[发明专利]用于离子交换的铝硅酸盐玻璃

说明书

可用于通过离子交换生产化学强化玻璃板的玻璃组合物。对玻璃组合物进行选择，以同时促进高压缩应力和深的层深度，或者，降低对玻璃进行离子交换以产生预定的压缩应力和层深度所需的时间。

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2012年2月29日提交的美国申请系列第13/408169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

本发明涉及可离子交换玻璃。更具体地，本发明涉及可离子交换玻璃，所述可离子交换玻璃在离子交换后具有处于至少约1GPa的压缩应力的表面层。

离子交换过程用于通过用来自盐浴的较大碱性离子(例如K⁺)替换玻璃中的较小碱性离子(例如Na⁺)，在玻璃表面产生压缩应力，来强化玻璃。由于玻璃通常在张力下失效，所以在表面处产生的压缩应力改善了玻璃强度。从而发现将离子交换玻璃用于各种应用，例如触摸屏装置、手持式电子装置，如交流和娱乐装置、以及建筑和汽车部件等。

当通过离子交换强化时，应该在表面处和离子交换层的深的深度处同时为玻璃提供高压缩应力。难以通过离子交换对钠钙玻璃进行化学强化，因为它们需要长的盐浴处理时间以通过离子交换实现合理的强度。

发明内容

本发明提供了可用于通过离子交换产生化学强化玻璃板的玻璃组合物。对玻璃组合物进行选择，以同时促进高压缩应力和深的层深度，或者，降低对玻璃进行离子交换以产生预定的压缩应力和层深度所需的时间。

因此，本发明一个方面是提供一种碱性铝硅酸盐玻璃。所述碱性铝硅酸盐玻璃包含约14-20摩尔％的Al₂O₃和约12-20摩尔％的选自下组的至少一种碱金属氧化物R₂O：Li₂O、Na₂O、K₂O、Rb₂O和Cs₂O，其中所述碱性铝硅酸盐玻璃是可离子交换的。

本发明的第二方面提供一种碱性铝硅酸盐玻璃。所述碱性铝硅酸盐玻璃包含约55-70摩尔％的SiO₂；约14-20摩尔％的Al₂O₃；0至约10摩尔％的B₂O₃；12至约20摩尔％的R₂O，其中R₂O选自下组：Li₂O、Na₂O、K₂O、Rb₂O和Cs₂O；0至约10摩尔％的MgO；以及0至约10摩尔％的ZnO。所述碱性铝硅酸盐玻璃是离子交换的，并且具有从碱性铝硅酸盐玻璃表面延伸进入到碱性铝硅酸盐玻璃的层深度的压缩层。压缩层处于至少1GPa的压缩应力。

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1是压缩应力与[Al₂O₃]-[R₂O]的关系图；

图2是层深度(DOL)与[Al₂O₃]-[Na₂O]的关系图；

图3是对于50μm的固定的层深度，压缩应力(CS)与[MgO]/([MgO]+[CaO])的比例的关系图；

图4是本文所述硼铝硅酸盐系列玻璃的扩散系数D_Na-K与组成的关系图；

图5是等温扩散和铁氧化还原比的组成依从性关系图；

图6是不含Fe和含Fe的硼铝硅酸盐玻璃的压缩应力(CS)与组成的关系图；