被含氢物质所替代的碱性离子的尺寸对基于玻璃的基材中的含氢物质的扩散性做出贡献，较大的碱性离子产生有助于相互扩散机制的较大的间隙空间。例如，水合氢离子(h3o⁺)的离子半径接近钾的离子半径，且远大于锂的离子半径。观察到相比于含锂的基于玻璃的基材，当基于玻璃的基材含有钾时，含氢物质在基于玻璃的基材中的扩散性明显更高，高了2个数量级。观察到的这种行为还可能表明水合氢离子是扩散进入到基于玻璃的基材中的主要含单价氢物质。下表i记录了碱性离子和水合氢离子的离子半径。如表i所示，铷和铯的离子半径明显大于水合氢离子，这可能导致氢扩散性高于对于钾所观察到的情况。

表i

在一些实施方式中，用含氢离子替代基于玻璃的基材中的碱性离子可以产生压缩应力层，所述压缩应力层从基于玻璃的制品的表面延伸进入基于玻璃的制品中到达压缩深度。如本文所用，压缩深度(doc)指的是基于玻璃的制品内的应力从压缩变化为拉伸的深度。因此，基于玻璃的制品还含有具有最大中心张力(ct)的拉伸应力区域，从而平衡了基于玻璃的制品中的力。不希望受限于任何理论，压缩应力区域可能是含氢离子发生交换的结果，所述含氢离子的离子半径大于它们所替换的离子。

在一些实施方式中，压缩应力层可以包括大于或等于100mpa的压缩应力，例如：大于或等于105mpa、大于或等于110mpa、大于或等于115mpa、大于或等于120mpa、大于或等于125mpa、大于或等于130mpa、大于或等于135mpa，或更大。在一些实施方式中，压缩应力层可以包括大于或等于100mpa至小于或等于150mpa的压缩应力，例如：大于或等于105mpa至小于或等于145mpa、大于或等于110mpa至小于或等于140mpa、大于或等于115mpa至小于或等于135mpa、大于或等于120mpa至小于或等于130mpa、125mpa，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

在一些实施方式中，压缩应力层的doc可以大于或等于75μm，例如：大于或等于80μm、大于或等于85μm、大于或等于90μm、大于或等于95μm、大于或等于100μm，或更大。在一些实施方式中，压缩应力层的doc可以是大于或等于75μm至小于或等于115μm，例如：大于或等于80μm至小于或等于110μm、大于或等于85μm至小于或等于105μm、大于或等于90μm至小于或等于100μm、95μm，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

在一些实施方式中，基于玻璃的制品的doc可以大于或等于0.05t，其中，t是基于玻璃的制品的厚度，例如：大于或等于0.06t、大于或等于0.07t、大于或等于0.08t、大于或等于0.09t、大于或等于0.10t、大于或等于0.11t、大于或等于0.12t，或更大。在一些实施方式中，基于玻璃的制品的doc可以大于或等于0.05t至小于或等于0.20t，例如：大于或等于0.06t至小于或等于0.19t、大于或等于0.07t至小于或等于0.18t、大于或等于0.08t至小于或等于0.17t、大于或等于0.09t至小于或等于0.16t、大于或等于0.10t至小于或等于0.15t、大于或等于0.11t至小于或等于0.14t、大于或等于0.12t至小于或等于0.13t，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

在一些实施方式中，基于玻璃的制品的ct可以大于或等于10mpa，例如：大于或等于11mpa、大于或等于12mpa、大于或等于13mpa、大于或等于14mpa、大于或等于15mpa、大于或等于16mpa、大于或等于17mpa、大于或等于18mpa、大于或等于19mpa、大于或等于20mpa、大于或等于22mpa、大于或等于24mpa、大于或等于26mpa、大于或等于28mpa、大于或等于30mpa、大于或等于32mpa，或更大。在一些实施方式中，基于玻璃的制品的ct可以大于或等于10mpa至小于或等于35mpa，例如：大于或等于11mpa至小于或等于34mpa、大于或等于12mpa至小于或等于33mpa、大于或等于13mpa至小于或等于32mpa、大于或等于14mpa至小于或等于32mpa、大于或等于15mpa至小于或等于31mpa、大于或等于16mpa至小于或等于30mpa、大于或等于17mpa至小于或等于28mpa、大于或等于18mpa至小于或等于26mpa、大于或等于19mpa至小于或等于24mpa、大于或等于20mpa至小于或等于22mpa，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

