TWI398424B - 向下可抽拉化學強化蓋板玻璃 - Google Patents
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Description
本發明是關於鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。更具體地說,是關於高強度的向下抽拉鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。再更具體地說,本發明是關於作為移動電子裝置之蓋板的高強度,向下抽拉鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。
移動電子裝置例如個人數位助理(PDA),移動電話或手機,手錶,膝上型電腦和筆記型電腦等通常會包含蓋板。至少有一部分的蓋板是透明的以讓使用者看到顯示器。對於某些應用來說,此蓋板要感應使用者的觸摸。由於經常的接觸,因此這類蓋板必須具有高強度並且抗刮。
這類裝置最新的觸摸感應螢幕,通常是化學強化可離子交換的"蘇打石灰"型玻璃。這些通常是複合組成份,不只包含Na2
O(蘇打),CaO(石灰),和SiO2
(氧化矽),而且也包含幾種其他氧化物例如MgO, Li2
O, K2
O, ZnO以及ZrO2
。這些玻璃跟製造大尺寸平板玻璃的錫金屬浴漂浮法相容,但是不能由製造精準平板玻璃的更傳統方法來形成,特別是向下抽拉處理例如熔融抽拉,和縫隙抽拉處理。這是因為這些鈉鈣玻璃的液相線溫度太高,而它們在此液相線溫度下的黏滯係數太低,無法跟熔融或縫隙抽拉處理相容。
本發明提出的是藉由離子交換化學強化並且具有可向下抽拉組成份的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。此玻璃的熔融溫度
小於大約1650℃,而液相線黏滯係數至少130千泊,在一個實施例中大於250千泊。此玻璃可以在相當低的溫度下進行離子交換達到深度至少30微米。
因而本發明一項為提供具有液相線黏滯係數至少為130千泊之鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。玻璃包含:64%莫耳比≦SiO2
≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2
O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2
O3
≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2
O3
≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2
O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2
O-Al2
O3
≦6%莫耳比;以及4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)-Al2
O3
≦10%莫耳比。
本發明另一項為提供無鋰玻璃,其具有壓應力至少為200MPa,層的深度至少為30微米,及厚度為至少為0.3mm。
本發明另一項為提供行動電子裝置,其包含液相線黏滯係數至少為130千泊鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃之蓋板。玻璃蓋板包含:64%莫耳比≦SiO2
≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2
O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2
O3
≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2
O3
≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2
O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≦2%莫耳比;2%莫耳比
≦Na2
O-Al2
O3
≦6%莫耳比;及4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)≦Al2
O3
≦10%莫耳比。
本發明另一項為提供裝置之鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃蓋板。玻璃蓋板液相線黏滯係數至少為130千泊以及包含:64%莫耳比≦SiO2
≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2
O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2
O3
≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2
O3
≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2
O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2
O+B2
O3
)≦Al2
O3
≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2
O-Al2
O3
≦6%莫耳比;及4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)-Al2
O3
≦10%莫耳比。
本發明這些以及其他項目,優點,以及特性將由下列詳細,附圖,以及申請專利範圍變為清楚。
在底下的說明中,所有附圖裡類似的參考符號都代表類似或對應的零件。同時要瞭解的是,除非特別規定否則像"頂端","底部","向外","向內"諸如此類的字眼只是為了方便起見,而不是用來作為限制詞語。此外,每當我們將群組說明成由一群元素及其組合中至少一個來構成時,要瞭解的是此群組可以由任何數目的引用元素來構成,可以是個別的或彼此結合。同樣的,每當我們將群組說明成包含一群元素及其組合中至少一個時,要瞭解的是此群組可以包含任何數目的引用元素,可以是個別的或彼此結合。
除非特別規定,否則數值範圍包含範圍的上限和下限。
參考圖1,人們了解所顯示內容作為說明本發明特殊實施例之用途以及並非作為限制本發明。
本發明提供鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃(這裡也稱為"玻璃")。此玻璃的液相線黏滯係數至少為130千泊。這裡所使用的"液相線黏滯係數"代表在液相線溫度下熔融玻璃的黏滯係數,而液相線溫度代表當熔融玻璃從熔融溫度冷卻下來時,最先出現晶體的溫度;或者當溫度從室溫上升時最後晶體熔融的溫度。玻璃包含下列氧化物,其濃度以莫耳百分比表示包含:64≦SiO2
≦68;12≦Na2
O≦16;8≦Al2
O3
≦12; 0≦B2
O3
≦3;2≦K2
O≦5;4≦MgO≦6;以及0≦CaO≦5。除此66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2
O≦Al2
O3
≦6%莫耳比;以及4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)-Al2
O3
≦10%莫耳比。範例性鋁矽酸鹽玻璃組成份列於表1中。表2列出在上述範圍外以及在熔融溫度,耐久性,及/或液相線黏滯係數至少有一項缺陷之組成份。
鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃中最大的單一成分是SiO2
,它是用來形成玻璃基質,而在本發明玻璃中的濃度範圍從大約64%莫耳比一直到包含大約68%莫耳比。SiO2
作為黏滯係數增強劑,用來協助成型並給予玻璃化學耐久性。在高於上面所提出之範圍的濃度下,SiO2
會過分提高熔融溫度,而在低於此範圍的濃度下,會使玻璃的耐久性變差。此外,較低的SiO2
濃度會使得含有高K2
O或高MgO濃度之玻璃的液相線溫度大大增加。
當濃度範圍從大約8%莫耳比一直到包含大約12%莫耳比時,Al2
O3
可以增進黏滯係數。當Al2
O3
濃度高於這個範圍時,黏滯係數會變得過高,而液相線溫度可能變得太高而無法承受連續向下抽拉處理。為了控制這個問題,在本發明的玻璃中,鹼金屬氧化物(例如,Na2
O, K2
O)的總濃度要比Al2
O3
總含量超過很多。
助熔劑被用來獲得連續製造處理所適合的熔融溫度。在其中所說明的鋁矽酸鹽玻璃中使用氧化物Na2
O, K2
O, B2
O3
, MgO, CaO,及SrO作為助熔劑。為了滿足熔融的各種條件,在200泊的溫度最好不超過1650℃,為了達成該目標,其
應該符合Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO-Al2
O3
>10%莫耳比。
