[发明专利]可离子交换的含过渡金属的玻璃

说明书

可离子交换的玻璃，其包括过渡金属氧化物或稀土金属氧化中的至少一种，其组成同时促进具有高压缩应力和深的层深度的表面层，或者减少离子交换时间。

本申请根据35U.S.C.§119要求2012年5月31日提交的美国临时申请系列第61/653,495号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

背景

本发明涉及可离子交换玻璃。具体来说，本发明涉及可离子交换玻璃，其包括过渡金属或稀土金属。

在例如用于便携式或移动电子通讯和娱乐设备的盖板或窗户的应用中，通常通过化学或热方法强化玻璃。

概述

本发明提供可离子交换的玻璃。所述玻璃包括过渡金属氧化物或稀土金属氧化物中的至少一种，其组成同时促进具有高压缩应力和深的层深度的表面层，或者在减少的离子交换时间内进行离子交换以形成给定的压缩应力或层深度。

因此，本发明一个方面是提供一种碱性铝硅酸盐玻璃。碱性铝硅酸盐玻璃是可离子交换的且包括至少50摩尔％SiO₂,Al₂O₃,选自过渡金属氧化物和稀土金属氧化物的至少一种金属氧化物,和至少一种碱金属氧化物R₂O,其中所述至少一种碱金属氧化物包括Na₂O,且其中Al₂O₃(摩尔％)–Na₂O(摩尔％)≤2摩尔％。

本发明的第二方面提供碱性铝硅酸盐玻璃。所述碱性铝硅酸盐玻璃包括至少50摩尔％SiO₂,Al₂O₃,选自过渡金属氧化物和稀土金属氧化物的至少一种金属氧化物,和至少一种碱金属氧化物R₂O,其中所述至少一种碱金属氧化物包括Na₂O,其中Al₂O₃(摩尔％)–Na₂O(摩尔％)≤2摩尔％。所述碱性铝硅酸盐玻璃进行离子交换，且具有受到压缩应力并从所述表面延伸到一个层深度的强化表面和层，其中压缩应力是至少约1GPa，层深度是至少约20μm。

本发明的第三方面是提供制备离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃的方法。所述方法包括提供碱性铝硅酸盐玻璃,所述碱性铝硅酸盐玻璃包括至少50摩尔％SiO₂,Al₂O₃,选自过渡金属氧化物和稀土金属氧化物的至少一种金属氧化物,和至少一种碱金属氧化物R₂O,其中所述碱金属氧化物包括Na₂O,其中Al₂O₃(摩尔％)–Na₂O(摩尔％)≤2摩尔％；以及，对碱性铝硅酸盐玻璃进行离子交换预定的时间，以形成受到至少约1GPa的压缩应力的层,所述层从碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到层深度。

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-f是在离子交换之前和之后测量的本文所述的玻璃的紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)透射光谱图；

图2a-e是用于选自表1a-d的玻璃的钠-钾相互扩散系数的温度依赖性图；

图3a-e是退火样品的层深度随压缩应力变化的图，该退火的样品在410℃下在工业级KNO₃中离子交换4、8、和16小时；

图4是图谱，显示了用Nb₂O₅替代MgO对固定的50μm层深度的压缩应力，以及取得50μm层深度所需时间的影响；