具有耐划痕表面的层叠玻璃制品的制作方法_2

文档序号:9692452阅读:来源:国知局
21] 在一些实施方式中,包覆玻璃包括至少约0.1摩尔%的1作为补充或替代,包覆玻 璃包括至少5摩尔%的1^20、似 20,或其组合。
[0022]稀土 /过渡金属玻璃
[0023]稀土/过渡金属玻璃包括至少一种稀土或过渡金属。例如,在一些实施方式中,玻 璃包括选自下组的化合物:Y2O3、Ta2〇5、La2〇3、Ti0 2,及其组合。取决于具体的玻璃化学性质, 相比于市售可得的离子交换强化玻璃,这些玻璃可提供高至约100%的杨氏模量的增加;较 小的增加通常要求较高的液相线粘度。硬度增加的实施方式所特别感兴趣的氧化物是Y2〇3、 Ta2〇5和/或La2〇3。氮氧化物玻璃会是可离子交换的,例如含有Υ 2〇3的玻璃,如题为"Ion Exchangeable Transition Metal-Containing Glasses(含过渡金属的可离子交换的玻 璃)"的国际专利申请公开号2013/181122所揭示的那些组合物,其全文通过引用结合入本 文。
[0024]在一些实施方式中,稀土/过渡金属玻璃是碱性铝硅酸盐玻璃,该碱性铝硅酸盐玻 璃包含至少50摩尔%的3丨02)12〇3、选自过渡金属氧化物和稀土金属氧化物的至少一种金 属氧化物、以及至少一种碱金属氧化物R2〇,其中,所述至少一种碱金属氧化物包括Na2〇,其 中,Al 2〇3(摩尔%)-Na20(摩尔% Η 2摩尔%,并且其中,碱性铝硅酸盐玻璃是可离子交换 的。
[0025] 在一些实施方式中,包覆玻璃包括大于约1摩尔%的¥2〇3,或者大于约3摩尔%的 Υ2〇3。作为补充或替代,包覆玻璃包括大于约1摩尔%的1^2〇3、大于约9摩尔%的1^ 2〇3或者大 于约14摩尔%的1^2〇3。作为补充或替代,包覆玻璃包括大于约1摩尔%的了 &2〇5、大于约10摩 尔%的了&2〇5、大于约20摩尔%的了 &2〇5或者大于约28摩尔%的了&2〇5。作为补充或替代,包覆 玻璃包括大于约1摩尔%的110 2。
[0026] 绿柱石玻璃
[0027]绿柱石玻璃包含铍。例如,包含铝硅酸铍(绿柱石)的实施方式对于硬度、透明度、 烧曲刚度、热稳定性、热透明度(heat transparency)以及低密度具有极大的益处。
[0028] 在一些实施方式中,包覆玻璃包括大于约1摩尔%的86〇。
[0029]含锂和/或锆的玻璃
[0030]含锂和/或锆的玻璃提供了硬度和模量的改善。例如,在一些实施方式中,这些玻 璃提供了约为20%的杨氏模量的增加。此类玻璃的例子可以参见2013年5月29日提交的题 为"Down-Drawable Chemically Strengthened Glass for Information Storage Devices (用于信息储存装置的可下拉的化学强化玻璃)"的美国专利申请序列号13/ 904808,其全文通过引用结合入本文。
[0031]在一些实施方式中,包覆玻璃包括大于约1摩尔%的Zr02。作为补充或替代,包覆 玻璃包括大于约3摩尔%的1^02、大于约4摩尔%的1^02或者大于约5摩尔%的1^0 2。
[0032] 下面详细参考具有低的热膨胀系数的玻璃组合物以及包含其的玻璃制品的实施 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。下面将具体参考附图更详细地描述玻璃组合物和包含该玻璃组 合物的层置玻璃制品。
[0033] 本文所用术语"液相线粘度"指的是玻璃组合物在其液相线温度的剪切粘度。
[0034] 如本文所使用术语"液相线温度"指的是玻璃组合物中发生失透的最高温度。
