具有改善的韧性、表面应力及断裂抗性的可离子交换玻璃组合物的制作方法

背景技术：

0、技术背景

1、便携设备(例如，智能电话、平板计算机、可携式媒体播放器、个人计算机及照相机)的移动特性让这些装置特别容易意外掉落于硬表面(例如，地面)上。这些装置通常包括覆盖玻璃，其可能在碰撞硬表面之后受到损伤。在许多这样的装置中，覆盖玻璃作为显示器外罩，并且可以结合触控功能，而在覆盖玻璃受到损伤时，装置的使用受到负面影响。

2、当相关联的便携设备掉落于硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要的破损模式。模式之一为挠曲破损，这是由于当装置受到与硬表面冲击的动态负载时玻璃的折曲而造成。另一模式为尖锐接触破损，这是由于玻璃表面的损伤而造成。玻璃与粗糙硬表面(例如，沥青，花岗岩等)的冲击可能导致玻璃表面中的尖锐压痕。这些压痕成为玻璃表面中的破损位置，而可能产生及传播裂纹。

3、藉由离子交换技术可以使玻璃更耐弯曲破损，离子交换技术涉及在玻璃表面中引起压缩应力。然而，离子交换玻璃仍然容易受到动态尖锐接触的影响，这是由于尖锐接触所引起的玻璃中的局部压痕造成高应力集中。

4、玻璃制造商及手持装置制造商持续努力改善手持装置对于尖锐接触破损的抵抗力。解决方案的范围为从覆盖玻璃上的涂层到边框，以防止当装置掉落在坚硬表面上时，覆盖玻璃直接撞击到坚硬表面。然而，由于美学与功能要求的限制，很难完全防止覆盖玻璃撞击到坚硬表面。

5、便携设备还期望尽可能薄。因此，除了强度之外，还期望在便携设备中作为覆盖玻璃的玻璃尽可能薄。因此，除了增加覆盖玻璃的强度之外，还期望玻璃具有这样一些机械特性，其允许经由能够制造薄玻璃制品(例如，薄玻璃片材)的工艺而形成。

6、因此，需要一种可以强化的玻璃(例如，藉由离子交换)，并具有允许成为薄玻璃制品的机械性质。

技术实现思路

1、根据方面(1)，提供一种玻璃。该玻璃包含：大于或等于50摩尔％且小于或等于65摩尔％的sio2；大于或等于15摩尔％且小于或等于21摩尔％的al2o3；大于或等于4摩尔％且小于或等于10摩尔％的b2o3；大于或等于7摩尔％且小于11摩尔％的li2o；大于或等于1摩尔％且小于或等于10摩尔％的na2o；大于或等于0摩尔％且小于或等于7摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的cao；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的y2o3；以及大于或等于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2，其中：y2o3+zro2大于或等于0.2摩尔％，r2o+r'o-al2o3小于或等于3摩尔％，其中r2o为碱金属氧化物的总量，r'o为碱土金属氧化物的总量。

2、根据方面(2)，提供方面(1)的玻璃，包含大于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2。

3、根据方面(3)，提供一种玻璃。该玻璃包含：大于或等于50摩尔％且小于或等于65摩尔％的sio2；大于或等于15摩尔％且小于或等于21摩尔％的al2o3；大于或等于4摩尔％且小于或等于10摩尔％的b2o3；大于或等于7摩尔％且小于或等于12摩尔％的li2o；大于或等于1摩尔％且小于或等于10摩尔％的na2o；大于或等于0摩尔％且小于或等于7摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的cao；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的y2o3；以及大于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2，其中：y2o3+zro2系大于或等于0.2摩尔％，r2o+r'o-al2o3小于或等于3摩尔％，其中r2o为碱金属氧化物的总量，r'o为碱土金属氧化物的总量。

4、根据方面(4)，提供方面(3)的玻璃，包含大于或等于7摩尔％且小于或等于11摩尔％的li2o。

5、根据方面(5)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％且小于或等于0.1摩尔％的sno2。

6、根据方面(6)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于15摩尔％且小于或等于20摩尔％的al2o3。

7、根据方面(7)，提供先前方面中任一者的玻璃，其中：-2摩尔％≤r2o+r'o-al2o3≤3摩尔％。

8、根据方面(8)，提供先前方面中任一者的玻璃，其中：-2摩尔％≤r2o+r'o-al2o3≤2摩尔％。

9、根据方面(9)，提供先前方面中任一者的玻璃，其中：0.2摩尔％≤y2o3+zro2≤5摩尔％。

10、根据方面(10)，提供先前方面中任一者的玻璃，其中：1摩尔％≤mgo+cao≤6摩尔％。

11、根据方面(11)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0.75mpa√m的k1c。

12、根据方面(12)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0.8mpa√m的k1c。

13、根据方面(13)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0.85mpa√m的k1c。

14、根据方面(14)，提供先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0.9mpa√m的k1c。

15、根据方面(15)，提供一种方法。该方法包含以下步骤：在熔融盐浴中对玻璃基基板进行离子交换，以形成玻璃基制品，其中玻璃基制品包含从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力层，并且玻璃基基板包含先前权利要求中任一者的玻璃。

