化学强化玻璃及其跌落失效高度的预测方法、显示屏、结构件和电子设备与流程

本申请涉及玻璃领域，具体涉及一种化学强化玻璃及其跌落失效高度的预测方法、显示屏、结构件和电子设备。

背景技术：

1、玻璃具有优异的光学、化学及可加工性能，作为屏幕盖板已广泛应用于以手机为代表的移动电子消费产品中。但由于玻璃具有较高的脆性，对裂纹扩展抗性低，在制备、加工以及使用过程中引入的微小裂纹易在外力作用下迅速扩展，最终导致断裂失效。因此具有玻璃盖板的电子产品易于在碰撞、跌落等场景下破碎，导致外表破损、工作性能下降甚至丧失，给消费者带来损失，也降低了用户体验。换言之，耐摔、抗跌已经演变为消费者对移动电子产品的核心需求。目前可通过化学强化方法提高玻璃盖板的抗跌性能。但是由于化学强化玻璃的最终抗跌性能受化学强化玻璃多方面性能的影响，现有评估方法一般都是通过破坏性实验测试化学强化玻璃的抗跌性能，测试完成后只能获得该玻璃的抗跌高度是否满足需要，对于如何进一步改善玻璃的抗跌性能无指导意义。

技术实现思路

1、本申请提供了一种化学强化玻璃及其跌落失效高度的预测方法、显示屏、结构件和电子设备，以在不破坏化学强化玻璃的基础上，对化学强化玻璃的抗跌性能进行有效评估。

2、第一方面，本申请提供一种化学强化玻璃，所述化学强化玻璃由原材玻璃经化学强化获得，所述化学强化玻璃的抗损伤特征值满足且满足式(1)：

3、

4、sce50为所述化学强化玻璃的50μm深度至压应力层厚度(dol)的总压应力弹性能，其中sce50满足式(2)：

5、

6、式(1)和式(2)中，kic为所述原材玻璃的断裂韧性；

7、v为所述原材玻璃的泊松比；

8、e为所述原材玻璃的杨氏模量；

9、t为所述化学强化玻璃的厚度；

10、tmax为常数，取值为0.75mm；

11、σc(x)为所述化学强化玻璃的在深度x处的压应力。

12、本申请的化学强化玻璃，通过将原材玻璃的断裂韧性、原材玻璃的泊松比、原材玻璃的杨氏模量、化学强化玻璃的厚度、化学强化玻璃的压应力以及化学强化玻璃的sce50建立关系获得化学强化玻璃的抗损伤特征值并将化学强化玻璃的抗损伤特征值控制在范围内，从而可获得的化学强化玻璃的抗跌高度提升到1.1m以上，基本可到1.8m以上，有的化学强化玻璃的抗跌高度可以达到2.1m。利用本申请的化学强化玻璃中的抗损伤特征值，可有助于量化化学强化玻璃的耐摔水平与玻璃原料的材料级性能及强化应力水平的本征关系，指导原材玻璃的材料配方的改进以及强化工艺的优化，以得到抗跌性能更好的化学强化玻璃。

13、在一种可能的实现方式中，所述原材玻璃的杨氏模量e满足：75≤e≤120gpa。所述原材玻璃的断裂韧性kic满足：0.7≤kic≤0.9mpa·m0.5。所述原材玻璃的剪切模量g：30≤g≤50gpa。所述原材玻璃的维氏硬度hv满足：500≤hv≤900kgf/mm2。所述原材玻璃的脆性系数m满足：24≤m≤45。所述原材玻璃的玻璃态转变温度tg满足：520≤tg≤750℃。

14、在一种可能的实现方式中，所述化学强化玻璃的sce50满足：4.5≤sce50≤9mpa·m0.5。所述化学强化玻璃的表面压应力cs满足：400≤cs≤1500mpa。所述化学强化玻璃的50μm处的压应力cs50满足：80≤cs50≤220mpa。所述化学强化玻璃的张应力区拉应力平均值ct.av满足：60≤ct.av≤110mpa。所述化学强化玻璃的压应力层厚度dol≤0.2tμm。所述化学强化玻璃的厚度t≤1mm。所述化学强化玻璃的维氏硬度hv1满足：500≤hv1≤900kgf/mm2。

15、在一种可能的实现方式中，按摩尔百分比计，所述原材玻璃包括以下组分：

16、sio2：45～59.5％，al2o3：9～30％，mgo：7～30％，la2o3：0～8％，zro2：0～10％，zno：0～5％，li2o：5.5～15％，na2o：1～5％，k2o：2～5％。

17、在一种可能的实现方式中，所述化学强化包括至少一次离子交换处理，每次离子交换处理时间为0.3-10h，每次离子交换温度为360-500℃。

18、在一种可能的实现方式中，所述化学强化玻璃的跌落失效高度大于等于1.1m，可进一步大于等于2m。

19、其中，本申请上述各可能实现方式中的数据，例如原材玻璃的断裂韧性、原材玻璃的泊松比、原材玻璃的杨氏模量、化学强化玻璃的厚度、化学强化玻璃的压应力等数据，在测量时，工程测量误差范围内的数值均应理解为在本申请所限定的范围内。

