具有玻璃层和玻璃陶瓷层的制品以及该制品的制造方法
【专利说明】具有玻璃层和玻璃陶瓷层的制品以及该制品的制造方法
【背景技术】
[0001] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2012年10月4日提交的美国临时申请系列第 61/744848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。
技术领域
[0002] 本说明书一般地涉及包括玻璃层和玻璃陶瓷层的制品，更具体地，涉及层叠制品， 该层叠制品包括：夹在第一和第二包覆层之间的玻璃芯，至少一层包覆层包含玻璃陶瓷组 合物。
[0003] 技术背景
[0004] 玻璃制品，例如覆盖玻璃和玻璃底板等，同时用于消费者和商用电子器件，例如 IXD和LED显示器、电脑监测器以及自动取款机（ATM)等。部分此类玻璃制品可包括"触 摸"功能，这使得玻璃制品必须与各种物体（包括用户的手指和/或手写笔装置）接触，这 样，玻璃必须足够的牢固，以经受常规接触而不损坏。此外，此类玻璃制品还可结合到便携 式电子器件中，如移动电话、个人媒体播放器和平板电脑。在相关装置的运输和/或使用过 程中，结合到此类装置中玻璃制品容易损坏。因此，在电子器件使用的玻璃制品可能需要有 增强的强度，从而不仅能耐受来自实际应用的常规"触摸"接触，还能耐受在运输器件时可 能发生的偶然接触和冲击。
【发明内容】
[0005] 根据本文所揭示的实施方式，玻璃制品包括设置在第一玻璃包覆层和第二玻璃包 覆层之间的玻璃芯层。在一些此类实施方式中，芯玻璃具有第一表面和与第一表面相对的 第二表面，其中，第一玻璃包覆层与玻璃芯层的第一表面融合，第二玻璃包覆层与玻璃芯层 的第二表面融合。在其他实施方式中，在玻璃芯层和第一玻璃包覆层之间设置第一扩散层； 此外，在玻璃芯层和第二玻璃包覆层之间设置第二扩散层；这些扩散层可在例如熔合成形 法过程中形成。
[0006] 在一些实施方式中，第一玻璃包覆层和第二玻璃包覆层是由如下玻璃陶瓷组合物 形成的，其包含：约64至约72摩尔％的SiO2At 11至约16摩尔％的Al 203;约4至约13摩 尔％的Na2O ;约2至约7摩尔％的Li2O ;以及约4至约6摩尔％的TiO2。该玻璃组合物还 可包含约0.1至约5摩尔％的碱土氧化物。该碱土氧化物至少包括MgO。在玻璃组合物中 存在的MgO的浓度可以约为0. 5至约2摩尔％。
[0007] 根据一组实施方式，本文所揭示的玻璃陶瓷组合物包含：约60摩尔％至小于72. 0 摩尔％的SiO2At 10至约17摩尔％的Al 203;约3至约15摩尔％的Na 20 ;约1至约8摩尔％ 的Li2O ;以及约3至约7摩尔％的TiO2。该玻璃陶瓷组合物可用于形成层叠玻璃制品的一 层、两层或更多层包覆层，其中玻璃陶瓷材料的层可以陶瓷化以形成一层或多层玻璃层。
[0008] 根据另一组实施方式，用于表层或包覆层的玻璃陶瓷组合物可包含：约64摩尔％ 至小于72. 0摩尔％的SiO2At 11至约16摩尔％的Al 203;约4至约13摩尔％的Na2O ;约 2至7摩尔％的Li2O ;以及约4至6摩尔％的TiO2作为玻璃陶瓷网络成形剂。该玻璃组合 物还可包含约0. 1至约5摩尔％的碱土氧化物。在一些实施方式中，碱土氧化物至少包括 MgO。在玻璃组合物中存在的MgO的浓度可以约为0.5至约2摩尔％。在一些实施方式中， 玻璃陶瓷组合物的液相线大于约20000泊，在一些实施方式中，大于约25000泊，以及在一 些实施方式中，大于约28000泊。在陶瓷化之前，玻璃陶瓷组合物的热膨胀系数（CTE)约为 35x KT7至80x 10_7,在一些实施方式中，约为40x KT7至72x 10_7;在一些实施方式中，玻 璃芯的玻璃组合物会具有相应的热膨胀系数。在陶瓷化之后，玻璃陶瓷组合物的热膨胀系 数约为5x 10_7至25x 10_7,在一些实施方式中，约为IOx 10_7至20x 10_7。