CN117486488A - 一种化学强化玻璃及包含化学强化玻璃的玻璃器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种化学强化玻璃及包含化学强化玻璃的玻璃器件,所述化学强化玻璃满足如下条件:化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于40000MPa/mm,CT_LD/S的比值大于或等于7.5且小于或等于20,从而得到的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能,而且该化学强化玻璃的制备过程中,玻璃向盐浴中释放的锂离子含量较现有锂铝硅玻璃少,不仅有利于提高盐浴的使用寿命,还能保证量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃技术领域,特别是涉及一种化学强化玻璃及包含化学强化玻璃的玻璃器件。
背景技术
近些年来,锂铝硅化学强化玻璃已经广泛用于手机的显示保护盖和手机后盖。随着智能手机的更新迭代,手机厂商对于盖板玻璃的抗跌落性能要求也越来越高,现有的锂铝硅玻璃产品的抗跌落性能还存在不足。面对市场对于抗跌落性能的高要求,有些产品通过进行大量的离子交换,来实现对抗跌落高度的提升,即通过增大离子交换量获得足够的应力水平,以提高抗跌落的高度。但离子交换量大,一方面容易使基材玻璃表层在强化后形成过量的体积变化,造成同批次样品抗跌落高度分布的离散性大,使同批次样品中出现具有低抗跌落高度的概率会增加,进而造成量产的化学强化玻璃所具有的抗跌落性能极不稳定。同时,离子交换量大,也意味着在制备化学强化玻璃的过程中,玻璃向盐浴中释放的锂离子量多,会导致盐浴的使用寿命缩短,进而造成锂铝硅化学强化玻璃的制造成本,尤其是强化成本增加。
因此,开发出一种能够降低制造成本,具有改善的抗跌落性能的化学强化玻璃,并保证量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能,将会极大地提高产品的竞争力。
发明内容
本申请的目的在于提供了一种具有改善的抗跌落性能的化学强化玻璃,并保证了量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能。具体技术方案如下:
本申请的第一方面提供了一种化学强化玻璃,其满足如下条件:化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于40000MPa/mm,CT_LD/S的比值大于或等于7.5且小于或等于20;所述化学强化玻璃包括位于所述化学强化玻璃表面的压缩应力层和位于所述化学强化玻璃内部的张应力层,通过X射线能谱分析仪测试所述化学强化玻璃沿厚度方向的钠元素含量对应的信号强度分布曲线,将所述信号强度分布曲线拟合成平滑曲线,x=x1、x=x2、y=y0与所述平滑曲线所围成的图形的面积为S,x1为所述化学强化玻璃表面对应的测试深度值,x2为压缩应力为零处对应的测试深度值,y0为所述张应力层中钠元素含量在平滑曲线中所对应的强度值。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的表面CS大于或等于900MPa且小于或等于1600MPa,优选大于或等于1000MPa且小于或等于1600MPa。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的压缩应力层深度DOL_0为0.15t~0.22t,t为化学强化玻璃的厚度。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的杨氏模量大于或等于85GPa,优选大于或等于90GPa。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于42000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm,优选大于或等于43000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~18.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 0~10.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:B2O3 0~5.00mol%,优选B2O3 0~3.00mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%、La2O30.10~3.00mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层中的组成满足:La2O3/Y2O3为0.2~1.0;和/或
Al2O3+Li2O≤22.00mol%,优选地,Al2O3+Li2O≤20.00mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:SrO 0~3.00mol%,SrO/(MgO+SrO)≤0.35;和/或K2O 0~3.00mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,SrO/(MgO+SrO)≤0.35。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 1.00~8.00mol%、La2O30.20~1.50mol。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成满足:SiO2 64.00~70.00mol%和/或Li2O 8.00~12.00mol%和/或Na2O4.00~6.00mol%和/或MgO 2.00~7.50mol%和/或La2O3 0.20~1.50mol%。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,基材玻璃的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 1.00~8.00mol%、La2O3 0.20~3.00mol%,La2O3/Y2O3为0.2~1.0。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,基材玻璃的组成包含:SiO2 64.00~70.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 8.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 4.00~6.00mol%、MgO 2.00~7.50mol%、La2O3 0.20~1.50mol%。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,平均抗砂纸跌落高度大于或等于1.60m,优选大于或等于1.70m。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的所述化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,抗砂纸跌落高度的B10值大于或等于1.1m,优选为1.1~2.0m。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的化学强化玻璃抗砂纸跌落高度的B10值相比于平均抗砂纸跌落高度的降幅不超过25%,测试采用的砂纸目数为120目。