鹼金屬氧化物作為輔助劑以達到低液相線溫度和低熔融溫度。這裡所使用的"熔融溫度"一詞表示玻璃黏滯係數200泊時所對應的溫度。在鈉的情況中,Na2
O是用來產生成功的離子交換。為了要有足夠的離子交換來產生大大增進的玻璃強度,所配備的Na2
O濃度範圍從大約12%莫耳比一直到包含大約16%莫耳比。然而,如果玻璃只包含這裡所說明之個別範圍內的Na2
O, Al2
O3
和SiO2
,黏滯係數會太高而不適合熔融。因此,必須存在其他成分以確定良好的熔融和成型效能。假定那些成分存在的話,當Na2
O和Al2
O3
之間的濃度差異範圍從大約2%莫耳比一直到包含大約6%莫耳比(即2%莫耳比≦Na2
O-Al2
O3
≦6%莫耳比)時,可以獲得合理的熔融溫度。
我們加入氧化鉀(K2
O)以獲得低液相線溫度。然而,K2
O比Na2
O更容易降低玻璃的黏滯係數。因此,Na2
O和K2
O的加總濃度和Al2
O3
濃度之間的總差異,應該在大約4%莫耳比一直到包含大約10%莫耳比的範圍內(即4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)-Al2
O3
≦10%莫耳比)。
B2
O3
作為助熔劑,也就是用來降低熔融溫度的成分。即使加入少量(也就是小於大約1.5%莫耳比)的B2
O3
,都可以將其他方面都相同之玻璃的熔融溫度徹底降低多到100℃。雖然如前面所提的,加入鈉可以產生成功的離子交換,但是在相當低的Na2
O含量和高Al2
O3
含量下,可能需要加入B2
O3
以確定可熔融玻璃的成型。因此,在一個實施例中,
Na2
O和B2
O3
的總濃度結合起來使得(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≦2%莫耳比。因此,在一個實施例中,SiO2
, B2
O3
以及CaO總和濃度在包含66%莫耳比至69%莫耳比範圍內(即66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比)。
當鹼金屬氧化物總濃度超過Al2
O3
時,任何存在玻璃中的鹼土金屬氧化物主要都作為助熔劑。MgO是最有效的助熔劑,但是在鈉鋁矽酸鹽玻璃中低的MgO濃度容易形成矽酸鎂石(Mg2
SiO4
),因而使得玻璃的液相線溫度隨著MgO的含量非常急速的上升。當MgO值較高時,玻璃的熔融溫度會位於連續製造所需要的範圍內。然而,液相線溫度可能太高-以及因而液相黏滯係數太低-而無法與向下抽拉處理例如熔融抽拉處理相匹配。然而,加入B2
O3
和CaO中至少一個可以大大降低這些富含MgO組成份的液相線溫度。事實上,為了獲得跟熔融處理相容的液相線黏滯係數,可能需要某個數值的B2
O3
,CaO,或兩者,特別是在高鈉,低K2
O,和高Al2
O3
濃度的玻璃中。氧化鍶(SrO)對高MgO玻璃之液相線溫度的影響跟CaO完全相同。在一項實施例中,鹼土金屬氧化物濃度因而比MgO濃度寬廣,使得5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比。
鋇也是鹼土金屬,加入小量的氧化鋇(BaO)或用氧化鋇取代其他鹼土金屬可以藉由讓富含鹼土族的晶相去穩定以產生較低的液相線溫度。然而,鋇被認為是一種危險或有毒的物質。因此,雖然氧化鋇可以如這裡所說明的加到玻璃中至少2%莫耳比的數值,而不會造成有害的影響,甚至對
液相線黏滯係數可能有適度的改進,但是通常氧化鋇含量會保持很低以降低玻璃對環境的影響。因此,在一個實施例中的玻璃大體上不含鋇。
除了上面所說明的元素,也可以加入其他元素和化合物以消除或降低玻璃內的缺陷。本發明的玻璃在大約1500℃和1675℃之間會顯現200千泊的相當高黏滯係數。這樣的黏度對工業熔融處理來說是典型的,在一些情況下為了讓玻璃具有低數值的氣體雜質,在這樣的溫度下熔融可能是必要的。為了協助消除氣體雜質,加入化學澄清劑可能有用。這類澄清劑會用氣體填充早期的氣泡,如此增加它們穿越熔融物的上升速度。典型的澄清劑包括但不局限於:砷,銻,錫,和鈰的氧化物;金屬鹵化物(氟化物,氯化物,和溴化物);金屬硫酸鹽諸如此類。氧化砷是特別有用的澄清劑,因為它們在熔融物階段的非常晚期才會釋放氧。然而,砷和銻一般被視為危險物質。因此,在一個實施例中玻璃大體上不含銻和砷,所包含的每一個這些元素的氧化物都小於大約0.05%重量比。因此,在特定應用中完全避免使用砷或銻可能是有利的,取而代之的使用無毒成分,例如錫,鹵化物,或硫酸鹽來產生澄清效果。在本發明中,使用氧化錫(IV)(SnO2
)和氧化錫(IV)及鹵化物的組合來作為澄清劑是特別有用的。
