离子交换方法和采用其制得的离子交换玻璃制品与流程

本公开内容涉及离子交换玻璃制品以及玻璃制品的离子交换方法。具体来说，本文所述实施方式涉及用于各种行业(例如，消费者电子件、运输、建筑、国防、医药和包装)的离子交换玻璃制品。甚至更具体来说，本公开内容涉及用于覆盖玻璃应用(例如，诸如led或oled显示器之类的电子显示器)的覆盖玻璃。

背景技术：

1、许多消费者产品(例如，智能手机、平板、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机)整合了覆盖玻璃，所述覆盖玻璃可以起到显示器覆盖物作用并且可能整合了触摸功能。通常来说，由于用户使得这些装置掉落到硬表面上，这会导致覆盖玻璃的破坏，并且可能对装置的使用造成负面影响，例如触摸功能可能受损。

2、薄的挠性离子交换玻璃对于用于消费者电子应用的可折叠或者柔性显示器可能是有利的。通过涉及在玻璃表面上诱发压缩应力的离子交换工艺可以使得玻璃对于冲击和挠性失效更具有抗性。采用离子交换工艺引入的压缩应力起到了俘获会导致玻璃失效的瑕疵等作用。

3、因此，存在对于具有用于各种应用(包括覆盖玻璃应用)而言所需的机械性质的离子交换玻璃制品的持续需求。

技术实现思路

1、本公开内容涉及用于制造薄的离子交换玻璃制品的高效离子交换方法。离子交换方法可以采用高ph熔盐溶液来降低离子交换过程中的溶液中水合氢(hydronium)离子浓度。通过降低水合氢离子浓度，可以抑制离子交换过程中玻璃表面裂纹的恶化和/或产生新的玻璃表面裂纹。在一些实施方式中，可以对熔盐溶液中的钠浓度进行限制来帮助最大化离子交换过程期间产生的表面压缩应力程度。通过最小化玻璃表面裂纹和最大化表面压缩应力程度，离子交换方法可以高效地产生高强度离子交换制品。具体来说，离子交换方法可以在没有使用构造成对离子交换玻璃制品的机械性质进行操控的离子交换后蚀刻步骤的情况下产生高强度离子交换制品。

2、本申请的第1个方面(1)涉及离子交换玻璃制品的制造方法，该方法包括：将包含20微米至200微米厚度范围的玻璃制品暴露于熔盐，所述熔盐包括：2重量％至10重量％无机非氢氧化物盐(当5克的无机非氢氧化物盐溶解在100克的蒸馏水中时足以提供9至12的ph)，85重量％至98重量％硝酸钾(kno3)，以及小于1重量％硝酸钠(nano3)；以及通过玻璃制品与熔盐之间的离子交换来诱发压缩应力区域，其从玻璃制品的表面延伸到压缩深度且包括700mpa或更大的压缩应力。

3、在第2个方面(2)中，根据第1个方面(1)的熔盐包含5重量％至10重量％无机非氢氧化物盐。

4、在第3个方面(3)中，根据第1个方面(1)或第2个方面(2)的无机非氢氧化物盐选自下组：碳酸钾(k2co3)或磷酸钾(k3po4)。

5、在第4个方面(4)中，根据方面(1)至(3)中任一项的熔盐包括大于7的ph。

6、在第5个方面(5)中，根据方面(1)至(4)中任一项的熔盐包括9至12的ph范围。

7、在第6个方面(6)中，根据方面(1)至(5)中任一项的熔盐包括900ppm至4000ppm的钠浓度范围。

8、在第7个方面(7)中，在根据第(1)至(6)个方面中任一项的方法中，在暴露于熔盐之前，玻璃制品包括抗冲击性，其由玻璃制品的表面避免在x cm的第一平均落笔高度发生失效的能力所定义，所述包括700mpa或更大的表面压缩应力的玻璃制品包括抗冲击性，其由玻璃制品的表面避免在y cm的第二平均落笔高度发生失效的能力所定义，在测量第二落笔高度之前，所述包括700mpa或更大的表面压缩应力的玻璃制品没有经过构造成从玻璃制品的表面蚀刻掉层的蚀刻工艺，根据落笔测试测量第一平均落笔高度和第二平均落笔高度，以及y大于或等于x的80％。

9、在第8个方面(8)中，在根据第7个方面(7)的方法中，y的范围是15cm至25cm。

10、在第9个方面(9)中，根据方面(1)至(8)中任一项的方法不含构造成从所述包含700mpa或更大压缩应力的玻璃制品的表面蚀刻掉层的蚀刻工艺。

11、在第10个方面(10)中，根据方面(1)至(9)中任一项的压缩应力是800mpa或更大。

12、在第11个方面(10)中，根据方面(1)至(10)中任一项的压缩应力范围是800mpa至1100mpa。

13、在第12个方面(12)中，根据方面(1)至(11)中任一项的压缩深度大于玻璃制品的厚度的10％。

14、在第13个方面(13)中，根据方面(1)至(12)中任一项的熔盐包括350℃至500℃的温度，以及玻璃制品暴露于熔盐持续5分钟至120分钟的时间段。

15、在第14个方面(14)中，根据方面(1)至(13)中任一项的玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃。