本申请的第二方面提供了一种玻璃器件,玻璃器件由上述任一实施方案中的化学强化玻璃制得。
本申请的第三方面提供了一种电子设备,其包括上述任一实施方案中的化学强化玻璃。
在本申请的一些实施方案中,电子设备包括手机、平板电脑、智能穿戴、显示器或电视。其中,智能穿戴包括智能手环、智能手表和智能眼镜等,显示器包括高清显示器、车载显示器、航载显示器等。
上述技术方案中的任一个技术方案具有如下有益效果:
本申请提供一种具有改善的抗跌落性能的化学强化玻璃,该化学强化玻璃在制备时,向盐浴中释放的锂离子含量较现有锂铝硅玻璃少,有利于提高盐浴的使用寿命,降低强化成本。而且离子交换量的降低,有利于减少批次样品抗跌落高度分布的离散性,保证了量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能。
当然,实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为实施例3中化学强化玻璃通过布鲁克EDS-X射线能谱分析仪测试的示意图;
图2为实施例3中化学强化玻璃的钠元素含量对应的信号强度分布曲线;
图3为图2中信号强度分布曲线经拟合得到的平滑曲线;
图4为析晶上限温度测试中长条石英槽的温度分布示意图;
图5为析晶上限温度测试后长条石英槽中样品图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
术语解释
化学强化玻璃:是经过高温离子交换工艺处理后的强化玻璃。在高温盐浴中离子半径大的碱金属离子取代玻璃中的离子半径小的碱金属离子从而产生交换离子体积差,在基材玻璃的表层由表到里产生从高到低的压应力,阻碍和延缓玻璃微裂纹的扩展,达到提高玻璃机械强度的目的。
基材玻璃:是未被强化处理的玻璃基体材料。
表面CS:表面压应力/表面压缩应力,玻璃经过化学强化后,表面半径较小的碱金属离子被替换为半径较大的碱金属离子,由于半径较大的碱金属离子的挤塞效应,玻璃表面因此产生压应力。由日本折原(Orihara)的应力仪FSM-6000测得。
DOL_0:压缩应力层深度,也称压应力层深度,指玻璃任一表面到靠近该表面的压应力为零的位置的距离。由日本折原(Orihara)的应力仪SLP-2000测得。
CT_LD:张应力线密度,将强化玻璃张应力曲线的定积分与强化玻璃厚度的比值记为张应力线密度。基材玻璃被置于盐浴中进行离子交换形成强化层(压缩应力层/压应力层),离子交换过程中,玻璃内部形成一张应力层,所述张应力层具有与化学强化玻璃的上表面相距一定间隔的上边界和一与化学强化玻璃的下表面相距一定间隔的下边界,将以所述张应力层内的同时垂直于所述上边界和所述下边界且上、下端点分别落在所述上边界和所述下边界上的线段上的某一点处的张应力大小为Y轴、相应点距离所述上边界的距离为X轴所绘制的曲线记为张应力曲线,将所述张应力曲线的定积分与强化玻璃厚度的比值记为张应力线密度。也即是由SLP-2000应力仪所测强化玻璃的张应力之和与玻璃厚度的比值。
CT_LDmax:基材玻璃在特定盐浴条件下进行离子交换化学强化,能够获得的最大张应力线密度(CT_LD)值,即为基材玻璃在该盐浴条件下能够获得的张应力线密度最大值CT_LDmax。这一数据可以表征出基材玻璃的可强化性能/可离子交换性能。
在化学强化过程中,随着强化时间的增加,基材玻璃所获得的张应力线密度(CT_LD)值会呈现先增加后降低的趋势,通过持续监控强化过程中玻璃内部张应力线密度的变化情况,即可确定在特定盐浴条件下,其能够强化获得的张应力线密度最大值CT_LDmax。
本申请发明人经过研究发现,现有的锂铝硅化学强化玻璃在进行化学强化处理时,往往需要进行大量的钠离子和锂离子的交换,通过向基材玻璃中引入大量的钠离子,才能达到高的应力水平,或者会因为过度强化,向玻璃中引入大量的钠离子。而钠离子和锂离子的交换量大,容易使玻璃表层形成过量的体积变化,而在玻璃内部体积变化较小的情况下,容易导致玻璃表面原本存在的微裂纹扩大,造成量产的化学强化玻璃的抗跌落高度分布的离散性大,使同批次样品中出现具有低抗跌落高度的概率增加,进而导致量产的化学强化玻璃所具有的抗跌落性能极不稳定,影响最终产品的使用体验感。同时,通过大量的钠锂交换来达到高的应力水平,还会造成析出到盐浴中的锂离子量偏多,导致盐浴寿命降低,使得量产的生产成本提高。
基于上述问题,本申请提供了一种化学强化玻璃,以及包含该化学强化玻璃的玻璃器件和电子设备。在本申请中,离子交换应力效应是指基材玻璃在化学强化处理过程中,进行离子交换时,交换相同数量离子所产生的应力效果,不同玻璃结构不同,离子交换应力效应也不同。通常来说,离子交换应力效应越高,获得高水平应力时,所需要的离子交换量就越少。
本申请的第一方面提供了一种化学强化玻璃,其满足如下条件:化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于40000MPa/mm,优选张应力线密度CT_LD大于或等于42000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm,进一步优选张应力线密度CT_LD大于或等于43000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm;CT_LD/S的值大于或等于7.5且小于或等于20;所述化学强化玻璃包括位于所述化学强化玻璃表面的压缩应力层和位于所述化学强化玻璃内部的张应力层,通过X射线能谱分析仪测试所述化学强化玻璃沿厚度方向的钠元素含量对应的信号强度分布曲线,将所述信号强度分布曲线拟合成平滑曲线,x=x1、x=x2、y=y0与所述平滑曲线所围成的图形的面积为S,x1为所述化学强化玻璃表面对应的测试深度值,x2为压缩应力为零处对应的测试深度值,y0为所述张应力层中钠元素含量在平滑曲线中所对应的强度值。