這裡所說明的玻璃是可向下抽拉的,也就是說此玻璃可以使用下拉方法來形成薄片,例如,但不局限於熟悉玻璃製造技術的人所熟知的熔融抽拉和縫隙抽拉方法。這些下
拉處理是用於大尺寸之可離子交換平板玻璃的製造上。
熔融抽拉處理使用抽拉槽,含有通道,用來承受熔融玻璃原料。此通道含有堰,這些堰在沿著通道長度兩側的頂端有開口。當通道填滿熔融材料,此熔融玻璃會溢流出堰。由於重力的關係,熔融玻璃會流下抽拉槽的外表面。這些外表面向下並向內延伸,使它們在抽拉槽底下的一個邊緣接合。這兩個流動玻璃表面在此邊緣接合,並形成單一流動薄片。熔融抽拉方法提供的優點是:因為這兩個流過通道上方的玻璃薄膜熔融在一起,因此所產生的玻璃薄片沒有任何外表面會接觸到裝置的任何部分。因此,表面的特性不會受到這些接觸的影響。
縫隙抽拉方法跟熔融抽拉方法不同。在這裡熔融原料玻璃被提供到抽拉槽。抽拉槽的底部有一個開口縫隙,含有延伸整個縫隙長度的噴嘴。熔融玻璃流經此縫隙/噴嘴,從該處向下抽拉成連續的薄片而進入退火區。跟熔融抽拉處理比較,縫隙抽拉處理提供較薄的薄片,因為只有單一薄片被拉過縫隙,而不像在熔融下拉處理中有兩個薄片熔融在一起。
為了跟向下抽拉處理相容,這裡所說明的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃具有高的液相線黏滯係數。在一個實施例中,此液相線黏滯係數至少是130千泊,而在另一個實施例中,此液相線黏滯係數至少是250千泊。
在一個實施例中,這裡所說明的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃大體上不含鋰。這裡所使用的"大體上不含鋰"意指在任何
用來形成鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的處理步驟期間都沒有意圖將鋰加入玻璃或玻璃原料中。要瞭解的是,大體上不含鋰的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃或鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃物品可能會由於污染而不利地包含小量的鋰。不含鋰可以降低對離子交換浴的毒害,因此可以降低重新補充讓玻璃化學強度增強所需要之鹽類供給的需求。此外,由於不含鋰,玻璃可以跟連續式熔融技術,例如上面所說明的向下抽拉處理,和其中所使用的材料相容,後者包括熔融氧化鋯和氧化鋁耐火材料,及氧化鋯和氧化鋁隔熱管。
在一個實施例中,玻璃由離子交換來強化。這裡使用的"離子交換"一詞意指玻璃由離子交換處理來強化,這些處理對熟悉玻璃製造技術的人都是熟知的。這些離子交換處理包括但不局限於使用加熱溶液來加熱處理鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃,此溶液所包含之離子的半徑比存在玻璃表面中的離子還大,如此以較大離子來取代較小離子。例如,鉀離子可以取代玻璃中的鈉離子。或者,其他具有較大原子半徑的鹼金屬離子例如銣或銫可以取代玻璃中較小的鹼金屬離子。同樣的,其他鹼金屬鹽例如但不局限於硫化物,鹵化物等也可以用在離子交換處理中。在一個實施例中,將下拉玻璃的化學強度增強是將它放在包含KNO3
的熔融鹽浴一段時間以達到離子交換。在一個實施例中,熔融鹽浴的溫度大約是430℃,而預定時間大約是8小時。
下拉處理產生相當原始的表面。因為玻璃表面的強度,由表面瑕疵的量和大小來控制,因此有很少接觸的原始表
面會有較高的初始強度。當這種高強度玻璃接下來接受化學強化時,所產生的強度會高於被研磨和磨光過的表面。由離子交換來作化學強化或回火也可以增加玻璃對於由操作所形成之瑕疵的抗性。因此,在一個實施例中,下拉鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的翹曲,在300公釐x400公釐薄片中小於大約0.5公釐。在另一個實施例中,此翹曲小於大約0.3公釐。
表面壓應力代表在化學強化期間玻璃表面層所包含的鹼金屬離子被較大離子半徑的鹼金屬離子所取代而引起的應力。在一個實施例中,使用鉀離子來取代這裡所說明之玻璃表面層的鈉離子。此玻璃的表面壓應力至少大約200百萬帕斯卡(Mpa)。在一個實施例中,表面壓應力至少大約600Mpa。此鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃的壓應力層深度至少大約30微米,而在一個實施例中,壓應力層的深度至少大約40微米。