通过表面应力计，采用日本折原实业有限公司(oriharaindustrialco.,ltd.(japan))制造的商业仪器如fsm-6000(fsm)，来测量压缩应力(包括表面cs)。表面应力测量依赖于应力光学系数(soc)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据astm标准c770-16中所述的方案c(玻璃碟的方法)来测量soc，题为“standardtestmethodformeasurementofglassstress-opticalcoefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文。通过fsm测量doc。采用本领域已知的散射光偏光镜(scalp)技术来测量最大中心张力(ct)值。

可以从具有任意合适组成的基于玻璃的基材形成基于玻璃的制品。可以对基于玻璃的基材的组成进行具体选择以促进含氢物质的扩散，从而可以高效地形成包含含氢层的基于玻璃的制品。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有包含sio2、al2o3和p2o5的组成。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以额外地包含碱金属氧化物，例如以下至少一种：li2o、na2o、k2o、rb2o和cs2o。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含或者不含锂和钠中的至少一种。在一些实施方式中，在含氢物质扩散进入基于玻璃的基材之后，基于玻璃的制品可以具有近似与基于玻璃的基材的组成相同的本体组成。在一些实施方式中，氢物质可能没有扩散到基于玻璃的制品的中心。换言之，基于玻璃的制品的中心是受到水蒸气处理影响最小的区域。出于这个原因，基于玻璃的制品的中心的组成可以与含水环境中进行处理之前的基于玻璃的基材的组成基本相同或者相同。

基于玻璃的基材可以包括任意合适量的sio2。sio2是最主要的组分，由此，sio2是由玻璃组合物所形成的玻璃网络的主要组分。如果玻璃组合物中sio2的浓度过高，则玻璃组合物的可成形性可能下降，因为较高的sio2浓度增加了使得玻璃熔化的难度，这进而对玻璃的可成形性造成负面影响。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的sio2的量可以是大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％，例如：大于或等于46摩尔％至小于或等于74摩尔％、大于或等于47摩尔％至小于或等于73摩尔％、大于或等于48摩尔％至小于或等于72摩尔％、大于或等于49摩尔％至小于或等于71摩尔％、大于或等于50摩尔％至小于或等于70摩尔％、大于或等于51摩尔％至小于或等于69摩尔％、大于或等于52摩尔％至小于或等于68摩尔％、大于或等于53摩尔％至小于或等于67摩尔％、大于或等于54摩尔％至小于或等于66摩尔％、大于或等于55摩尔％至小于或等于65摩尔％、大于或等于56摩尔％至小于或等于64摩尔％、大于或等于57摩尔％至小于或等于63摩尔％、大于或等于58摩尔％至小于或等于62摩尔％、大于或等于59摩尔％至小于或等于61摩尔％、60摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的sio2的量可以是大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％，例如：大于或等于58摩尔％至小于或等于63摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

基于玻璃的基材可以包括任意合适量的al2o3。类似于sio2，al2o3可以具有玻璃网络成形剂的作用。al2o3可以增加玻璃组合物的粘度，因为它在由玻璃组合物形成的玻璃熔体中是四面体配位的，当al2o3的量太高时，降低了玻璃组合物的可成形性。但是，当al2o3的浓度与玻璃组合物中sio2的浓度以及碱性氧化物的浓度平衡时，al2o3会降低玻璃熔体的液相线温度，由此增强液相线粘度并改善玻璃组合物与某些成形工艺(例如熔合成形工艺)的相容性。在基于玻璃的基材中包含al2o3防止了相分离并且减少了玻璃中的非桥接氧(nbo)的数量。此外，al2o3可以改善离子交换的效率。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的al2o3的量可以是大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％，例如：大于或等于4摩尔％至小于或等于19摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于18摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于17摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于16摩尔％、大于或等于8摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于9摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于10摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于11摩尔％至小于或等于12摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的al2o3的量可以是大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％，例如：大于或等于7摩尔％至小于或等于14摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

