用于3-D成形的可离子交换的含Li玻璃组合物的制作方法_4

文档序号:8385036阅读:来源:国知局
璃制品。在一些实施方式中,不透明性 在从约350nm_约750nm的波长范围内可大于或等于约80%且小于或等于100%。在一些 实施方式中,不透明性在从约350nm-约750nm的波长范围内可约为100%。
[0073] 如本文所述,添加到高硼玻璃组合物的颜色改性剂可得到颜色为黑色的玻璃。可 使用CIE F2光源和L,a*,b*标尺为根据来定量化颜色的程度。例如,在一些实施方式中, 玻璃制品具有L,a*,b*,颜色坐标,其中L为从约0-约5. 0 ;a*为从约-2. 0-约2. 0 ;且b* 为从约0到约-5. 0。具有在这些范围内的颜色坐标的玻璃通常具有深的黑色颜色。
[0074] 此外,已发现本文所述的含颜色改性剂的高硼玻璃组合物适于通过离子交换强 化。这些玻璃组合物的层深度可大于或等于约25 ym。在一些实施方式中,DOL可大于或 等于约35 y m或甚至大于或等于约45 y m。据信,通过离子交换赋予这些玻璃组合物的压 缩应力至少等于或甚至大于不含颜色改性剂的相同玻璃组合物。但是,因为玻璃的光学 性质(不透明性和黑色颜色),使用常规技术(例如应力双折射)来测量压缩应力是复杂 的。因此,可使用玻璃制品的特征强度来估计赋予玻璃的压缩应力。具体来说,可使用下 文所述的方法来测试多个由玻璃组合物形成未磨损的玻璃板样品的环_叠-环测试:ASTM 标准C1499,题为"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(Standard Test Method for Monotonic Equibiaxial Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature)'由这个数据可构建失效强度的韦布尔(Weibull)分布,并可测定 特征强度和韦布尔(Weibull)模量。在本文所述的示例性实施方式中,由含颜色改性剂的 高硼玻璃组合物形成的厚度约为0. 8_的玻璃板的特征强度通常大于或等于约1500MPa或 甚至约1600MPa,其在约570°C的温度下退火处理约2小时,在约640°C的温度下热处理约 4小时,以及在约440°C下于100%謂03盐浴中离子交换15小时。在一些实施方式中,在进 行相同处理之后,特征强度可大于或等于约1700MPa或甚至约ISOOMPa。在一些其它实施方 式中,在进行相同处理之后,特征强度可大于或等于约1900MPa。在本文所述的示例性实施 方式中,由含颜色改性剂的高硼玻璃组合物形成的厚度约为〇. 8mm的玻璃板的韦布尔模量 通常大于或等于约8或甚至约9,其在约570°C的温度下退火处理约2小时,在约640°C的 温度下热处理约4小时,以及在约440°C下于100% KN03&浴中离子交换15小时。在一些 实施方式中,在进行相同处理之后,韦布尔模量可大于或等于约10或甚至约11。韦布尔模 量是韦布尔图的斜率,且通常是材料对由瑕疵造成的失效的敏感性的指示。在一些实施方 式中,在进行相同处理之后,特征强度可大于或等于约13。特征强度指示如用韦布尔分布测 定的在63. 2%失效概率处的强度。
[0075] 除了如上所述的较低软化点、HT CTEs和离子交换性质,本文所述的玻璃组合物还 具有使得该玻璃组合物适用于熔合成形法例如熔合下拉法的性质。具体来说,本文所述的 玻璃组合物的液相线温度小于约l〇〇〇°C且液相线粘度为大于约150kP。此外,玻璃组合物 的锆石分解粘度还小于约35kP,从而玻璃组合物与利用氧化锆等压槽的熔合成形兼容。此 外,本文所述的玻璃组合物还在从约1500°C -约1650°C的熔融温度范围内呈现小于约200P 的粘度,且在从约1050°C -约1150°C的成形温度下呈现约35kP的粘度。
[0076] 基于上述,应理解本文批露了具有较低软化点和较低高温热膨胀系数的玻璃组合 物的各种实施方式。在第一示例性实施方式中,玻璃组合物包括Si0 2, A1203, Li20和Na20。 通常,玻璃组合物的软化点小于或等于约810°C且高温CTE小于或等于约27xl(T7°C。在包 括KN0 3的盐浴中在约410°C下离子交换小于或等于约15小时之后,玻璃组合物的压缩应力 可大于或等于约650MPa,且层深度大于或等于约25ym。
[0077] 在第二示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约65摩尔% -约71摩尔% Si02;W 约7摩尔% -约12摩尔% A1203;从约1摩尔% -约9摩尔% Li 20 ;从约6摩尔% -约16 摩尔% Na20 ;从约0摩尔% -约5摩尔% K20 ;从约0. 8-约10摩尔%的二价氧化物,其中 所述二价氧化物包括MgO和ZnO中的至少一种;和小于约0. 5摩尔% B203,其中A1203的浓 度(摩尔% ),和所述二价氧化物的浓度(摩尔% )之和大于约10摩尔%。在该第二示例 性实施方式中,玻璃组合物可任选地包括从约〇. 5摩尔% -约2摩尔% Zr02。或者,该第二 示例组合物可基本上不含Zr02。当第二示例组合物基本上不含Zr(pt,该玻璃组合物可 包括从约65. 8摩尔% -约71摩尔% Si02。通常,玻璃组合物的软化点小于或等于约810°C 且高温CTE小于或等于约27xl(T7°C。在包括KN03的盐浴中在约410°C下离子交换小于或 等于约15小时之后,玻璃组合物的压缩应力可大于或等于约650MPa,且层深度大于或等于 约 25 y m。