本申请通过控制化学强化玻璃满足特定的应力设计要求,即张应力线密度CT_LD和CT_LD/S的值在上述范围内,例如,张应力线密度CT_LD可以为40000MPa/mm、42000MPa/mm、43000MPa/mm、45000MPa/mm、50000MPa/mm、55000MPa/mm、60000MPa/mm、65000MPa/mm、70000MPa/mm或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,CT_LD/S的比值可以为7.5、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,得到的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能。其中,S的范围可以为3000~6500。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的表面CS大于或等于900MPa且小于或等于1600MPa,优选大于或等于1000MPa且小于或等于1600MPa。例如,化学强化玻璃的表面CS可以为900MPa、950MPa、1000MPa、1050MPa、1100MPa、1150MPa、1200MPa、1250MPa、1300MPa、1350MPa、1400MPa、1450MPa、1500MPa、1550MPa、1600MPa或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,说明采用本申请提供的化学强化玻璃则具有优异的抗划伤性能、抗变形能力等。
本申请通过控制化学强化玻璃满足特定的应力设计要求,即控制应力特征满足:张应力线密度CT_LD大于或等于40000MPa/mm,CT_LD/S大于或等于7.5且小于或等于20,可以在确保化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能的同时,降低强化成本,改善同批次化学强化玻璃的抗跌落高度分布的离散性。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的压缩应力层深度DOL_0为0.15t~0.22t,t为化学强化玻璃的厚度。例如,压缩应力层深度DOL_0可以为0.15t、0.16t、0.17t、0.18t、0.19t、0.20t、0.21t、0.22t为其间任意两个数值组成的范围。化学强化前后,玻璃的厚度变化非常小,几乎可以忽略不计。压缩应力层深度DOL_0采用SLP-2000应力仪测试获得。压缩应力层深度DOL_0在上述范围内时,压缩应力层足够深,当玻璃与尖锐物体接触,该压缩应力层能够更好地阻碍产生的裂纹进入张应力层,从而有利于提高抗跌落性能。其中,基材玻璃的厚度t可以根据所需的化学强化玻璃的厚度进行选择,本申请对此不做限定。示例性地,基材玻璃的厚度可以为0.4~2.0mm。
在本申请的一些实施方案中,化学强化玻璃的杨氏模量大于或等于85GPa,优选大于或等于90GPa。例如,化学强化玻璃的杨氏模量可以为85GPa、86GPa、87GPa、88GPa、89GPa、90GPa、95GPa、100GPa或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值。说明本申请提供的化学强化玻璃具有较高的杨氏模量。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~18.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O30~10.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%。
在化学强化时,盐浴中半径大的离子与玻璃中半径小的离子进行交换,进而在玻璃表面形成压缩应力层,并在玻璃内部形成张应力层。相较于强化前的基材玻璃而言,离子交换的发生会导致压缩应力层的组成发生变化,由于离子交换深度通常小于等于压缩应力层厚度,故玻璃内部张应力层的组成不会发生变化,即张应力层的组成与强化前的基材玻璃组成相同。
在本申请的一些实施方案中,SiO2的含量可以为60.00mol%、61.00mol%、62.00mol%、63.00mol%、64.00mol%、65.00mol%、66.00mol%、67.00mol%、68.00mol%、69.00mol%、70.00mol%、71.00mol%、72.00mol%、73.00mol%、74.00mol%、75.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请的一些实施方案中,Al2O3的含量可以为8.00mol%、9.00mol%、10.00mol%、11.00mol%、12.00mol%、13.00mol%、14.00mol%、15.00mol%、16.00mol%、17.00mol%、18.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请的一些实施方案中,Li2O的含量可以为7.00mol%、7.50mol%、8.00mol%、8.50mol%、9.00mol%、9.50mol%、10.00mol%、10.50mol%、11.00mol%、11.50mol%、12.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请的一些实施方案中,Y2O3的含量可以为0mol%、1.00mol%、2.00mol%、3.00mol%、4.00mol%、5.00mol%、6.00mol%、7.00mol%、8.00mol%、9.00mol%、10.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请的一些实施方案中,Na2O的含量可以为2.00mol%、3.00mol%、4.00mol%、5.00mol%、6.00mol%、7.00mol%、8.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请的一些实施方案中,MgO的含量可以为0mol%、1.00mol%、2.00mol%、3.00mol%、4.00mol%、5.00mol%、6.00mol%、7.00mol%、7.50mol%、8.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;应理解的是,在实施方案中,任意上述范围可以与任意其他范围相结合。