基于玻璃的基材可以包含足以产生所需的氢扩散性的任意量的p2o5。不论发生交换的离子对是怎么样的，在基于玻璃的基材中包含磷有助于更快速的相互扩散。因此，含磷的基于玻璃的基材实现了高效形成包含含氢层的基于玻璃的制品。包含p2o5还实现了在较短处理时间内产生具有深的层深度(例如，大于约10μm)的基于玻璃的制品。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的p2o5的量可以是大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％，例如：大于或等于5摩尔％至小于或等于14摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于13摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于12摩尔％、大于或等于8摩尔％至小于或等于11摩尔％、大于或等于9摩尔％至小于或等于10摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的p2o5的量可以是大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％，例如：大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％、大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％、大于或等于7摩尔％至小于或等于10摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

基于玻璃的基材可以包含任意合适量的碱金属氧化物。碱金属氧化物促进了离子交换。玻璃组合物中的碱金属氧化物的总和(例如，li2o、na2o和k2o以及其他碱金属氧化物，包括cs2o和rb2o)可以被称作“r2o”，以及r2o可以表述为摩尔％。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含或者不含锂和钠中的至少一种。在一些实施方式中，玻璃组合物包含的r2o的量是大于或等于6摩尔％，例如：大于或等于7摩尔％、大于或等于8摩尔％、大于或等于9摩尔％、大于或等于10摩尔％、大于或等于11摩尔％、大于或等于12摩尔％、大于或等于13摩尔％、大于或等于14摩尔％、大于或等于15摩尔％、大于或等于16摩尔％、大于或等于17摩尔％、大于或等于18摩尔％、大于或等于19摩尔％、大于或等于20摩尔％、大于或等于21摩尔％、大于或等于22摩尔％、大于或等于约23摩尔％或者大于或等于24摩尔％。在一个或多个实施方式中，玻璃组合物包含的r2o的量是小于或等于25摩尔％，例如：小于或等于24摩尔％、小于或等于23摩尔％、小于或等于22摩尔％、小于或等于21摩尔％、小于或等于20摩尔％、小于或等于19摩尔％、小于或等于18摩尔％、小于或等于17摩尔％、小于或等于16摩尔％、小于或等于15摩尔％、小于或等于约14摩尔％、小于或等于13摩尔％、小于或等于12摩尔％、小于或等于11摩尔％、小于或等于10摩尔％、小于或等于9摩尔％、小于或等于8摩尔％或者小于或等于7摩尔％。应理解的是，在实施方式中，任意上述范围可以与任意其他范围相结合。在一些实施方式中，玻璃组合物包含的r2o的量是大于或等于6.0摩尔％至小于或等于25.0摩尔％，例如：大于或等于7.0摩尔％至小于或等于24.0摩尔％、大于或等于8.0摩尔％至小于或等于23.0摩尔％、大于或等于9.0摩尔％至小于或等于22.0摩尔％、大于或等于10.0摩尔％至小于或等于21.0摩尔％、大于或等于11.0摩尔％至小于或等于20.0摩尔％、大于或等于约12.0摩尔％至小于或等于19.0摩尔％、大于或等于13.0摩尔％至小于或等于18.0摩尔％、大于或等于14.0摩尔％至小于或等于17.0摩尔％或者大于或等于15.0摩尔％至小于或等于16.0摩尔％，以及上述值之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，碱金属氧化物可以是k2o。包含k2o允许在暴露于含水环境之后氢物质有效地交换进入到玻璃基材中。在实施方式中，基于玻璃的基材所包含的k2o的量可以是大于或等于6摩尔％至小于或等于25摩尔％，例如：大于或等于7摩尔％至小于或等于24摩尔％、大于或等于8摩尔％至小于或等于23摩尔％、大于或等于9摩尔％至小于或等于22摩尔％、大于或等于10摩尔％至小于或等于21摩尔％、大于或等于11摩尔％至小于或等于20摩尔％、大于或等于12摩尔％至小于或等于19摩尔％、大于或等于13摩尔％至小于或等于18摩尔％、大于或等于14摩尔％至小于或等于17摩尔％、大于或等于15摩尔％至小于或等于16摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的k2o的量可以是大于或等于10摩尔％至小于或等于25摩尔％，例如：大于或等于10摩尔％至小于或等于20摩尔％、大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％、大于或等于11摩尔％至小于或等于20摩尔％、大于或等于15摩尔％至小于或等于20摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