在低於讓玻璃網路鬆弛的溫度下,用較大離子來取代較小離子可以橫過玻璃表面產生離子分佈而造成應力分佈。較大體積離子加入會產生表面的壓應力(CS),和玻璃中心的張力。壓應力跟中心張力的關係如底下的方程式:CS=CTx(t-2DOL)/DOL其中t是玻璃厚度,而DOL是離子交換深度,也稱為層深度。
另外也提供不含鋰的玻璃,其表面壓應力至少大約200 Mpa,表面壓應力層的深度至少大約300微米,而厚度至少大約0.3公釐。在一個實施例中,壓應力至少大約600Mpa,壓
應力層深度至少大約40微米,而不含鋰玻璃的厚度在大約0.7公釐一直到大約1.1公釐的範圍內。
在一項實施例中,無鋰玻璃包含:64%莫耳比≦SiO2
≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2
O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2
O3
≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2
O3
≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2
O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中:66%莫耳比≦SiO2
+B2
O3
+CaO≦69%莫耳比;Na2
O+K2
O+B2
O3
+MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2
O+B2
O3
)-Al2
O3
≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2
O-Al2
O3
≦6%莫耳比;以及4%莫耳比≦(Na2
O+K2
O)-Al2
O3
≦10%莫耳比,以及具有液相線黏滯係數至少為130千泊。在一項實施例中,液相線黏滯係數至少為250千泊。
我們也提供包含至少有一部分是透明之蓋板的移動電子裝置。這類移動電子裝置包括但不局限於移動通訊裝置,像個人數位助理,移動電話,呼叫器,手錶,收音機,膝上型電腦和筆記型電腦等。這裡使用的"蓋板"是代表覆蓋視覺顯示的玻璃薄片或視窗。至少有一部分蓋板透明可以讓使用者看到顯示器。蓋板可能要有某種程度的抗震動,破裂和抗刮痕性可以應用在需要高表面強度,硬度,和抗刮性之視窗的那些電子裝置中。在一個實施例中,蓋板是觸摸感應的。移動電話的簡單頂視圖顯示在圖1中。移動電話100包含蓋板110,此蓋板由這裡所說明之向下抽拉鹼金屬鋁矽酸鹽和化學強化玻璃來構成。在移動電話100中,蓋板110
作為顯示視窗,而且可以抗刮痕。蓋板110是由其中所說明的任何玻璃來製造。玻璃薄片被下拉,然後切成蓋板所需要的形狀和尺寸。在一個實施例中,玻璃薄片可以由離子交換來強化,如其中所說明的。在一個實施例中,玻璃薄片和從中切出的蓋板厚度範圍從大約0.3公釐,一直到包含大約3毫米。在另一個實施例中,玻璃薄片和蓋板的厚度範圍從大約0.3公釐一直到包含大約1.5公釐。然後可以使用粘合劑或其他業界知道的方式將蓋板接合到移動電子裝置的本體。
另外還提供裝置的蓋板例如但不局限於上面所說明的移動電子裝置,和非電子手錶等。此蓋板由上面所描述的任何玻璃來製造。
下列範例顯示出本發明優點及特性以及任何情況下並非預期作為限制本發明。
下列說明一種方法以製造具有相當於表1範例29標稱組成份之方法。下列材料以標示質量混合在一起(以公克為單位):
對於不同的熔融作業,可能需要使用較粗或較細的氧化鋁或氧化矽;鋁,鹼金屬,或鹼土金屬的氫氧化物;鹼金屬的氧化物,過氧化物或超氧化物;鹼土金屬的過氧化物;或鹼或鹼土金屬的羧酸鹽。砷只用來作為澄清劑,對玻璃的物理特性或離子交換能力沒有幫助。砷酸可以取代五氧化二砷來使用。或者,如果我們可以藉由其他方法,例如真空淨化,或長時間駐留在熔融的精煉階段以避免氣體雜質的話,那麼我們就可以降低或消除氧化砷,而用銻或錫氧化物來取代它;或者我們可以避開所有這些,而使用鹵化物或硫化物原料以提供額外的淨化能力。
利用強力搖動或將材料攪拌在一起以將原料混合。如果有軟黏聚物的話,更劇烈的混合方法例如球磨,可能較適合。將充分混合的一批原料轉移到包含在耐火襯墊物內的1800立方公分白金坩堝中,然後將包含這批原料和襯墊物的坩堝裝載到燃燒爐中,在溫度範圍從大約1575℃一直到包含大約1650℃下加熱4到16小時。接下來,從燃燒爐中移去坩堝,並且將玻璃倒入冷鋼板上的玻璃無模成型盤中,然後轉移到625℃的退火爐。在此溫度下2小時之後,將退火爐以大約每分鐘2℃的速率漸降到室溫(大約25℃),接著移去玻璃來接受進一步的處理。
