[发明专利]表面和中心区域处于压缩状态的玻璃

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61/417935号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本发明涉及防损坏玻璃及其制造方法。更具体地，本发明涉及中心芯区域处于压缩状态的防损坏玻璃。

有时，通过化学强化或热强化或者通过玻璃层叠来为玻璃提供在受到冲击时防损坏的应力分布。玻璃的表面层通常处于压缩状态，而玻璃的块内部置于拉伸状态下。

发明内容

本发明提供了一种具有工程应力分布的玻璃制品。玻璃的中心或芯区域处于压缩状态，而玻璃的表面或者外部区域处于中性应力或者处于压缩状态。外表面区域和芯区域被处于拉伸状态的中间区域分开。渗透了处于压缩状态的外部区域的瑕疵会扩展进入下方的拉伸中间层，但不会渗透通过玻璃的厚度，因为瑕疵被玻璃的压缩芯区域阻挡或者偏折。该压缩芯区域防止了瑕疵渗透通过玻璃的厚度。该应力分布提供了内部防碎裂能力。

因此，本发明一个方面是提供一种玻璃制品。所述玻璃制品包括：从玻璃表面延伸到层深度的外部区域，其中所述外部区域处于中性应力或者处于第一压缩应力；处于第二压缩应力的芯区域；以及设置在表面区域和芯区域之间的中间区域，其中所述中间区域处于拉伸应力。

本发明的第二方面提供了具有层叠结构的玻璃制品。所述层叠结构包括：从玻璃制品表面延伸到层深度的外部区域，其中所述外部区域处于中性应力或者处于第一压缩应力；处于第二压缩应力的芯区域；以及设置在表面区域和芯区域之间的中间区域，其中所述中间区域处于拉伸应力。

本发明的第三个方面是提供一种制造防裂纹玻璃制品的方法。所述方法包括以下步骤：提供具有芯区域、表面区域以及设置在所述表面区域和芯区域之间的中间区域的玻璃制品；在所述芯区域中产生压缩应力并在所述中间区域中产生拉伸应力，其中所述压缩应力防止或限制了裂纹从中间区域扩展通过芯区域或者使得裂纹的扩展至少部分偏折。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。

附图简要说明

图1a是强化玻璃片的截面示意图；

图1b是图1a所示强化玻璃片的应力分布；

图2a是玻璃制品的截面示意图，该玻璃制品具有处于压缩状态的中心区域、处于拉伸状态的中间区域以及处于压缩状态的外部区域。

图2b是图2a所示强化玻璃片的应力分布的示意图；

图3是具有层叠结构的强化玻璃制品的应力和浓度分布的截面示意图；

图4是通过混合离子交换进行强化的玻璃制品的截面应力分布图；

图5是裂纹延伸进入玻璃制品并在靠近玻璃的中心压缩芯区域偏折的截面显微图；以及

图6是离子交换玻璃样品中的两条维氏压痕的俯视显微图。

发明详述

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中相同或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一（个/种），或者一（个/种）或多（个/种）。

除非另有说明，否则，本文所用术语“碱金属”和“碱金属离子”被认为是等价术语，可互换使用。

从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本发明的具体实施方式的，这些举例说明不是用来限制本发明的说明书或所附权利要求书的。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。