基于玻璃的基材可以包括任意合适量的rb2o。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的rb2o的量可以是大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％，例如：大于或等于1摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于6摩尔％、5摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

基于玻璃的基材可以包括任意合适量的cs2o。在一些实施方式中，基于玻璃的基材所包含的cs2o的量可以是大于或等于0摩尔％至小于或等于10摩尔％，例如：大于或等于1摩尔％至小于或等于9摩尔％、大于或等于2摩尔％至小于或等于8摩尔％、大于或等于3摩尔％至小于或等于7摩尔％、大于或等于4摩尔％至小于或等于6摩尔％、5摩尔％，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有如下组成，其包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于6摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有如下组成，其包含：大于或等于45摩尔％至小于或等于75摩尔％sio2，大于或等于3摩尔％至小于或等于20摩尔％al2o3，大于或等于4摩尔％至小于或等于15摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于25摩尔％k2o。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有如下组成，其包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于6摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于10摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有如下组成，其包含：大于或等于55摩尔％至小于或等于69摩尔％sio2，大于或等于5摩尔％至小于或等于15摩尔％al2o3，大于或等于5摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于11摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以具有如下组成，其包含：大于或等于58摩尔％至小于或等于63摩尔％sio2，大于或等于7摩尔％至小于或等于14摩尔％al2o3，大于或等于7摩尔％至小于或等于10摩尔％p2o5，以及大于或等于15摩尔％至小于或等于20摩尔％k2o。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以展现出大于或等于5kgf的维氏裂纹引发阈值，例如：大于或等于6kgf、大于或等于7kgf、大于或等于8kgf、大于或等于9kgf、大于或等于10kgf，或更大。

基于玻璃的基材可以具有任意合适的几何形貌。在一些实施方式中，基于玻璃的基材的厚度可以小于或等于2mm，例如：小于或等于1mm、小于或等于900μm、小于或等于800μm、小于或等于700μm、小于或等于600μm、小于或等于500μm、小于或等于400μm、小于或等于300μm，或更小。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以是平坦的或者是片状形状。在一些其他实施方式中，基于玻璃的基材可以具有2.5d或者3d形状。如本文所用，“2.5d形状”指的是这样的片状制品，其具有至少一个主表面是至少部分非平坦的以及基本平坦的第二主表面。如本文所用，“3d形状”指的是具有至少部分非平坦的第一和第二相对主表面的制品。