底下的範例說明試樣的配製和離子交換實驗。將扁形
玻璃例如例1中所製造的切成適合做離子交換評估的形狀。為了這個範例,對不同玻璃作一致性比較的較好試樣幾何是1公釐厚,5公釐寬,40公釐長,不過在其他應用中可能需要較大或較小的試樣。將試樣研磨到適當尺寸,然後對所有表面做光學磨光。然後在丁酮中清洗這些試樣,並在大約150℃下烘乾1個小時以消除任何殘留的有機污染。將每個清洗過試樣懸浮在熔融KNO3
浴中保持在430℃下,以便降低玻璃和容器或浴槽之間的接觸點。其他鹼金屬鹽例如K, Rb,和Cs的硝酸鹽和鹵化物也可以使用。在浴槽中8小時之後,除去試樣讓它冷卻,並在去離子水中清洗,以除去任何殘留鹽類。
對具有下列組成份玻璃試樣進行離子交換:66.48%莫耳比(61.53%重量比)SiO2
;13.59%莫耳比(13.0%重量比)Na2
O;10.42%莫耳比(16.4%重量比)Al2
O3
;0.63%莫耳比(0.68%重量比)B2
O3
;2.38%莫耳比(3.45%重量比)K2
O;5.72%莫耳比(3.53%重量比)MgO;0.45%莫耳比(0.39%重量比)CaO;0.33%莫耳比(1.0%重量比)As2
O3
;以及0.01%莫耳比(0.022%重量比)Fe2
O3
。這些試樣是50x50公釐平方的熔融抽拉薄片玻璃,其厚度為0.5公釐,0.7公釐和1.3公釐。0.5公釐和0.7厚試樣是雙面研磨並磨光。1.3公釐厚試樣從熔融抽拉薄片被劃線切出。將這些試樣浸漬在410℃的熔融KNO3
浴中以進行離子交換。浸漬-或離子交換-時間範圍從大約5小時一直到10小時。在離子交換之後,測量每個試樣的壓
應力和層深度。從每個試樣的壓應力(CS),層深度(DOL)資料,和薄片厚度t以計算中心張應力(CT)使用下列方程式:CS=CTx(t-2DOL)/DOL由於壓應力和試樣厚度變動的關係,針對某個離子交換浴時程的中心張力值也會改變。
0.5公釐厚試樣的離子交換實驗結果,總結在表3中。這些試樣的離子交換時間範圍從5到7小時。層深度範圍從大約41微米一直到大約51微米,而較長的交換時間會產生較大的離子交換層深度。壓應力的範圍從最長離子交換時間(7小時)的大約553Mpa,到最短離子交換時間(5小時)的669MPa。
0.7公釐厚試樣的離子交換實驗結果,總結在表4中。這些試樣的離子交換時間從7到10小時。層深度範圍從大約48微米一直到大約61微米,而較長的交換時間會產生較大的離子交換層深度。壓應力的範圍從最長離子交換時間(10小時)的大約647Mpa,到最短離子交換時間(7小時)的大
約673MPa。
1.3公釐厚試樣的離子交換實驗結果,總結在表5中。所有這些試樣都進行20小時的離子交換。層深度範圍從79.7微米一直到81.5微米,而壓應力範圍從大約661Mpa到大約665MPa。
對不同厚度(表格1的試樣5-7和表格2的試樣1和3)所獲得的結果作出的比較顯示出對於特定的離子交換時程,不同試樣厚度所達到的層深度基本上相同。此外,隨著玻璃厚度增加,壓應力會稍微增加。
雖然一般實施例已揭示出作為列舉用途,先前說明並
不視為對本發明範圍作限制。因而,熟知此技術者能夠作各種變化,應用以及替代而並不會脫離本發明之精神及範圍。
移動電話‧‧‧100
蓋板‧‧‧110
圖1為具有蓋板之行動電子裝置之頂視圖。
移動電話‧‧‧100
蓋板‧‧‧110
Claims (25)
- 一種鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃,該玻璃包含:64%莫耳比≦SiO2 ≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2 O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2 O3 ≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2 O3 ≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2 O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中66%莫耳比≦SiO2 +B2 O3 +CaO≦69%莫耳比;Na2 O+K2 O+B2 O3 +MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2 O+B2 O3 )-Al2 O3 ≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2 O-Al2 O3 ≦6%莫耳比;以及4%莫耳比≦(Na2 O+K2 O)-Al2 O3 ≦10%莫耳比,以及其中該玻璃之液相線黏滯係數至少為130千泊。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃可向下抽拉。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃實質上不含鋰。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃經離子交換。