在本申请优选的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:B2O3 0~5.00mol%,优选B2O3 0~3.00mol%。B2O3的加入有利于降低玻璃的熔融温度、提高化学强化处理过程中钠离子和锂离子的交换速度,但含量过高会影响化学强化玻璃的本征结构,因此,控制B2O3的含量在上述范围内,例如,B2O3的含量为0.00mol%、0.50mol%、1.00mol%、1.50mol%、2.00mol%、2.50mol%、3.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值。
目前生产强化玻璃所对应的基材玻璃,可以采用但不限于以下制备方法:溢流法、浮法、压延法。其中,浮法工艺相对于其它方法具有产量大、成片尺寸大、成本低等优点。但是本申请发明人研究发现,现有的能实现高应力水平和高机械性能的锂铝硅化学强化玻璃普遍不适合采用浮法工艺量产,因为其基材玻璃中铝含量太高,会导致玻璃融化温度升高,使料性变短,进而导致玻璃液在800℃~1200℃之间粘度下降幅度增大。同时铝和锂为析出锂辉石晶体的主要成分之一,铝和/或锂含量太高会提高玻璃的析晶上限温度,玻璃会在浮法制备过程中,产生析晶缺陷,甚至失透,因而无法采用浮法工艺进行生产。因此,一般浮法量产的基材玻璃,以氧化物的摩尔百分比表示,其中Al2O3和Li2O的含量均不超过12mol%。但是Al2O3含量的降低不利于提高单位离子交换产生的应力效应,Li2O含量的降低不利于提高钠离子-锂离子的交换量,进而不利于提高深层压应力和杨氏模量。正是由于浮法工艺的限制,适合浮法量产的基材玻璃中Al2O3和Li2O的含量有限,导致现有浮法量产的基材玻璃经化学强化能够获得的张应力线密度最大值CT_LDmax、表面压应力最大值CSmax,相较于现有能制备出具有高应力水平和高机械性能化学强化玻璃的基材玻璃更低。也即,现有采用浮法工艺生产的基材玻璃制得的化学强化玻璃的机械强度相对较低,进而导致由该化学强化玻璃制得的产品(例如手机盖板、航空玻璃、汽车玻璃等)的机械强度相对较低,无法满足实际需求。
基于上述问题,本申请通过优化配方,使得能够满足本申请性能要求的化学强化玻璃所对应的基材玻璃也可以采用浮法工艺进行量产。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%、La2O30.10~3.00mol%。例如,SiO2的含量可以为60.00mol%、61.00mol%、62.00mol%、63.00mol%、64.00mol%、65.00mol%、66.00mol%、67.00mol%、68.00mol%、69.00mol%、70.00mol%、71.00mol%、72.00mol%、73.00mol%、74.00mol%、75.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;Al2O3的含量可以为8.00mol%、8.50mol%、9.00mol%、9.50mol%、10.00mol%、10.50mol%、11.00mol%、11.50mol%、12.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;Li2O的含量可以为7.00mol%、7.50mol%、8.00mol%、8.50mol%、9.00mol%、9.50mol%、10.00mol%、10.50mol%、11.00mol%、11.50mol%、12.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;Y2O3的含量可以为1.00mol%、1.25mol%、1.50mol%、1.75mol%、2.00mol%、2.25mol%、2.50mol%、2.75mol%、3.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;Na2O的含量可以为2.00mol%、3.00mol%、4.00mol%、5.00mol%、6.00mol%、7.00mol%、8.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;MgO的含量可以为0mol%、1.00mol%、2.00mol%、3.00mol%、4.00mol%、5.00mol%、6.00mol%、7.00mol%、8.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值;La2O3的含量可以为0.10mol%、0.20mol%、0.50mol%、0.75mol%、1.00mol%、1.25mol%、1.50mol%、1.75mol%、2.00mol%、2.25mol%、2.50mol%、2.75mol%、3.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值。
SiO2和Al2O3是构成玻璃网络结构的主要成分,两者的加入有利于提高玻璃的本征强度。SiO2还能够提高玻璃的耐酸性,减少玻璃划伤;Al2O3还可以提高离子交换产生的应力效应。但过多的Al2O3会提高熔化难度,同时提高析晶上限温度,过多的SiO2也会提高熔化难度。
Y2O3在玻璃内部能够促使玻璃网络结构发生变化,其所形成的Si-O-Y键使玻璃中孤立岛状网络结构重新连接,可改善玻璃结构,使玻璃网络稳定性增加,进而会提升钠-锂交换产生的单位应力,提高离子交换所带来的应力效应。并且由于Y的相对原子质量较大,半径也比较大,其在玻璃网络中存在高场强,会对内部的游离碱金属、碱土金属存在聚集作用,对网络结构存在收紧趋势,进而使玻璃整体结构排列紧凑,致密化程度高,能够提升玻璃的原子堆积密度。因此,Y2O3的存在还能够降低玻璃退火后的结构松弛程度,同时还能够提高玻璃的维氏硬度,提高抗划伤能力。但Y2O3过多,会导致玻璃析晶上限的提高,还会因造成玻璃的结构过于致密,影响离子交换的进行,会影响离子交换速率和离子交换深度。
碱金属是参与离子交换的主要成分,Na离子是形成表面高压缩应力的关键交换离子,Li离子是形成深层压缩应力的关键交换离子。但由于碱金属氧化物在玻璃内部为游离状态,其多余的氧离子会断开桥氧,破坏玻璃的网络结构,降低玻璃本征强度。并且由于Li2O是锂铝硅析晶的主要成分,其过多会提高玻璃的析晶上限,造成生产困难。而Na2O的增加虽然可提高CS,降低锂铝硅玻璃的析晶倾向,降低析晶上限温度,但是过多则会阻碍钠-锂交换,从而降低深层应力,影响玻璃的抗跌落性能。K2O的增加,可以降低析晶上限温度,但过量K离子会阻碍离子交换速率,尤其是钾-钠离子交换。因此,方案中各碱金属氧化物的含量均需要严格控制。
