[发明专利]玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求提交于2006年5月17日、申请号为No.60/747,471的美国临时专利申请的优先权，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。

技术领域

本发明整体涉及玻璃陶瓷。更具体地讲，本发明涉及玻璃陶瓷和用于制备玻璃陶瓷的方法，所述玻璃陶瓷呈现高硬度和高在线透射率的组合。

背景技术

大量的玻璃以及玻璃陶瓷组合物是已知的。大部分氧化玻璃体系利用熟知的玻璃形成物，例如SiO₂、B₂O₃、P₂O₅、GeO₂以及TeO₂，以协助所述玻璃的形成。WIPO(世界知识产权组织)专利公开号WO2003/011776以及Rosenflanz等人，Bulk glasses and ultrahardnanoceramics based on alumina and rare-earth oxides，Nature 430，761-64(2004)(基于氧化铝以及稀土氧化物的大块玻璃以及超硬纳米陶瓷，自然430，761-64(2004))，报告了新型大块玻璃组合物，所述组合物可以通过加固呈现T_g以及T_x的玻璃坯体(例如，多个玻璃小珠)形成。在某些情况下，这些玻璃组合物已经过热处理，以形成具有高硬度玻璃陶瓷。然而，这些玻璃陶瓷的在线透射率值一直低于其理论最大值的50％。因此，这些玻璃陶瓷的在线透射率值在某些应用中可以损害其实用性，包括例如透明护盖(例如，手表盖、电子壳体、光源保护器等)。仍然存在对呈现高硬度和高在线透射率的组合的玻璃陶瓷的需求。

发明内容

本发明整体涉及玻璃陶瓷。更具体地讲，本发明涉及玻璃陶瓷以及呈现高硬度和高在线透射率的组合的玻璃陶瓷的制备方法。

本发明的一个实施例是用于确定热处理方案端值、以优化所得的玻璃陶瓷组合物的硬度和在线透射率的方法。令人惊讶的是，已发现本发明的玻璃陶瓷前体可被热处理到过渡点(即本文定义的透射率损耗点)，过渡点有利于所述玻璃陶瓷的硬度和在线透射率的优化。透射率损耗点可以通过以下方法确定：生成一系列数据并评估所述数据，以确定所述点，在所述点使热处理方案中的任何步骤进一步进行(例如，温度和/或停留时间的增加)以导致在线透射率中的不可逆转的和显著的下降。

采用本发明所述的方法，用高硬度(即至少11GPa)或高杨氏模量(Young’s Modulus)(即至少150GPa)以及高在线透射率(即理论最大值至少50％)的组合可以制备玻璃陶瓷制品。本发明的玻璃陶瓷制品可用于多种应用中，包括例如作为兰宝石的替代品。与兰宝石相比，本发明的玻璃陶瓷通常更经济，同时提供更大的制备和设计灵活性。

所得的玻璃陶瓷可以用于显示器盖、手机显示屏盖、PDA显示屏盖、便携式电子器件显示器盖等。作为另外一种选择，所得的玻璃陶瓷可以用于壳体，包括用于手表、计时器、手机、PDA、便携式电子器件以及乐器等的壳体。

在一种应用中，所述玻璃陶瓷制品用于计时器护盖。这种计时器可以是手表或时钟。这种护盖可以起到保护所述实际计时器的作用或可以是用于所述计时器的壳体。

在该专利申请中：

“非晶态材料”指衍生自熔融和/或蒸汽相的材料，所述材料缺乏通过X光衍射确定的任何大范围的晶体结构和/或具有通过DTA(差热分析)确定的与非晶态材料的结晶相对应的放热峰；

“陶瓷”包括玻璃、结晶陶瓷、以及它们的组合；

“复合金属氧化物”指包括两种或多种不同金属元素及氧(例如CeAl₁₁O₁₈、Dy₃Al₅O₁₂、MgAl₂O₄以及Y₃Al₅O₁₂)的金属氧化物；