[发明专利]具有深压缩层及高损伤阈值的可离子交换的玻璃

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§119，要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61/417941号的优先权，其内容是作为一个整体参照并以引用的方式并入本文中。

背景技术

本发明涉及抗损伤玻璃。更具体地，本发明涉及抗损伤的含磷酸盐的玻璃。甚至更具体地，本发明涉及通过离子交换强化的抗损伤的含磷酸盐的玻璃。

在许多应用中，玻璃通过离子交换进行化学强化，它在玻璃中形成压缩表层。该表层能抵抗由于冲击引起的裂纹的蔓延。通过在组合物中包含硼，例如B₂O₃，可以提供进一步的抗损伤性。

发明内容

提供了包含SiO₂、Al₂O₃以及P₂O₅的玻璃，该玻璃可以通过离子交换进行化学强化，并且具有高抗损伤性。此类含磷酸盐的玻璃具有一种结构，其中，由磷酸铝（AlPO₄）代替玻璃中的二氧化硅（SiO₂），所述磷酸铝由四面协调的铝和磷组成，和/或由磷酸硼(BPO₄)代替玻璃中的二氧化硅（SiO₂），所述磷酸硼由四面协调的硼和磷组成。所述玻璃本身的维氏裂纹开裂（即，中间和/或径向裂纹开裂）阀值至少为500gf（克力）。当通过离子交换进行强化后，玻璃的维氏抗损伤阈值至少约为10kgf（千克力）。

因此，本发明的一个方面提供了一种玻璃。所述玻璃包含SiO₂、Al₂O₃、P₂O₅以及至少一种碱金属氧化物(R₂O)，其中，0.75≤[(P₂O₅(mol%)+R₂O(mol%))/M₂O₃(mol%)]≤1.3,其中M₂O₃=Al₂O₃+B₂O₃。

本发明的第二个方面提供了一种玻璃。所述玻璃包含SiO₂、Al₂O₃、P₂O₅以及至少一种碱金属氧化物（R₂O），其中0.75≤[(P₂O₅(mol%)+R₂O(mol%))/M₂O₃(mol%)]≤1.3,其中M₂O₃=Al₂O₃+B₂O₃，其中，当进行离子交换后，玻璃的维氏中间/径向裂纹开裂阈值至少约为10kgf。

从以下详述，附图，及所附的权利要求书中可以明显的看出这些及其他方面，优点，及特征。

附图简要说明

图1是由离子交换强化的玻璃板的截面示意图；

图2是压缩应力和层深度，与用于0.7mm厚的含磷酸盐玻璃样品的AlPO₄浓度的关系图，该样品在410℃的KNO₃熔盐浴中进行8小时的离子交换；

图3是压缩应力和层深度，与用于0.7mm厚的含磷酸盐玻璃样品的AlPO₄浓度的关系图，该样品在450℃的KNO₃熔盐浴中进行1小时的离子交换；

图4是压缩应力和层深度，与用于0.7mm厚的含磷酸盐玻璃样品的AlPO₄浓度的关系图，该样品在450℃的KNO₃熔盐浴中进行30分钟的离子交换；以及

图5是维氏裂纹开裂阈值，与用于无硼含磷酸盐玻璃的AlPO₄浓度的关系图，该无硼含磷酸盐玻璃在450℃的KNO₃熔盐浴进行30分钟的离子交换。

具体实施方式