因此，在陶瓷化 之后，最终包覆（表）组成与芯之间的净CTE差会约为20x 10_7至62x 10 _7。因此，最终表 /包覆组成与玻璃芯之间的可能的CTE差可以高于仅采用玻璃对所能实现的CTE差。例如， CTE为90x KT7的芯玻璃（例如玻璃编号2317)可与例如陶瓷化之前的CTE为7(^10_7的一 种玻璃陶瓷组合物作为表层使用；可以将该组合在拉制塔上切割，然后外表层陶瓷化至例 如CTE为5-20x 10_7,导致表层和芯之间约为70-85x 10_7的最终CTE差，这会远高于单独的 玻璃组合物的已知容量，同时导致较高的压缩应力。在一些实施方式中，玻璃陶瓷材料可具 有负CTE，因此采用玻璃陶瓷包覆可以在芯和表层之前实现非常高的CTE差。在一些实施方 式中，当芯层和包覆层处于熔融或粘性状态时，芯层和包覆层之间的CTE差小于5X1(T/C。
[0009] 玻璃陶瓷组合物特别好地适合用作层叠玻璃制品（例如通过熔融层叠法形成的 层叠玻璃制品）中的玻璃陶瓷包覆层。
[0010] 在以下详细描述中给出了玻璃组合物和由该玻璃组合物形成的玻璃制品的其他 特征和优点，其中部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或 者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。 [0011] 应理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提 供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方 式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说 明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
【附图说明】
[0012] 图1示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠玻璃制品的 截面图；以及
[0013] 图2示意性显示用于制造图1的玻璃制品的熔合拉制法。
【具体实施方式】
[0014] 下面详细参考本文所揭示的玻璃陶瓷组合物以及包含其的制品的实施方式，这些 实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相 同或类似的部分。本文所述的玻璃陶瓷组合物可与芯玻璃组合物一起使用，以产生没有经 过离子交换经受压缩应力化的层叠玻璃制品。在一些实施方式中，当芯层和包覆层处于熔 融或粘性状态时，芯层和包覆层之间的CTE差小于5xlO_7/C。
[0015] 在一组实施方式中，用于表层或包覆层的玻璃陶瓷组合物包含：约64摩尔％至小 于72. 0摩尔％的SiO2^ 11至约16摩尔％的Al 203;约4至约13摩尔％的Na2O ;约2至 7摩尔％的Li2O ;以及约4至6摩尔％的TiO2作为玻璃陶瓷网络成形剂。该玻璃组合物还 可包含约0.1至约5摩尔％的碱土氧化物。该碱土氧化物至少包括MgO。在玻璃组合物中 存在的MgO的浓度可以约为0. 5至约2摩尔％。在一些实施方式中，玻璃陶瓷组合物的液 相线大于约20000泊，在一些实施方式中，大于约25000泊，以及在一些实施方式中，大于约 28000泊。在陶瓷化之前，玻璃陶瓷组合物的热膨胀系数（CTE)约为35x 10_7至80x 10 _7， 在一些实施方式中，约为40x 10_7至72x 10，在一些实施方式中，玻璃芯的玻璃组合物会 具有相应的热膨胀系数。在陶瓷化之后，玻璃陶瓷组合物的热膨胀系数约为5x KT7至25x 10'在一些实施方式中，约为IOx KT7至20χ 10_7。因此，在陶瓷化之后，最终包覆（表） 组成与芯之间的净CTE差会约为20x KT7至62x 10'因此，最终表/包覆组成与玻璃芯 之间的可能的CTE差可以高于仅采用玻璃对所能实现的CTE差。例如，CTE为90x 10_7的 芯玻璃（例如玻璃编号2317)可与例如陶瓷化之