无碱的硼磷硅酸盐玻璃的制作方法_2

文档序号:9601970阅读:来源:国知局
66. 9摩尔%Si02, 10. 1摩尔%A1203, 0. 58摩尔%B203, 7. 45 摩尔 %Na20, 8. 39 摩尔 %K20, 5. 78 摩尔 %MgO, 0· 58 摩尔 %CaO, 0· 2 摩尔 %Sn02, 0· 01 摩 尔%Zr02,和0. 01摩尔%Fe203,且应变点是572°C,退火点是629°C,软化点是888°C, 且CTE= 95. 5x10V。。。
[0024] 当用作层压的产品中的包覆玻璃时,本文所述的无碱玻璃组合物可为包覆层提 供高压缩应力。无碱的、可熔合成形的玻璃的CTE通常是30x107°C或更小。当这种玻璃 与例如CTE为90x107/°C的碱性铝硅酸盐玻璃(例如,大猩猩(Gorilla)?玻璃,由康宁有 限公司(CorningIncorporated)制造)配合使用时,预期的包覆玻璃中的压缩应力可使 用下述的弹性应力公式来计算,其中下标1和2分别指芯体玻璃和包覆玻璃:
[0025]
[0026] 其中E是杨氏模量,v是泊松比(Poisson'sratio),t是玻璃厚度,σ是应力, 且e2_ei是包覆玻璃和芯体玻璃之间的热膨胀之差。对包覆玻璃和芯体玻璃使用相同的弹 性模量和泊松比以进一步简化上述公式。
[0027] 为了计算包覆玻璃和芯体玻璃之间的热膨胀之差,假设应力设定为低于包覆玻 璃和芯体玻璃中较软的玻璃的应变点。可使用这些假设和上述公式,来估算包覆玻璃中的 应力。对于典型的显示器(如将CTE为30x10 7/°C的玻璃用作包覆玻璃,且碱性铝硅酸盐芯 体玻璃的CTE为90x10 7°C)而言,总厚度是0.5-1. 0_且包覆玻璃厚度是10-100μm,估 算的包覆玻璃的压缩应力是约200MPa-约315MPa。如下文的表2所示,几种无碱的玻璃样品 的热膨胀系数是约15-约13x10 7°C。对于这些玻璃,包覆玻璃层的压缩应力是240MPa-约 400MPa〇
[0028] 本文所述的无碱玻璃具有特别低的热膨胀系数。在一些实施方式中,在约 20°C-约300°C的温度范围中平均的CTE小于38Xl〇7°C。在其它实施方式中,在约 20°C-约300°C的温度范围中平均的玻璃的CTE小于约20x10 7°C。当与具有较高CTE的 芯体玻璃配合使用时,本文所述的玻璃在最终层压的玻璃产品的包覆层中提供高水平的 压缩应力。这增加玻璃层压件产品的强度。在层压件的包覆层中使用本文所述的玻璃可获 得至少约l〇〇MPa和在一些实施方式中至少约400MPa的室温压缩应力。
[0029] 无碱玻璃的杨氏模量和剪切模量的数值显著小于其它市售熔合拉制的玻璃 的杨氏模量和剪切模量的数值。在一些实施方式中,杨氏模量小于约78吉帕斯卡 (gigapascals) (GPa),在其它实施方式中,小于约70GPa,在另外的其它实施方式中,小于 约60GPa。较低的弹性模量为这些玻璃提供高水平的固有耐损坏性。
[0030] 在一些实施方式中,这些无碱玻璃的应变点低于800°C。
[0031] 在一些实施方式中,本文所述的玻璃主要由下述组分组成或包含下述组分:约50 摩尔% -约75摩尔%Si02(S卩,50摩尔Si02< 75摩尔% );大于0摩尔%至约20摩 尔%A1203(即,0摩尔%〈ΑΙΑ彡20摩尔% );大于0摩尔%至约35摩尔%B203(即,0 摩尔% <B203彡35摩尔% );大于0摩尔%至约20摩尔%P205(S卩,0摩尔% <P205彡20 摩尔% );最高达约5摩尔%MgO(即,0摩尔MgO彡5摩尔% );最高达约10摩尔% CaO(即,0摩尔CaO彡10摩尔% );最高达约5摩尔%SrO(即,0摩尔SrO彡5 摩尔% );最高达约〇. 