氧化镁(MgO)作为网络中间体存在,其具有降低玻璃高温粘度的作用,还可以增加玻璃杨氏模量。由于镁离子的半径小,其在玻璃网络结构中填充密度大,对于提升杨氏模量的作用较大,也是由于镁离子的半径小,其属于碱土金属氧化物中对离子交换的阻碍作用最小的,但是过量的氧化镁(MgO)还是会阻碍离子交换的进行。
La2O3的加入,可以使得仅含有Y2O3的锂铝硅玻璃配方的析晶倾向降低,以获得更低的析晶上限温度,并且La2O3可以使得玻璃内致密性和本征强度进一步增加,但La2O3过多时,会影响单位交换量产生的应力效应。
通过优化配方,使得制备本申请化学强化玻璃对应的基材玻璃的析晶温度小于或等于1200℃且在制备过程中玻璃液具有合适的粘度,从而可以采用浮法工艺进行制备。而且该基材玻璃具有较高的离子交换应力效应,在化学强化制备化学强化玻璃的过程中,在较低钠锂交换量的情况下,就能够达到高的应力效应,制得的化学强化玻璃具有优异的机械强度。同时,由于该基材玻璃具有高的离子交换应力效应,在采用盐浴进行化学强化时,玻璃向盐浴中释放的锂离子含量较现有锂铝硅玻璃少,有利于提高盐浴的使用寿命。而且离子交换量的降低,有利于减少批次样品抗跌落高度分布的离散性,确保量产的化学强化玻璃强度性能稳定。上述化学强化处理过程也即基材玻璃在盐浴中进行离子交换的过程。可以理解的是,本申请强化玻璃对应的基材玻璃也可以采用本领域已知的上述其它制备方法。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层中的组成满足La2O3/Y2O3为0.2~1.0。Y2O3有利于提高基材玻璃在进行离子交换时,所产生的应力效应,La2O3的加入,可以使得仅含有Y2O3的锂铝硅玻璃配方的析晶倾向降低,以获得更低的析晶上限温度,并且La2O3可以使得玻璃内致密性和本征强度进一步增加,但La2O3过多时,会影响单位交换量产生的应力效应。通过控制La2O3/Y2O3的比值在上述范围内,例如,La2O3/Y2O3可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,能够在降低基材玻璃的析晶上限温度的同时,保证基材玻璃的杨氏模量和应力效应满足要求,从而有利于进行浮法生产且有利于获得具有较高杨氏模量的基材玻璃。
在本申请优选的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层中的组成满足:Al2O3+Li2O≤22.00mol%,优选地,Al2O3+Li2O≤20.00mol%。Al2O3和Li2O为析出锂辉石晶体的主要成分,通过调控Al2O3和Li2O的含量在上述范围内,例如,Al2O3+Li2O可以为16.00mol%、17.00mol%、18.00mol%、19.00mol%、20.00mol%、21.00mol%、22.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,能够有效改善在制备过程中出现的析晶现象,避免影响化学强化玻璃的机械强度,同时还能保证玻璃液具有较长的料性,从而能够更好地适用于浮法工艺。
在本申请优选的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层中的组成满足:La2O3/Y2O3为0.2~1.0,Al2O3+Li2O≤22.00mol%,优选地,Al2O3+Li2O≤20.00mol%。能够通过浮法工艺制备化学强化玻璃对应的基材玻璃,且得到的基材玻璃具有良好的机械强度,化学强化玻璃具有良好的抗跌落性能。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:SrO 0~3.00mol%。SrO的加入有利于降低析晶时的析晶速度,进一步避免析晶现象的发生,通过调控SrO的含量在上述范围内,例如,SrO的含量可以为0.00mol%、0.50mol%、1.00mol%、1.50%、2.00mol%、2.50mol%、3.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,有利于进一步避免析晶现象的发生。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,MgO和SrO的含量满足SrO/(MgO+SrO)≤0.35,优选为0.05≤SrO/(MgO+SrO)≤0.35。通过调控SrO/(MgO+SrO)的值在上述范围内,例如,SrO/(MgO+SrO)的值可以为0.05、0.09、0.12、0.15、0.18、0.2、0.22、0.25、0.28、0.30、0.35或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,有利于保证基材玻璃进行化学强化处理过程中的离子交换速度,避免强化时间过长。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:K2O 0~3.00mol%,优选地,K2O 1.00~3.00mol%,更优选地,K2O 1.00~2.00mol%。K2O的加入有利于降低析晶上限温度,但含量过高会影响离子交换应力效应,通过调控K2O的含量在上述范围内,例如,K2O的含量可以为0.00mol%、0.50.00mol%、1.00mol%、1.50mol%、2.00mol%、2.50mol%、3.00mol%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,有利于降低析晶上限温度,同时保证离子交换应力效应满足要求。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成还包含:SrO 0~3.00mol%,K2O 0~3.00mol%。能够通过浮法工艺制备化学强化玻璃对应的基材玻璃,且得到的基材玻璃具有良好的机械强度,化学强化玻璃具有良好的抗跌落性能。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成满足:SiO2 64.00~70.00mol%和/或Li2O 8.00~12.00mol%和/或Na2O4.00~6.00mol%和/或MgO 2.00~7.50mol%和/或La2O3 0.20~1.50mol%。也即,所述化学强化玻璃张应力层的组成满足SiO2 64.00~70.00mol%、Li2O 8.00~12.00mol%、Na2O4.00~6.00mol%、MgO2.00~7.50mol%、La2O3 0.20~1.50mol%中的至少一者。通过进一步优化玻璃配方,不仅能够更好地满足浮法量产的要求,有效避免析晶现象的发生、提高盐浴的使用寿命,同时有利于获得具有更高机械强度的化学强化玻璃。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 1.00~8.00mol%、La2O30.20~3.00mol%,La2O3/Y2O3为0.2~1.0。