16、根据方面(16)，提供方面(15)的方法，其中熔融盐浴包含nano3及kno3。

17、根据方面(17)，提供方面(15)至先前方面中任一者的方法，其中熔融盐浴包含大于或等于75重量％的kno3。

18、根据方面(18)，提供方面(15)至先前方面中任一者的方法，其中熔融盐浴包含小于或等于95重量％的kno3。

19、根据方面(19)，提供方面(15)至先前方面中任一者所述的方法，其中熔融盐浴包含小于或等于25重量％的nano3。

20、根据方面(20)，提供方面(15)至先前方面中任一者的方法，其中熔融盐浴包含大于或等于5重量％的nano3。

21、根据方面(21)，提供方面(15)至先前方面中任一者的方法，其中熔融盐浴的温度大于或等于430℃且小于或等于450℃。

22、根据方面(22)，提供方面(15)至先前方面中任一者的方法，其中离子交换持续的时间大于或等于4小时且小于或等于12小时。

23、根据方面(23)，提供一种玻璃基制品。玻璃基制品包含：从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力层；玻璃基制品的中心处的组成包含：大于或等于50摩尔％且小于或等于65摩尔％的sio2；大于或等于15摩尔％且小于或等于21摩尔％的al2o3；大于或等于4摩尔％且小于或等于10摩尔％的b2o3；大于或等于7摩尔％且小于11摩尔％的li2o；大于或等于1摩尔％且小于或等于10摩尔％的na2o；大于或等于0摩尔％且小于或等于7摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的cao；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的y2o3；以及大于或等于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2，其中：y2o3+zro2大于或等于0.2摩尔％，r2o+r'o-al2o3小于或等于3摩尔％，其中r2o为碱金属氧化物的总量，r'o为碱土金属氧化物的总量。

24、根据方面(24)，提供方面(23)的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含大于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2。

25、根据方面(25)，提供一种玻璃基制品。玻璃基制品包含：从玻璃基制品的表面延伸至压缩深度的压缩应力层；玻璃基制品的中心处的组成包含：大于或等于50摩尔％且小于或等于65摩尔％的sio2；大于或等于15摩尔％且小于或等于21摩尔％的al2o3；大于或等于4摩尔％且小于或等于10摩尔％的b2o3；大于或等于7摩尔％且小于或等于12摩尔％的li2o；大于或等于1摩尔％且小于或等于10摩尔％的na2o；大于或等于0摩尔％且小于或等于7摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的cao；大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的y2o3；以及大于或等于0摩尔％且小于或等于0.8摩尔％的zro2，其中：y2o3+zro2大于或等于0.2摩尔％，r2o+r'o-al2o3小于或等于3摩尔％，其中r2o为碱金属氧化物的总量，r'o为碱土金属氧化物的总量。

26、根据方面(26)，提供方面(25)的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含大于或等于7摩尔％且小于或等于11摩尔％的li2o。

27、根据方面(27)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含大于或等于0摩尔％且小于或等于0.1摩尔％的sno2。

28、根据方面(28)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含大于或等于15摩尔％且小于或等于20摩尔％的al2o3。

29、根据方面(29)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含：-2摩尔％≤r2o+r'o-al2o3≤3摩尔％。

30、根据方面(30)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含：-2摩尔％≤r2o+r'o-al2o3≤2摩尔％。

31、根据方面(31)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含：0.2摩尔％≤y2o3+zro2≤5摩尔％。

32、根据方面(32)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中玻璃基制品的中心处的组成包含：1摩尔％≤mgo+cao≤6摩尔％。

33、根据方面(33)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中具有与玻璃基制品的中心处的组成相同的组成及微观结构的玻璃包含大于或等于0.75mpa√m的k1c。

34、根据方面(34)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中具有与玻璃基制品的中心处的组成相同的组成及微观结构的玻璃包含大于或等于0.8mpa√m的k1c。

35、根据方面(35)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中具有与玻璃基制品的中心处的组成相同的组成及微观结构的玻璃包含大于或等于0.85mpa√m的k1c。

36、根据方面(36)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中具有与玻璃基制品的中心处的组成相同的组成及微观结构的玻璃包含大于或等于0.9mpa√m的k1c。

37、根据方面(37)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，其中压缩应力层包含大于或等于550mpa的压缩应力。

38、根据方面(38)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，进一步包含大于或等于90mpa的最大中心张力。

39、根据方面(39)，提供先前方面的玻璃基制品，其中最大中心张力小于或等于160mpa。

40、根据方面(40)，提供方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品，进一步包含从玻璃基制品的表面延伸至钾层深度dolk的钾离子渗透层，其中dolk大于或等于4μm。

41、根据方面(41)，提供先前方面的玻璃基制品，其中dolk小于或等于11μm。

42、根据方面(42)，提供一种消费性电子产品。该消费性电子产品包含：具有前表面、后表面及侧表面的壳体；电子部件，其至少部分设置于壳体内，电子部件至少包括控制器、内存及显示器，显示器设置于壳体的前表面处或与前表面相邻；以及覆盖基板，其设置于显示器上方，其中壳体与覆盖基板中至少一者的至少一部分包含方面(23)至先前方面中任一者的玻璃基制品。

43、在随后的具体实施方式中将阐述额外特征及优势，本领域技术人员可根据该描述而部分理解额外特征及优势，或藉由实践本文中(包括随后的具体实施方式、权利要求书及附图)所描述的实施方式而了解额外特征及优势。

44、应了解，上述一般描述与以下详细描述二者均描述各种实施方式，并且意欲提供用于理解所请求保护的主题的本质及特性的概述或框架。包括附图以提供对各种实施方式的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本文中所述的各种实施方式，且与描述一同用于解释所请求保护的主题的原理及操作。