[发明专利]用于消费用途的具有压缩表面的玻璃

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年7月11日提交的美国临时专利申请61/079,995的权益。

背景技术

本申请涉及强化的玻璃。更具体来说，本发明涉及通过离子交换对玻璃进行化学强化。更具体来说，本发明涉及通过多种离子交换处理化学强化玻璃。

可以通过离子交换法来对玻璃进行化学强化。在此方法中，通常通过将玻璃浸泡在熔盐浴中，将玻璃表面或表面附近的区域存在的金属离子交换成更大的金属离子。玻璃中存在的较大的离子通过在表面附近的区域产生压缩应力来强化玻璃。在玻璃的中心区域产生拉伸应力，平衡了所述压缩应力。如果拉伸应力过高，则玻璃会变得易碎-也就是说能量破碎成大量小片-或微裂-也就是说会形成裂纹，而该裂纹不会贯穿玻璃。

近来已确认化学强化玻璃可用于在手持器件如移动电话、媒体播放器和其它器件以及需要透明度、高强度和耐磨性的其它应用中。但是，对于这些应用，不希望在受到冲击时玻璃是易碎或微裂的。

发明内容

本发明提供了一种在受到冲击或接触力的时候不会表现出易碎性的强化的玻璃，还提供了对玻璃进行化学强化的方法。通过对玻璃进行多种离子交换处理使其强化。所述多种离子交换处理在强化层的一定深度提供局部压缩应力最大值，在玻璃表面或表面附近提供第二局部最大值。

因此，本发明一个方面是提供一种强化的玻璃。所述玻璃包括处于压缩应力下的外部区域以及中心拉伸区域，所述外部区域从玻璃的表面延伸到一定的层深度，所述中心拉伸区域处于小于或等于约2.8MPa·cm至最高约3.2MPa·cm的积分中心张力(integrated centraltension)下。

本发明的第二个方面提供了一种制造基本没有易碎性质的玻璃的方法。所述方法包括以下步骤：提供玻璃，所述玻璃具有表面；在外部区域产生压缩应力以强化所述玻璃，所述外部区域从表面延伸到层的一定深度，所述压缩应力在玻璃的中心拉伸区域产生小于或等于大约2.8MPa·cm至最高3.2MPa·cm的积分中心张力。

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这些和其它方面、优点和显著特征。

附图简要说明

图1是易碎的玻璃片以及不易碎的玻璃片的照片；

图2是玻璃片的示意图；

图3是经历过一次、两次和三次离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃样品的氧化钾浓度随着深度变化的曲线图。

具体实施方式

在以下描述中，类似的附图标记表示附图所示若干视图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，术语如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是常用词语，不被认作限制性术语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意子范围。

一般来说，关于附图，应理解为这些图是为了描述本发明的具体实施方式的，这些图不构成对本发明的说明书或者权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。

希望用于消费产品(例如便携式消费电子器件)中使用的玻璃，例如盖板、显示窗等，在受到冲击的时候不易碎；也就是说，当玻璃受到物体的冲击，或者用足以破坏玻璃的力击打固体表面的时候，所述玻璃不会破碎成多块(超过两块)小片(例如≤1mm)。还希望用于这些用途的玻璃在冲击的时候不会“微裂”；也就是说，玻璃会开裂，但是裂纹不会贯穿玻璃的厚度。

在本文中，术语“易碎的”和“易碎性”表示玻璃板或玻璃片在受到物体尖端冲击或者落在固体表面上，在受到的力足以使玻璃片破碎成多块小片的时候，玻璃板或玻璃片发生能量破裂，可包括以下情况：在玻璃中分支出多条裂纹(即从最初的裂纹分支出超过5条的多条裂纹)，碎片从其初始位置推出的距离至少为2英寸(约5厘米)，碎裂密度约大于5块碎片/厘米²玻璃板，或者这三种情况的任意组合。相反地，当玻璃板受到物体的尖端冲击或者落在固体表面上，受到足以使得该玻璃片破裂的力的时候，该玻璃板没有破碎，或者由初始的裂纹分支成小于5条的多条裂纹，而且碎片从初始位置推出的距离小于2英寸，则认为玻璃是非易碎的。