在本申请的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 64.00~70.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O 8.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 4.00~6.00mol%、MgO 2.00~7.50mol%、La2O30.20~1.50mol%。
在本申请优选的一些实施方案中,以氧化物的摩尔百分比表示,化学强化玻璃张应力层的组成满足:La2O3/Y2O3为0.2~1.0,Al2O3+Li2O≤22.00mol%。能够通过浮法工艺制备化学强化玻璃对应的基材玻璃,且得到的基材玻璃具有良好的机械强度,化学强化玻璃具有良好的抗跌落性能。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,平均抗砂纸跌落高度大于或等于1.60m,优选大于或等于1.70m。例如,平均抗砂纸跌落高度可以为1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,说明本申请提供的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的所述化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,抗砂纸跌落高度的B10值大于或等于1.1m,优选为1.1~2.0m。例如,抗砂纸跌落高度的B10值可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,说明本申请提供的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能。
在本申请的一些实施方案中,0.7mm厚的化学强化玻璃抗砂纸跌落高度的B10值相比于平均抗砂纸跌落高度的降幅不超过25%,测试采用的砂纸目数为120目。其中,B10是指同批次化学强化玻璃在该高度下跌落,预期将会有10%的化学强化玻璃将会发生故障或者失效,可以用于评价化学强化玻璃的抗跌落高度分布的离散性。例如,0.7mm厚的化学强化玻璃抗砂纸跌落高度的B10值相比于平均抗砂纸跌落高度H0的降幅Y可以为0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%或以上述任意两个数值为端点构成的数值范围内的数值,从而说明本申请提供的化学强化玻璃的抗跌落高度分布的离散性小,保证了量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能。其中,Y=(H0-B10)/H0×100%。
本申请的第二方面提供了一种玻璃器件,玻璃器件由上述任一实施方案中的化学强化玻璃制得。例如,玻璃器件可以包括但不限于手机显示保护盖板、手机电池后盖板,笔记本屏幕保护盖板、汽车中控玻璃盖板等。本申请提供的化学强化玻璃具有良好的抗跌落性能,从而本申请提供的玻璃器件也具有良好的抗跌落性能。
本申请的第三方面提供了一种电子设备,其包括上述任一实施方案中的化学强化玻璃。例如,电子设备包括手机、平板电脑、或其他电子终端,其他电子终端可以包括但不限于智能穿戴(例如电子手表、智能手环、智能手表、智能眼镜等)、显示器(例如高清显示器、车载显示器、航载显示器等)、电视等。示例性地,电子设备可以包括外壳以及部分位于所述外壳内的电子组件,外壳包括前表面、后表面和侧表面,电子组件包括显示器件,该显示器件位于外壳的前表面处或者毗邻前表面,本申请提供的化学强化玻璃可以应用于外壳的前表面或/和后表面或/和侧表面;优选地,电子设备还可以包括覆盖于外壳的前表面处或位于显示器件上的覆盖制品,本申请提供的化学强化玻璃可以应用于覆盖制品。
测试方法:
1.张应力线密度CT_LD的测试
由SLP-2000应力仪测试的应力参数计算所得,张应力线密度CT_LD是由SLP-2000应力仪所测化学强化玻璃的张应力之和与玻璃厚度的比值。
2.S的计算
以下以实施例3进行说明,其余实施例同理计算。
通过布鲁克EDS-X射线能谱分析仪扫描实施例3中化学强化玻璃的断面,放大倍数为250倍,射线强度HV为10.0KeV,扫描范围300μm。如图1所示,为了减少偏差和准确测试到化学强化玻璃的表面位置,开始测试位置为化学强化玻璃表面上十几微米,图1中箭头所示方向为测试扫描方向,起始扫描位置到化学强化玻璃表面的距离为14.4μm。这样在0~300μm测试图中就会形成强度从低到高,然后再缓慢下降的趋势。在处理数据时候,排除前面从低到高的无效数据,得到如图2所示的钠元素含量对应的信号强度分布曲线。然后通过专业数据绘图软件(如SciDAVis等)中的allometric函数拟合得到如图3所示的平滑曲线。从图中可以看出,随着深度增加,钠元素含量对应的信号强度逐渐下降,下降速度逐渐变慢,最后趋于张应力层中的钠元素含量对应的信号强度,该含量在图3中对应的信号强度为y0,在图3中y0=94.8;另外,图3中x1~x2为压缩应力层对应的厚度范围,x1为化学强化玻璃表面对应的测试深度,x2为压缩应力为零处对应的测试深度值,在图3中x1=14.4,x2=149.4。图3中x=x1、x=x2、y=y0与平滑曲线所围成的图形的面积为S,该图形面积可以通过专业数据绘图软件(如SciDAVis等)计算得到。
3.应力参数的测试
表面CS、钾钠应力交换深度的测试条件:使用日本折原的应力仪FSM-6000进行测试,光源波长为596nm。开始测试之前,先将待测样品的厚度、折射率、光弹性系数填入参数表中,再进行测试,以获得待测样品的应力参数数值。
DOL_0、CT_LD的测试条件:使用日本折原的应力仪SLP-2000进行测试,光源波长为518nm。开始测试之前,先将待测样品的厚度、折射率、光弹性系数填入参数表中,调整曝光时间为5000usec,再进行测试,以获得待测样品的应力参数数值。
其中不同成分的玻璃,其折射率和光弹性系数是不一样的,本发明中折射率通过阿贝折射仪进行测试,光弹性系数通过UNIPT ABR-10A双频激光应力仪测试测试。
使用应力仪测试化学强化玻璃样品的应力参数时,需要先在相应应力仪上滴上其专用折射液,然后将化学强化玻璃制品擦拭干净,置于测试通路上,并按上述测试条件进行仪器设置,再进行测试,以获得化学强化玻璃的应力参数数值。其中,SLP-2000用的折射液的折射率是1.51,FSM-6000采用的折射液的折射率为1.72。