20、第二方面，本申请提供一种化学强化玻璃，所述化学强化玻璃由原材玻璃经化学强化获得，所述原材玻璃包括以下组分：

21、sio2：45～59.5％，al2o3：9～30％，mgo：7～30％，la2o3：0～8％，zro2：0～10％，zno：0～5％，li2o：5.5～15％，na2o：1～5％，k2o：2～5％。

22、在一种可能的实现方式中：所述原材玻璃的剪切模量g：30≤g≤50gpa。所述原材玻璃的维氏硬度hv满足：500≤hv≤900kgf/mm2。所述原材玻璃的脆性系数m满足：24≤m≤45。所述原材玻璃的玻璃态转变温度tg满足：520≤tg≤750℃。

23、第三方面，本申请提供一种化学强化玻璃跌落失效高度的预测方法，根据本申请所述化学强化玻璃的抗损伤特征值预测所述化学强化玻璃的跌落失效高度h，其中，所述h与所述正线性相关。

24、第四方面，本申请提供一种显示屏，包括本申请的化学强化玻璃。

25、第五方面，本申请提供一种结构件，包括本申请所述的化学强化玻璃。本申请的结构件除可包括化学强化玻璃外，还可包括封装框体、封装壳体等用于固定化学强化玻璃的元件。

26、第六方面，本申请还提供一种电子设备，包括本申请的显示屏或本申请的结构件。

27、上述第二方面至第六方面可以达到的技术效果，可以参照上述第一方面中的相应效果描述，这里不再重复赘述。

技术特征：

1.一种化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃由原材玻璃经离子交换工艺获得，所述化学强化玻璃的抗损伤特征值满足且满足式(1)：

2.根据权利要求1所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的杨氏模量e满足：75≤e≤120gpa。

3.根据权利要求1或2所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的断裂韧性kic满足：0.7≤kic≤0.9mpa·m0.5。

4.根据权利要求1-3任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的剪切模量g满足：30≤g≤50gpa。

5.根据权利要求1-4任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的维氏硬度hv1满足：500≤hv1≤900kgf/mm2。

6.根据权利要求1-5任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的脆性系数m满足：24≤m≤45。

7.根据权利要求1-6任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的玻璃态转变温度tg满足：520≤tg≤750℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的sce50满足：4.5≤sce50≤9pa·m。

9.根据权利要求1-8任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的表面压应力cs满足：400≤cs≤1500mpa。

10.根据权利要求1-9任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的50μm处的压应力cs50满足：80≤cs50≤220mpa。

11.根据权利要求1-10任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的压应力层厚度dol≤0.2tμm。

12.根据权利要求1-11任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的张应力区拉应力平均值ct.av满足：60≤ct.av≤110mpa。

13.根据权利要求1-12任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的厚度t≤1mm。

14.根据权利要求1-13任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的维氏硬度hv2满足：500≤hv2≤900kgf/mm2。

15.根据权利要求1-14任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计，所述原材玻璃包括以下组分：

16.根据权利要求15所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述离子交换包括至少一次离子交换处理，每次离子交换处理时间为0.3-10h，每次离子交换温度为360-500℃。

17.根据权利要求1-16任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述化学强化玻璃的跌落失效高度大于等于1.1m。

18.一种化学强化玻璃，其特征在于，按摩尔百分比计，形成所述化学强化玻璃的原材玻璃包括以下组分：

19.根据权利要求18所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的剪切模量g满足：30≤g≤50gpa。

20.根据权利要求18或19所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的维氏硬度hv满足：500≤hv≤900kgf/mm2。

21.根据权利要求18-20任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的脆性系数m满足：24≤m≤45。

22.根据权利要求18-21任一项所述的化学强化玻璃，其特征在于，所述原材玻璃的玻璃态转变温度tg满足：520≤tg≤750℃。

23.一种化学强化玻璃跌落失效高度的预测方法，其特征在于，根据如权利要求1-17任一项所述的所述化学强化玻璃的抗损伤特征值预测所述化学强化玻璃的跌落失效高度h，其中，所述h与所述正线性相关。

24.一种显示屏，其特征在于，包括如权利要求1-22任一项所述的化学强化玻璃。

25.一种结构件，其特征在于，包括如权利要求1-22任一项所述的化学强化玻璃。

26.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求24所述的显示屏或如权利要求25所述的结构件。

技术总结
本申请提供了一种化学强化玻璃及其跌落失效高度的预测方法、显示屏、结构件和电子设备。该化学强化玻璃由原材玻璃经离子交换工艺获得，其抗损伤特征值满足且满足式(1)：利用本申请的化学强化玻璃中的抗损伤特征值，可有助于量化化学强化玻璃的耐摔水平与玻璃原料的材料级性能及强化应力水平的本征关系，指导原材玻璃的材料配方的改进以及强化工艺的优化，以得到抗跌性能更好的化学强化玻璃。

技术研发人员：张彦明,朱泰山,李凤祥,蔡小萌
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12