5摩尔%Fe203 (BP,0摩尔% <Fe203< 0. 5摩尔% );最高达约0. 1 摩尔%Zr02(S卩,0摩尔%<Zr02<0. 1摩尔%);以及,任选的,至少一种澄清剂例如 Sn02,Ce02,As203,Sb205,Cl,F等。在一些实施方式中,至少一种澄清剂可包含最高达约 0· 7摩尔%Sn02(S卩,0摩尔Sn02< 0· 5摩尔% );最高达约0· 5摩尔%As203(S卩,0摩 尔%彡As203彡0· 5摩尔% );和最高达约0· 5摩尔%Sb203 (S卩,0摩尔%彡Sb203彡0· 5摩 尔% )。
[0032] 在【具体实施方式】中,该玻璃主要由下述组分组成或包含下述组分:约55摩 尔% -约72摩尔%Si02 (S卩,55摩尔%彡Si02< 75摩尔% );大于0摩尔%至约16摩尔% A1203 (即,0摩尔%〈ΑΙΑ彡16摩尔% );约8摩尔% -约35摩尔%B203(即,8摩尔% 彡B203彡35摩尔% );约3摩尔%-约20摩尔%P205 (S卩,3摩尔%彡P205彡20摩尔% ); 最高达约5摩尔%MgO(即,0摩尔%彡MgO彡5摩尔% );最高达约0. 2摩尔%CaO(即,0 摩尔%彡CaO彡0. 2摩尔% );最高达约0. 2摩尔%SrO(即,0摩尔%彡SrO彡0. 2摩 尔% );最高达约〇. 1摩尔%Zr02 (S卩,0摩尔%彡Zr02< 0. 1摩尔% )。玻璃还可包含至 少一种澄清剂例如Sn02,Ce02,As203,Sb205,Cl,F等。在一些实施方式中,至少一种澄清剂 可包含最高达约〇· 2摩尔%Sn02 (即,0摩尔Sn02< 0· 2摩尔% )。
[0033] 在一些实施方式中,在本文所述的玻璃中,MgO、CaO和SrO的总量小于或等于约 5摩尔%,在其它实施方式中,小于或等于约0. 2摩尔%,以及在【具体实施方式】中,玻璃 基本上不含碱土改性剂。
[0034] 这些玻璃的组成和非限制性例子如表la-d所示。表la-d所示的实施例1-20的 性质如表2所示。这些玻璃的氧化物组分的每一种都起着一种作用。氧化硅(Si02)是主 要的形成玻璃的氧化物,并形成用于熔融的玻璃的网络骨架。纯Si02具有低CTE,且不含 碱金属。然而,因为纯Si02的极其高的熔融温度,其与熔合拉制法不兼容。粘度曲线也 过高,因此不能与层压件结构中的任何芯体玻璃相匹配。在一些实施方式中,在本文所述 的玻璃中,SiOj^量是约50摩尔% -约75摩尔%。在其它实施方式中,Si02*度是约55 摩尔% -约72摩尔%。
[0035] 除了氧化硅以外,本文所述的玻璃中包含3种网络形成剂--A1203,B203,和P205 来获得稳定的玻璃形成、低CTE、低杨氏模量、低剪切模量和促进熔融和形成。通过以适当浓 度混合所有这4种网络形成剂,能获得稳定的体相玻璃形成,同时使得对网络改性剂例如 碱金属或碱土金属氧化物(其用于增大CTE和模量)的需求最小化。类似于Si02,Al203对 玻璃网络的刚性做出贡献。氧化铝可以四配位或五配位的形式存在于玻璃中。在一些实施 方式中,本文所述的玻璃包含约2摩尔% -约20摩尔%A1203,以及在【具体实施方式】中, 约2摩尔% -约16摩尔%A1203。
[0036] 氧化硼(B203)也是一种形成玻璃的氧化物,其用来降低粘度并由此改善熔融和形 成玻璃的能力。B203可以3配位或4配位形式存在于玻璃网络中。三配位的B203是用于降 低杨氏模量和剪切模量的最有效的氧化物,由此改善玻璃的固有耐损坏性。因此,本文所 述的玻璃包含B203。在一些实施方式中,玻璃包含最高达约35摩尔%B203,且在其它实施 方式中,包含约8摩尔
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