4.杨氏模量的测试
将各实施例制备过程中制得的基材玻璃(25mm×85mm×2.5mm)置于测试仪器(厂商:凯戈纳斯仪器商贸有限公司,型号MK7)上,然后用尖端部进行震动,通过放置在上端的接收器获得超声波振传播结果,然后通过仪器获得杨氏模量。表1配方1~配方9对应的基材玻璃的杨氏模量依次为84GPa、88GPa、89GPa、91GPa、90GPa、89GPa、89GPa、90GPa、89GPa,基材玻璃经强化后,其杨氏模量会进一步增大,从而得到的化学强化玻璃的杨氏模量均大于或等于85GPa。
5.盐浴中释放的锂离子量的测试
用岛津精密天平测试基材玻璃(长宽厚为50mm×50mm×0.7mm)的质量,记为m1,天平的精度为万分之一克,天平型号为AUW120D。
在450℃的100wt%NaNO3盐浴中进行离子交换t小时后取出基材玻璃,用去离子水清洗干净后,再测试其质量为m2。其中,t小时为获得张应力线密度最大值CT_LDmax时的处理时间,该处理时间可以根据上述张应力线密度最大值CT_LDmax的测试得到。
离子交换前后的基材玻璃的质量增量△w即为钠离子交换锂离子所带来的质量增量,△w=m2-m1,单位为mg。另外,钠离子和锂离子为等摩尔交换,因此△w=MNa×n-MLi×n,从而n=△w/(MNa-MLi),盐浴中释放的锂离子量=MLi×n。其中,MNa为钠的相对原子质量23,MLi为锂的相对原子质量7,n为钠离子或锂离子交换的摩尔数。经过计算可知,获得张应力线密度最大值CT_LDmax时,0.7mm厚基材玻璃向盐浴中释放的锂离子量=MLi×△w/(MNa-MLi)。
6.析晶上限温度的测试
将基材玻璃敲碎至2mm~5mm尺寸的小块,然后放入长条石英槽中并铺满。
将型号为JKZC-XJY01的梯度炉设定温度区间,如1050℃~1225℃的温度区间,每段温度区间由高到低取至少6个温度点。
待梯度炉达到预设温度区间后,将放有样品的长条石英槽放入梯度炉中,使6个温度点分别对应到长条石英槽中6处位置的玻璃样品,参考图4。将长条石英槽置于梯度炉内恒温保温60~70min后,将长条石英槽取出。
观察长条石英槽中不同位置的玻璃样品情况,如果玻璃样品出现失透、发雾,则判定该处玻璃样品析晶,如果玻璃样品完全透明,则判定该处玻璃样品未析晶。参考图5,图5的长条石英槽中,靠上区域为完全透明样品,靠下区域为失透样品,完全透明样品和失透样品之间存在部分发雾样品。观察时,可借助工具,比如放大镜、显微镜等。
析晶上限温度的确定:析晶上限温度范围在完全透明样品对应的温度点与相邻的失透或发雾样品对应温度点之间,取两温度点的平均值作为析晶上限温度。
如果在梯度炉设定的温度区间内,长条石英槽内的玻璃样品全部析晶,则重新设定梯度炉温度区间的上限温度,进行玻璃样品析晶上限温度的测定。如果在梯度炉设定的温度区间内,长条石英槽内的玻璃样品全部不析晶,则重新设定梯度炉温度区间的下限温度,进行玻璃样品析晶上限温度的测定。
7.抗跌落高度测试和B10的计算
平均抗砂纸跌落高度:多片玻璃样品所测得的抗砂纸跌落高度之和除以所测样品数量所得的值,用于表征玻璃抗接触面开裂性能。
每批次取至少10片样品进行测试,平均抗砂纸跌落高度
其中,n为每批次测试的玻璃样片数量,hi为单一样片测试的抗砂纸跌落高度。
其中,样品抗砂纸跌落高度的测试方法为:
步骤1:将长宽厚为158.8mm×72.8mm×0.7mm的待测试玻璃样品贴于200g的模型机正面;
步骤2:将该模型机置于绿图LT-SKDL-CD型跌落机上,使玻璃样品面向砂纸,并以一定跌落高度冲击下落,冲击位于该模型机正下方的120目砂纸,模拟正常手机跌落姿态。
若玻璃样品未出现破碎,模型机的跌落高度以一定规律提升。比如跌落高度从0.4m开始,对样品进行一次跌落冲击,如未破碎每次提高0.1m高度再次跌落,直至玻璃样品破碎。
步骤3:将玻璃样品破碎时的上一次跌落高度记为抗砂纸跌落高度,比如破碎时的跌落高度为0.5m,则样品的抗砂纸跌落高度为0.4m。
抗砂纸跌落高度的B10:这是韦伯分布(Weibull distribution)计算出来的统计值,是针对多片样品测试所得的抗砂纸跌落高度数据进行的统计学分析,计算时考虑了样品抗砂纸跌落高度分布的离散性。本申请B10具体含义是指失效比例为10%的化学强化玻璃样品所对应的抗砂纸跌落高度,可以用于评价某款化学强化玻璃抗跌落能力。
抗砂纸跌落高度的B10的计算:
取m片化学强化玻璃测得的抗砂纸跌落高度,依次记为N1~Nm。然后设定PERCENTILE函数的参数K值为0.1,通过该函数计算N1~Nm数据所得的结果,记为抗砂纸跌落高度的B10值。
实施例1
按照表1中的配方1料方设计转换成玻璃生产原料配方进行配料,总质量1600g,并加入0.4wt%(以配方1总质量为基准)的澄清剂氯化钠,将其放入铂金坩埚中,在高温熔炼炉加热至1650℃融化10h,然后倒入成型磨具中冷却成型,冷却至800℃后,放入退火炉中,于560℃进行退火2000min,然后在300min降温至500℃,保温300min,然后按照此降温方式依次降温至400℃、300℃、200℃,实现梯度缓慢降温,然后随炉冷却至室温,得到玻璃样品砖。
然后对于玻璃样品砖进行多线切割、数控车床加工(CNC)、减薄、抛光,得到基材玻璃,基材玻璃的厚度为0.7mm。
再将基材玻璃先在420℃的100wt%NaNO3盐浴中处理3h,然后再在420℃的100wt%KNO3盐浴中处理1h,即可得到化学强化玻璃,化学强化玻璃的厚度t为0.7mm。
实施例2~实施例9
除了将配方1依次替换为表1中的配方2~配方9以外,其余与实施例1相同。
对比例1~对比例6
除了按照表2调整强化工艺和配方以外,其余与实施例1相同。
各实施例和对比例的参数详见表2、性能测试结果详见表3。
表1
注:表1中各物质的含量为摩尔百分含量,“/”表示不存在对应的物质。
表2
注:表2中的“/”表示不存在对应的参数。以实施例1为例,表2中“420℃*100wt%NaNO3*3h420℃*100wt%KNO3*1h”是指将基材玻璃先在420℃的100wt%NaNO3盐浴中处理3h,然后再在420℃的100wt%KNO3盐浴中处理1h得到化学强化玻璃,其它实施例和对比例依次类推理解。
表3