16、在第15个方面(15)中，根据方面(1)至(13)中任一项的玻璃制品包括碱性硼硅酸盐玻璃。

17、在第16个方面(16)中，根据方面(1)至(13)中任一项的玻璃制品包含：60摩尔％至70摩尔％sio2，7.5摩尔％至20摩尔％al2o3，0.1摩尔％至7.5摩尔％mgo，12.5摩尔％至19摩尔％na2o，以及以下至少一种：0.1摩尔％至4摩尔％k2o、0.1摩尔％至5摩尔％cao或0.1摩尔％至5摩尔％b2o3。

18、在第17个方面(17)中，根据方面(1)至(13)中任一项的玻璃制品包含：65摩尔％至70摩尔％sio2，7.5摩尔％至12.5摩尔％al2o3，2.5摩尔％至7.5摩尔％mgo，以及12.5摩尔％至17.5摩尔％na2o。

19、在第18个方面(18)中，据方面(1)至(17)中任一项的玻璃制品包含小于0.1摩尔％li2o。

20、本公开内容的第19个方面(19)涉及包含电子显示器和玻璃制品的电子装置，所述玻璃制品包含20微米至200微米的厚度范围布置在电子显示器上方且根据方面(1)至(18)中任一项所述的方法进行了离子交换。

21、在第20个方面(20)中，根据第19个方面(19)的电子装置还包括：包含前表面、背表面和侧表面的外壳；以及至少部分位于外壳内的电子组件，所述电子组件包含控制器、存储器和电子显示器，所述电子显示器位于外壳的前表面或者与其相邻，其中，玻璃制品形成了至少一部分的外壳。

22、本申请的第21个方面(21)涉及离子交换玻璃制品，其包含：65摩尔％至70摩尔％sio2，7.5摩尔％至12.5摩尔％al2o3，2.5摩尔％至7.5摩尔％mgo，12.5摩尔％至17.5摩尔％na2o；20微米至200微米的厚度范围；从玻璃制品的表面延伸到压缩深度且包含700mpa或更大压缩应力的压缩应力区域；以及抗冲击性，其由玻璃制品的表面避免在15cm至25cm的落笔高度发生失效的能力所定义，根据落笔测试进行落笔高度测量。

23、在第22个方面(22)中，根据第21个方面(21)的离子交换玻璃制品还包括大于玻璃制品的厚度的10％的压缩深度。

技术特征：

1.一种制造离子交换玻璃制品的方法，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，熔盐包含5重量％至10重量％的无机非氢氧化物盐。

3.如权利要求1所述的方法，其中，无机非氢氧化物盐选自下组：碳酸钾(k2co3)或磷酸钾(k3po4)。

4.如权利要求1所述的方法，其中，熔盐包括大于7的ph。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，熔盐包括9至12的ph范围。

6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，熔盐包括900ppm至4000ppm的钠浓度范围。

7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中：

8.如权利要求7所述的方法，其中，y的范围是15cm至25cm。

9.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，方法不含构造成从包含700mpa或更大压缩应力的玻璃制品的表面蚀刻掉层的蚀刻工艺。

10.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，压缩应力是800mpa或更大。

11.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，压缩应力范围是800mpa至1100mpa。

12.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，压缩深度大于玻璃制品的厚度的10％。

13.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，熔盐包括350℃至500℃的温度，以及其中，玻璃制品暴露于熔盐持续5分钟至120分钟的时间段。

14.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，玻璃制品包括碱性铝硅酸盐玻璃。

15.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，玻璃制品包括碱性硼硅酸盐玻璃。

16.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，玻璃制品包含：

17.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，玻璃制品包含：

18.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，玻璃制品包含小于0.1摩尔％li2o。

19.一种电子装置，其包括：

20.如权利要求19所述的电子装置，其还包括：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，所述电子组件包含控制器、存储器和所述电子显示器，所述电子显示器布置在外壳的前表面处或者与外壳的前表面相邻，

21.一种经离子交换的玻璃制品，其包括：

22.如权利要求21所述的经离子交换的玻璃制品，其还包括大于玻璃制品的厚度的10％的压缩深度。

技术总结
离子交换玻璃制品的制造方法包括将玻璃制品暴露于熔盐，所述熔盐包含2重量％至10重量％的无机非氢氧化物盐，当5克的无机非氢氧化物盐溶解在100克的蒸馏水中时，其足以提供9至12的pH。包含无机非氢氧化物盐的高pH熔盐可以在没有使用离子交换后蚀刻步骤的情况下对薄玻璃制品进行离子交换以具有所需的机械性能。在一些实施方式中，熔盐会包含少于1重量％硝酸钠(NaNO<subgt;3</subgt;)。

技术研发人员：冯江蔚,金宇辉,P·J·莱兹
受保护的技术使用者：康宁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15