[0078] 在第三示例实施方式中,玻璃组合物可包括从约55摩尔%-约68摩尔% Si02;W 约9摩尔% -约15摩尔% A1203;从约4. 5摩尔% -约12摩尔% B 203;从约1摩尔% -约 7摩尔% Li20 ;从约3摩尔% -约12摩尔% Na20 ;和从约0摩尔% -约3摩尔% K20。在本 实施方式中,R2〇是Li20的浓度、Na 20的浓度和K20的浓度之和,以及R20和A120 3的浓度 的比例小于或等于约1. 1。通常,玻璃组合物的软化点小于或等于约810°C且高温CTE小于 或等于约27xl(T7°C。在包括KN03的盐浴中在约410°C下离子交换小于或等于约15小时 之后,玻璃组合物的压缩应力可大于或等于约650MPa,且层深度大于或等于约25 y m。
[0079] 在第四示例实施方式中,玻璃组合物包括从约65. 8摩尔% -约71摩尔% Si02j 约7摩尔% -约12摩尔% A1203;从约1摩尔% -约9摩尔% Li 20 ;从约6摩尔% -约16 摩尔% Na20 ;和从约1摩尔% -10摩尔%的二价氧化物,其中所述二价氧化物包括MgO和 ZnO中的至少一种;和小于约0. 5摩尔% B203。A1203的浓度(摩尔% )和所述二价氧化物的 浓度(摩尔% )之和大于约10摩尔%。通常,玻璃组合物的软化点可小于或等于约810°C 且高温CTE小于或等于约27xlO_6/°C。在本实施方式中,玻璃组合物可基本上不含Zr0 2。
[0080] 在第五示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约65. 8摩尔%-约71摩尔% Si02; 从约7摩尔% -约12摩尔% A1203;从约1摩尔% -约9摩尔% Li 20 ;从约6摩尔% -约16 摩尔% Na20 ;和从约1摩尔% -约10摩尔%的二价氧化物,其中所述二价氧化物包括MgO 和ZnO中的至少一种。玻璃组合物基本上不含Zr0jPB 203。A1203的浓度(摩尔%)和所 述二价氧化物的浓度(摩尔% )之和大于10摩尔%。通常,所述玻璃组合物的软化点可小 于或等于约810°C且高温CTE小于或等于约27xlO_6/°C。
[0081] 在第六示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约67摩尔% -约71摩尔% Si02; 从约7摩尔% -约12摩尔% A1203;从约1摩尔% -约9摩尔% Li 20 ;从约6摩尔% -约 16摩尔% Na20 ;和从约1摩尔% -约10摩尔%的二价氧化物,其中所述二价氧化物包括 MgO和ZnO中的至少一种。所述玻璃组合物还可包括从约0摩尔% -约7摩尔% MgO ;从 约0摩尔% -约1摩尔% CaO ;和从约0摩尔% -约6摩尔% ZnO。所述玻璃组合物基本 上不含B203。A120 3的浓度(摩尔% )和所述二价氧化物的浓度(摩尔% )之和大于约10 摩尔%。通常,所述玻璃组合物的软化点可小于或等于约810°C且高温CTE小于或等于约 27xKT 6/。。。
[0082] 在第七示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约55摩尔% -约68摩尔% Si02;W 约9摩尔% -约15摩尔% A1203;从约4. 5摩尔% -约12摩尔% B 203;从约1摩尔% -约 7摩尔% Li20 ;从约3摩尔% -约12摩尔% Na20 ;和从约0摩尔% -约3摩尔% K20。在本 实施方式中,R2〇是Li20的浓度、Na 20的浓度和K20的浓度之和,以及R20和A120 3的浓度的 比例小于或等于约1. 1。通常,所述玻璃组合物的软化点可小于或等于约810°C且高温CTE 小于或等于约27x10_6/°C。
[0083] 在第八示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约55摩尔% -约68摩尔% Si02;W 约9摩尔% -约15摩尔% A1203;从约4. 5摩尔% -约12摩尔% B 203;从约1摩尔% -约 7摩尔% Li20 ;从约3摩尔% -约12摩尔% Na20 ;和从约0摩尔% -约3摩尔% K20。在本 实施方式中,R2〇是Li20的浓度、Na 20的浓度和K20的浓度之和,以及R20和A120 3的浓度的 比例小于或等于约1. 1。通常,所述玻璃组合物的软化点可小于或等于约810°C且高温CTE 小于或等于约27x10_6/°C。
[0084] 在第九示例性实施方式中,玻璃组合物包括从约55摩尔% -约68摩尔% Si02;W 约9摩尔% -约15摩尔% A1203;从约4. 5摩尔% -约12摩尔% B 203;从约1摩尔% -约 7摩尔% Li20 ;从约3摩尔% -约12摩尔% Na20 ;和从约0摩尔% -约3摩尔% K20。所述 玻璃组合物还可包括从约0摩尔% -约5摩尔% MgO ;从约0摩尔% -约5摩尔% ZnO ;和 从约0摩尔% -约2摩尔% CaO。在本实施方式中,R20是Li20的浓度、Na20的浓度和K 20 的浓度之和,以及R2〇和A1203的浓度的比例小于或等于约1.1。通常,所述玻璃组合物的 软化点可小于或等于约810°C且高温CTE小于或等于约27xl(T 6/°C。
[0085] 在第十示例性实
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