可以通过在任何适合的条件下暴露于水蒸气，从基于玻璃的基材产生基于玻璃的制品。可以在任意合适的装置中进行暴露，例如具有相对湿度控制的炉。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以暴露相对湿度大于或等于75％的环境，例如：大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％、大于或等于95％、大于或等于99％，或更大。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以暴露于100％相对湿度的环境。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以在大于或等于70℃的温度下暴露于环境，例如：大于或等于75℃、大于或等于80℃、大于或等于85℃、大于或等于90℃、大于或等于95℃、大于或等于100℃、大于或等于105℃、大于或等于110℃、大于或等于115℃、大于或等于120℃、大于或等于125℃、大于或等于130℃、大于或等于135℃、大于或等于140℃、大于或等于145℃、大于或等于150℃、大于或等于155℃、大于或等于160℃、大于或等于160℃、大于或等于165℃、大于或等于170℃、大于或等于175℃、大于或等于180℃、大于或等于185℃、大于或等于190℃、大于或等于195℃、大于或等于200℃，或更高。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以在大于或等于70℃至小于或等于210℃的温度下暴露于环境，例如：大于或等于75℃至小于或等于205℃、大于或等于80℃至小于或等于200℃、大于或等于85℃至小于或等于195℃、大于或等于90℃至小于或等于190℃、大于或等于95℃至小于或等于185℃、大于或等于100℃至小于或等于180℃、大于或等于105℃至小于或等于175℃、大于或等于110℃至小于或等于170℃、大于或等于115℃至小于或等于165℃、大于或等于120℃至小于或等于160℃、大于或等于125℃至小于或等于155℃、大于或等于130℃至小于或等于150℃、大于或等于135℃至小于或等于145℃、140℃，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。

在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以暴露于含水蒸气的环境，持续的时间段足以产生所需的含氢物质扩散程度和所需的层深度。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以暴露于含水蒸气的环境持续大于或等于1天，例如：大于或等于2天、大于或等于3天、大于或等于4天、大于或等于5天、大于或等于6天、大于或等于7天、大于或等于8天、大于或等于9天、大于或等于10天、大于或等于15天、大于或等于20天、大于或等于25天、大于或等于30天、大于或等于35天、大于或等于40天、大于或等于45天、大于或等于50天、大于或等于55天、大于或等于60天、大于或等于65天，或更久。在一些实施方式中，基于玻璃的基材可以暴露于含水蒸气的环境持续大于或等于1天至小于或等于70天，例如：大于或等于2天至小于或等于65天、大于或等于3天至小于或等于60天、大于或等于4天至小于或等于55天、大于或等于5天至小于或等于45天、大于或等于6天至小于或等于40天、大于或等于7天至小于或等于35天、大于或等于8天至小于或等于30天、大于或等于9天至小于或等于25天、大于或等于10天至小于或等于20天、15天，或者任意这些端点值所形成的任意子范围。可以改变暴露条件以减少产生所希望的含氢物质扩散进入基于玻璃的基材中的量所需要的时间。例如，可以增加温度和/或相对湿度，从而减少实现所需的含氢物质扩散程度和进入基于玻璃的基材中的层深度所需要的时间。

本文所揭示的基于玻璃的制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示屏的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑、导航系统以及可穿戴装置(如手表)等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意需要部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意基于玻璃的制品的示例性制品如图2a和2b所示。具体来说，图2a和2b显示消费者电子装置200，其包括：具有前表面204、背表面206和侧表面208的外壳202；(未示出的)电子组件，其至少部分位于或者完全位于外壳内并且至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器210；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方的覆盖基材212，从而使其位于显示器上方。在一些实施方式中，覆盖基材212和外壳202中的一个的至少一部分可以包括本文所揭示的任意基于玻璃的制品。

示例性实施方式

将特别适合形成本文所述的基于玻璃的制品的玻璃组合物形成为基于玻璃的基材。下表ii描述了实施例1-6的组成。采用astmc693-93(2013)的浮力法来确定密度。在25℃至300℃温度范围上的线性热膨胀系数(cte)表述为10^-7/℃，并且采用根据astme228-11的推杆式膨胀计进行确定。采用astmc598-93(2013)的梁弯曲粘度法来确定应变点和退火点。采用astmc1351m-96(2012)的平行板粘度方法来确定软化点。根据题为“standardpracticeformeasuringviscosityofglassabovethesofteningpoint(测量玻璃高于软化点的粘度的标准实践)”的astmc965-96(2012)，测量产生的组合物的玻璃具有200p、35000p和200000p的粘度时的温度。