[0035]本文所用术语"CTE"指的是玻璃组合物在约为20_300°C温度范围的平均热膨胀系 数。
[0036] 在本文所述的玻璃组合物的实施方式中,除非另有说明,否则组成成分(例如 Si02、Al2〇3以及B2〇3等)的浓度具体为基于氧化物的摩尔百分数(摩尔%)。
[0037] 如本文进一步详述,可通过以下方法形成强化的层叠玻璃制品:使玻璃包覆层熔 融,所述玻璃包覆层相比于具有较高的平均热膨胀系数的玻璃芯层而言具有较低的平均热 膨胀系数。随着层叠结构冷却,玻璃芯层和玻璃包覆层的热膨胀系数差异在玻璃包覆层中 产生压缩应力。
[0038] 本文所述的玻璃组合物可任选地包括一种或更多种澄清剂。澄清剂可包括例如, 511〇2^820 3、513203,及其组合。玻璃组合物中存在的澄清剂的量大于或等于约0摩尔%并且小 于或等于约0.7摩尔%。在示例性实施方式中,澄清剂是Sn0 2。玻璃组合物中存在的Sn02的浓 度可大于或等于约0摩尔%并且小于或等于约0.7摩尔%。在这些实施方式中,玻璃组合物 中存在的Sn0 2的浓度可以大于约0摩尔%并且小于或等于约0.7摩尔%,或者甚至小于或等 于约0.15摩尔%。
[0039] 当在层叠熔合或者熔合层叠工艺过程中,低CTE的玻璃包覆层与具有较高CTE的玻 璃芯层配对,玻璃芯层和玻璃包覆层的CTE差异导致在冷却之后,在玻璃包覆层中形成压缩 应力。因此,本文所述的玻璃组合物可用来形成强化的层叠玻璃制品。
[0040] 此外,本文所述的玻璃组合物具有适合熔合成形的液相线粘度,例如熔合下拉工 艺(例如,标准熔合拉制工艺或者层叠熔合拉制工艺)。
[0041] 现参见图1,本文所述的玻璃组合物可用于形成玻璃制品,例如图1的横截面图中 示意性所示的层叠玻璃制品100。层叠玻璃制品100通常包括玻璃芯层102和一对玻璃包覆 层104a、104b。得益于它们较低的热膨胀系数,本文所述的玻璃陶瓷组合物特别好地适合用 作玻璃包覆层,如下文进一步详述。
[0042]图1所示的玻璃芯层102显示包括第一表面103a和与第一表面103a相对的第二表 面103b。第一玻璃包覆层104a与玻璃芯层102的第一表面103a熔合,以及第二玻璃包覆层 l〇4b与玻璃芯层102的第二表面103b熔合。玻璃包覆层104a、104b与玻璃芯层102融合,且在 玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b之间不设置任意额外的非玻璃材料(例如粘合剂或涂 层等),从而是玻璃-玻璃层叠结构或者玻璃-玻璃-玻璃层叠结构。因此,玻璃芯层的第一表 面与第一玻璃包覆层直接相邻,以及玻璃芯层的第二表面与第二玻璃包覆层直接相邻。例 如,层叠玻璃制品包括层叠玻璃结构(即,多层玻璃-玻璃层叠结构),其包括相互直接熔合 的多层玻璃层。在一些实施方式中,通过熔合层叠工艺(例如,层叠熔合拉制)来形成玻璃芯 层102和玻璃包覆层104a、104b。可在玻璃芯层102和玻璃包覆层104a之间,或者在玻璃芯层 102和玻璃包覆层104b之间,或者上述两种情况下,形成扩散层(未显示)。在这种情况下,第 一扩散层的平均包覆热膨胀系数的值在芯的平均包覆热膨胀系数的值和第一包覆层的平 均包覆热膨胀系数的值之间,或者第二扩散层的平均包覆热膨胀系数的值在芯的平均包覆 热膨胀系数的值和第二包覆层的平均包覆热膨胀系数的值之间。
[0043]在本文所述的层叠玻璃制品100的实施方式中,玻璃包覆层104a、104
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