[发明专利]化学钢化的玻璃

说明书

技术领域

本发明总体上涉及钢化的玻璃，特别是涉及对锂铝硅酸盐玻璃的化学钢化。

背景技术

通过在转变温度TG以下将玻璃基材浸入硝酸钾熔体中来进行的化学钢化或离子交换是普遍公知的方法，所述方法用于升高薄和极薄的硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃的强度。化学钢化优选用于厚度小于4mm的玻璃片。对于特定应用，也可以对更厚的片进行化学钢化。对于硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃，通常仅在玻璃中的Na离子与盐熔体中的K离子之间发生离子交换。通过所述交换，仅通过极长的交换时间（通常大于12小时）才可达到深度大于80μm的表面压应力部。

此外普遍已知的是，离子的交换深度依赖于盐浴中的时间和盐浴的温度。更高的温度或更长的时间增加交换深度。然而交换深度关于表面压应力区而言并不相同。根据浸入玻璃中的离子的种类和数量，根据玻璃基材的Li含量和Na含量及其相互之间的比例和其他组分，可以调整出不同的表面压应力区。但是，比起交换的离子的深度，表面压应力区典型地达到进入玻璃中更深的位置。

市场中存在的常规制备的化学钢化的玻璃，例如铝硅酸盐玻璃，或者常规的钠钙玻璃通常具有大于10重量%的Na₂O含量，并根据标准在硝酸钾盐浴中在大于420℃，优选430℃的温度以及大于12小时的钢化时间下钢化。在此情况下，表面压应力区达到30至70μm的深度。表面张力的值在钢化的钠钙玻璃的情况下为约550MPa，在铝硅酸盐玻璃的情况下为约750MPa。

然而，对于作为盖片玻璃的应用来说存在如下问题，刮痕可能快速地比表面张力区更远地进入玻璃中，这导致显著的强度下降。

并且对于用于轨道车辆的前窗和侧窗以及给车辆装防弹玻璃的应用来说，希望调整出大于80μm的可变的渗透深度和高强度，只要能够实现可接受地短的工艺时间就可以。

DE 196 16 633 Cl描述了铝硅酸盐玻璃，所述铝硅酸盐玻璃通过化学钢化而适合用作覆盖光学和磁性存储介质的基材玻璃。用所述玻璃虽然可实现深钢化区和高强度，但是需要在盐熔体中大于12小时的长的处理时长和超过420℃的高温。

DE 196 16 679 Cl描述了通过硝酸钾熔体在350℃至500℃的温度化学钢化铝硅酸盐玻璃。表3显示了所描述的玻璃虽然在约1.5小时的处理时长之后达到880MPa的表面张力，但是压应力区的厚度仅为约15μm。对于105μm的压应力区来说，需要在盐熔体中处理15小时。

US 4 156 755 A描述了用于离子交换的含Li₂O的铝硅酸盐玻璃。用所述玻璃虽然能够在短时间内达到大于80μm的压应力区的厚度，但是表面张力最大为600MPa。

通过EP 0 884 289 Bl已知用于车辆的锂铝硅酸盐玻璃，其也可被化学钢化。Li₂O含量为3至4.5重量%，并且Na₂O含量为在6重量%与13重量%之间。根据表7，在380℃的热硝酸钠熔体中8小时之后，所述玻璃达到80μm厚度的压应力区，但是表面张力仅为2600kg/cm²，相当于约255MPa。还有在熔体中64小时之后，张力仅为3450kg/cm²，相当于339MPa，其中，表面张力的厚度为30μm，这意味着在更短时间内明显更薄的表面张力区。

在US 2007-00 604 65 A1中描述了对Li₂O含量为3-9%且Na₂O+K₂O含量不大于3%的不同的锂铝硅酸盐玻璃的化学钢化。在此，所描述的玻璃经受450℃与冷却点之间的温度。

WO 2010 005 578 A1描述了多次化学钢化铝硅酸盐玻璃从而使得最大的表面张力达到确定的深度中。首先通过多次钢化（单个熔体或混合熔体）和明显超过8小时的时间而达到深度大于80μm的压应力区。根据表II实施例13，在81微米的压应力区的深度下，所达到的压应力仅为546MPa。达到所述钢化的工艺时间为大于23小时。