表ii

包含实施例1的组成且厚度为1mm的基于玻璃的基材暴露于85％相对湿度的环境持续65天，以形成包含本文所述类型的含氢层的基于玻璃的制品。

通过sims，在暴露之前和之后测量含氢层的深度。sims氢浓度测量结果如图3所示，刚接收到的基于玻璃的基材氢浓度曲线301具有约5μm的层深度，以及基于玻璃的制品氢浓度曲线302具有约30μm的层深度。暴露后的基于玻璃的制品测量至约25μm的深度，以及外推曲线303以确定层深度。基于测量值，采用一般公式dol＝根号(d·时间)来计算氢扩散性(d)。

在暴露于含水蒸气的环境之前和之后测量维氏压痕开裂阈值。暴露之前的基于玻璃的基材的维氏压痕结果如图4和5所示，分别是以5kgf和10kgf进行压痕之后。如图4和5所示，基于玻璃的基材具有高于5kgf但是低于10kgf的维氏裂纹引发阈值。暴露之后的基于玻璃的制品的维氏压痕结果如图6、7和8所示，分别是以5kgf、10kgf和20kgf进行压痕之后。由图6、7和8所证实，基于玻璃的制品的维氏压痕开裂阈值大于20kgf。

还制备了包含比较例1至3的组成且厚度为1mm的基于玻璃的基材，并暴露于85％相对湿度的环境持续30天。下表iii记录了比较例1至3的组成。在暴露于含水蒸气的环境之前和之后测量维氏压痕开裂阈值，以及通过sims测量暴露之后的含氢层的深度。基于测量值计算氢扩散性。

表iii

如表iii所示，实施例1的玻璃组合物展现出的氢扩散性相比于同样包含钾但是不包含磷的比较例3高了2个数量级。这些结果表明玻璃组合物中存在磷显著地增加了氢扩散性。类似的，比较例3的玻璃组合物展现出的氢扩散性相比较比较例1和2(它们分别包含锂和钠)高了2个数量级。含钾玻璃组合物与含锂和含钠玻璃组合物之间的氢扩散性差异表明具有较大离子半径的碱性离子实现了更快速的氢扩散。

生产厚度为0.5mm和1.0mm的包含实施例6的玻璃组成的基于玻璃的基材。基于玻璃的基材在200℃的温度下暴露于100％相对湿度环境持续7天时间，以产生本文所述类型的基于玻璃的制品。基于玻璃的制品展现出从表面延伸到压缩深度的压缩应力区域。0.5mm的基于玻璃的制品测得的最大压缩应力是124mpa，而1.0mm的基于玻璃的制品测得的最大压缩应力是137mpa。0.5mm的基于玻璃的制品测得的最大中心张力是32mpa，而1.0mm的基于玻璃的制品测得的最大中心张力是15mpa。0.5mm的基于玻璃的制品测得的压缩深度是101μm，而1.0mm的基于玻璃的制品测得的压缩深度是99μm。

从由0.5mm和1.0mm厚的基于玻璃的制品的中心切割样品，所述基于玻璃的制品是由包含实施例6的玻璃组成的基于玻璃的基材在200℃暴露于100％相对湿度环境持续7天之后形成的。然后将样品抛光至0.5mm宽度，以及经受傅里叶变换红外光谱(ftir)分析。以如下条件进行ftir分析：caf/insb，64次扫描，16cm^-1分辨率，10μm孔径，和10μm步阶。扫描开始于样品表面并且持续到近似厚度中点。相对于“干”二氧化硅进行光谱分析，以及使用3900cm^-1最大参数和3550cm^-1最小参数计算羟基(βoh)浓度。由于基于玻璃的制品的多组分特性，无法将结合的羟基与分子羟基区分开来，所以图形记录的是羟基总含量的浓度。图9和10分别显示0.5mm厚和1.0mm厚的样品所测量得到的羟基浓度曲线。如图9和10所示，通过ftir测量，样品内测得的羟基含量变得基本恒定且等于制品中心处的羟基含量的深度(表明基于前体玻璃的基材的背景羟基含量)近似为200μm。在图9和10中出现埋入的羟基浓度峰是测量方法的假象。