参考表3,从实施例1~实施例9、对比例1~对比例4可以看出,本申请的化学强化玻璃相比于对比例具有更高的平均抗砂纸跌落高度、抗砂纸跌落高度的B10值,以及更低的降幅Y,从而本申请提供的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能,且抗跌落高度分布的离散性小。从实施例1~实施例9、对比例5和对比例6可以看出,对比例5和对比例6经过过度强化处理,虽然具有较高的平均抗砂纸跌落高度,但降幅Y显著高于本申请实施例,说明其同批次样品抗跌落高度分布的离散性大,进而造成量产的化学强化玻璃所具有的抗跌落性能极不稳定。此外,从表3中还可以看出,实施例的表面CS和压缩应力层深度DOL_0与对比例相当,或优于对比例,说明本申请的化学强化玻璃能够达到现有技术中的机械强度或机械强度进一步增加,更为重要的是,实施例中化学强化玻璃的抗跌落高度分布的离散性小,能够保证量产的化学强化玻璃具有较稳定的抗跌落性能。
实施例3~实施例6、实施例8和实施例9的化学强化玻璃对应的基材玻璃的析晶上限温度小于1200℃,能够采用浮法工艺生产,制得的化学强化玻璃具有优异的抗跌落性能,同时盐浴中释放的锂离子量较低,有利于提高盐浴的使用寿命,进而降低量产的生产成本。虽然对比例1~对比例3、对比例6的化学强化玻璃对应的基材玻璃的析晶上限温度也小于1200℃,但其降幅Y高于实施例,也即,这些对比例虽然也可以采用浮法工艺生产,但本申请得到的化学强化玻璃的抗跌落性能和抗跌落高度分布的离散性明显优于这些对比例。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本申请的保护范围内。
Claims (18)
1.一种化学强化玻璃,其中,所述化学强化玻璃满足如下条件:
所述化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于40000MPa/mm,CT_LD/S的比值大于或等于7.5且小于或等于20;
所述化学强化玻璃包括位于所述化学强化玻璃表面的压缩应力层和位于所述化学强化玻璃内部的张应力层,通过X射线能谱分析仪测试所述化学强化玻璃沿厚度方向的钠元素含量对应的信号强度分布曲线,将所述信号强度分布曲线拟合成平滑曲线,x=x1、x=x2、y=y0与所述平滑曲线所围成的图形的面积为S,x1为所述化学强化玻璃表面对应的测试深度值,x2为压缩应力为零处对应的测试深度值,y0为所述张应力层中钠元素含量在平滑曲线中所对应的强度值。
2.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,所述化学强化玻璃的表面CS大于或等于900MPa且小于或等于1600MPa,优选大于或等于1000MPa且小于或等于1600MPa。
3.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,所述化学强化玻璃的压缩应力层深度DOL_0为0.15t~0.22t,t为所述强化玻璃的厚度。
4.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,所述化学强化玻璃的杨氏模量大于或等于85GPa,优选大于或等于90GPa。
5.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,所述化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD大于或等于42000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm,优选大于或等于43000MPa/mm且小于或等于70000MPa/mm。
6.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~18.00mol%、Li2O7.00~12.00mol%、Y2O3 0~10.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%。
7.根据权利要求6所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成还包含:B2O3 0~5.00mol%,优选B2O3 0~3.00mol%。
8.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 0~8.00mol%、La2O30.10~3.00mol%。
9.根据权利要求8所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层中的组成满足:La2O3/Y2O3为0.2~1.0;和/或
Al2O3+Li2O≤22.00mol%,优选地,Al2O3+Li2O≤20.00mol%。
10.根据权利要求8所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成还包含:SrO 0~3.00mol%,SrO/(MgO+SrO)≤0.35;和/或K2O0~3.00mol%。
11.根据权利要求1所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成包含:SiO2 60.00~75.00mol%、Al2O3 8.00~12.00mol%、Li2O7.00~12.00mol%、Y2O3 1.00~3.00mol%、Na2O 2.00~8.00mol%、MgO 1.00~8.00mol%、La2O30.20~1.5mol%。
12.根据权利要求8所述的化学强化玻璃,其中,以氧化物的摩尔百分比表示,所述化学强化玻璃张应力层的组成满足:SiO2 64.00~70.00mol%和/或Li2O 8.00~12.00mol%和/或Na2O 4.00~6.00mol%和/或MgO 2.00~7.50mol%和/或La2O3 0.20~1.50mol%。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的化学强化玻璃,其中,0.7mm厚的所述化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,平均抗砂纸跌落高度大于或等于1.60m,优选大于或等于1.70m。
14.根据权利要求1~12中任一项所述的化学强化玻璃,其中,0.7mm厚的所述化学强化玻璃,采用120目砂纸进行抗跌落测试,抗砂纸跌落高度的B10值大于或等于1.1m。
15.根据权利要求1~12中任一项所述的化学强化玻璃,其中,0.7mm厚的所述化学强化玻璃抗砂纸跌落高度的B10值相比于平均抗砂纸跌落高度的降幅不超过25%,测试采用的砂纸目数为120目。
16.一种玻璃器件,其中,所述玻璃器件由权利要求1~15中任一项所述的化学强化玻璃制得。
17.一种电子设备,其包括权利要求1~15中任一项所述的化学强化玻璃。
18.根据权利要求17所述的电子设备,其中,所述电子设备包括手机、平板电脑、智能穿戴、显示器或电视。
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