- 依據申請專利範圍第4項之玻璃,其中該玻璃經離子交 換後具有至少約200 MPa之玻璃表面壓應力。
- 依據申請專利範圍第4項之玻璃,其中該玻璃經離子交換後具有至少約30微米之表面壓應力層。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃具有液相線黏滯係數至少為250千泊。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃厚度約為0.3 mm至3 mm。
- 依據申請專利範圍第8項之玻璃,其中該玻璃厚度約為0.3 mm至1.5 mm。
- 依據申請專利範圍第9項之玻璃,其中在300 mm×400 mm薄片中玻璃翹曲小於約0.5 mm。
- 依據申請專利範圍第10項之玻璃,其中翹曲小於約0.3 mm。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃為一蓋板。
- 依據申請專利範圍第12項之玻璃,其中該玻璃為一行動電子裝置之一蓋板。
- 依據申請專利範圍第1項之玻璃,其中該玻璃係以細縫抽拉或融合抽拉製成。
- 一種無鋰之鋁矽酸鹽玻璃,其具有至少約200 MPa之表面壓應力、深度至少約30微米之表面壓應力層、以及至少約0.3 mm之厚度,其中玻璃液相線黏滯係數至少為130千泊。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中壓應力至少約600 MPa、表面壓應力層深度至少為40微米、且厚度約為0.7 mm至1.1 mm。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃包含64%莫耳比≦SiO2 ≦68%莫耳比;12%莫耳比≦Na2 O≦16%莫耳比;8%莫耳比≦Al2 O3 ≦12%莫耳比;0%莫耳比≦B2 O3 ≦3%莫耳比;2%莫耳比≦K2 O≦5%莫耳比;4%莫耳比≦MgO≦6%莫耳比;以及0%莫耳比≦CaO≦5%莫耳比,其中66%莫耳比≦SiO2 +B2 O3 +CaO≦69%莫耳比;Na2 O+K2 O+B2 O3 +MgO+CaO+SrO>10%莫耳比;5%莫耳比≦MgO+CaO+SrO≦8%莫耳比;(Na2 O+B2 O3 )-Al2 O3 ≦2%莫耳比;2%莫耳比≦Na2 O-Al2 O3 ≦6%莫耳比;以及4%莫耳比≦(Na2 O+K2 O)-Al2 O3 ≦10%莫耳比。
- 依據申請專利範圍第17項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃液相線黏滯係數至少為250千泊。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃厚度約為0.3 mm至3 mm。
- 依據申請專利範圍第19項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃厚度約為0.3 mm至1.5 mm。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃為一蓋板。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該玻璃為一行動電子裝置之一蓋板。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中玻璃在300 mm×400 mm薄片中玻璃的翹曲小於約0.5 mm。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中翹曲小於約0.3 mm。
- 依據申請專利範圍第15項之無鋰鋁矽酸鹽玻璃,其中該無鋰鋁矽酸鹽玻璃係以細縫抽拉或融合抽拉製成。
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