制备具有实施例1的组成的正方形样品，具有1mm的厚度和50mm的侧边。然后，将这些样品中的5个在200℃的100％相对湿度环境中处理121小时。然后，用fsm测量经过处理的样品所得到的压缩应力(cs)和压缩深度(doc)，得到cs是167mpa以及doc是73μm。然后，这5个经过蒸汽处理的样品和3个没有暴露于蒸汽处理的对照样品经受磨损环上环(aror)测试。表iv中记录了每个测试样品的强度和峰值负荷。如表iv所示，相比于未经处理的对照样品，经过蒸汽处理的样品展现出明显增加的峰值负荷和强度。

表iv

aror测试是用于对平坦玻璃试样进行测试的表面强度测量，以及题为“standardtestmethodformonotonicequibiaxialflexuralstrengthofadvancedceramicsatambienttemperature(在环境温度下，先进陶瓷的单调等双轴挠曲强度的标准测试方法)”的astmc1499-09(2013)作为本文所采用的aror测试方法的基础。astmc1499-09的全部内容都参考结合入本文中。在进行环上环测试之前，玻璃试样用90目碳化硅(sic)颗粒进行磨损，采用题为“standardtestmethodsforstrengthofglassbyflexure(determinationofmodulusofrupture)(通过挠曲的玻璃强度的标准测试方法(确定断裂模量))”的astmc158-02(2012)附录a2(题为“abrasionprocedures(磨损过程)”)中所述的方法和设备将所述颗粒传递到玻璃样品。astmc158-02特别是附录a2的全部内容都参考结合入本文中。

在环上环测试之前，采用astmc158-02附图a2.1所示设备，将基于玻璃的制品样品的表面如astmc158-02附录2所述进行磨损，以标准化和/或控制样品的表面缺陷状态。将磨料以5psi的空气压力喷砂到基于玻璃的制品的表面上。在建立了空气流之后，将1cm³的磨料倒入炉中，以及对样品进行喷砂。

对于aror测试，将具有至少一个磨损表面的基于玻璃的制品放在不同尺寸的两个同心环之间以确定等双轴挠曲强度(即，当经受两个同心环之间的挠曲时，材料能够维持的最大应力)，如图11示意性所示。在aror配置400中，通过直径为d2的支撑环420来支撑磨损的基于玻璃的制品410。通过(未示出的)测力仪，经由直径为d1的负荷环430向基于玻璃的制品的表面施加作用力f。

负荷环与支撑环的直径比d1/d2可以是0.2至0.5。在一些实施方式中，d1/d2是0.5。负荷环与支撑环430、420应该同心对齐位于支撑环直径d2的0.5％之内。在任意负荷下，用于测试的测力仪应该精确与选定范围相差在±1％之内。在23±2℃的温度和40±10％的相对湿度下进行测试。

对于固定装置设计，负荷环430的突出表面的半径r是h/2≤r≤3h/2，式中，h是基于玻璃的制品410的厚度。负荷环与支撑环430、420是由硬度hrc>40的硬化钢材制造。aror固定装置是市售购得的。

aror测试的目标失效机制是观察源自负荷环430内的表面430a的基于玻璃的制品410的破碎。对于数据分析，忽略了存在于该区域外(即，负荷环430与支撑环420之间)的失效。但是，由于基于玻璃的制品410的薄度和高强度，有时观察到超过1/2试样厚度h的大偏折。因此，常常观察到源自负荷环430下方的高百分比的失效。无法在不了解每个试样的环内和环下(统称为通过应变计分析)应力发展和失效来源的情况下准确计算应力。因此，aror测试聚焦于测量响应时的失效的峰值负荷。

虽然为了说明的目的给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。