[发明专利]与离子交换过程相容的装饰性多孔无机层

说明书

用于形成强化玻璃制品的方法的实施方式，该方法包括：提供可交换的玻璃基材，该可交换玻璃基材的热膨胀系数(CTE)约为60x10‑7/℃至约为110x10‑7/℃；将至少一层装饰性多孔无机层沉积到玻璃基材的至少一部分表面上，其中所述装饰性多孔无机层包括≥450℃的玻璃转化温度(Tg)，≤650℃的玻璃软化温度(Ts)，其中玻璃基材与装饰性多孔无机层之间的CTE值差异在10x10‑7/℃之内；以及在高于装饰性多孔无机层的Ts的温度使得玻璃基材和沉积的装饰性多孔无机层固化，以及在低于装饰性多孔无机层的Tg的温度下，通过离子交换对固化的玻璃基材和其上的装饰性多孔无机层进行化学强化。

本申请要求2013年2月26日提交的美国申请第61/769,518号的优先权，其全文通过引用结合于此。

技术领域

本说明书一般地涉及强化玻璃制品，更具体地，涉及包含玻璃基材的强化玻璃制品，其具有无离子交换化学强化相容的装饰性多孔无机层。

发明内容

离子交换强化被用于改进许多应用中玻璃的机械抗性，所述应用包括手持式消费者智能手机、电子板和汽车窗用玻璃。在汽车窗用玻璃中，离子交换强化是特别感兴趣的。常规汽车窗用玻璃通常由钠钙二氧化硅玻璃形成，其经过热回火，以引发表面压缩应力和改进窗用玻璃对于损坏(例如划痕或碎裂等)之后的机械失效的抗性。但是，由热回火赋予的残留压缩应力的量不高(约为200-300MPa)。因此，汽车窗用玻璃需要较厚，以确保窗用玻璃会耐受发生失效之前的高机械负荷。通常，汽车窗用玻璃的厚度可以约为7mm。

相比于热回火过程，离子交换过程通常赋予更大量的压缩应力(通常约为600-1200MPa)；因此，相比于经热回火的类似玻璃制品，离子交换的玻璃制品通常具有更高的抗机械失效性。这意味着相比于热回火的玻璃制品，形成的离子交换的玻璃制品可具有降低的厚度，同时保留相同或甚至改进的抗机械失效性。对于汽车窗用玻璃工业，存在通过降低产品厚度来降低玻璃重量的持续需求。

因此，当强化玻璃产品在其上具有装饰性玻璃熔料层时(这是汽车窗用玻璃的常见现象)，另一个挑战在于，商用无机装饰性熔料通常不可用于此类强化过程。对于常规熔料，在装饰性玻璃熔料层下无法实现离子交换。此外，如果在离子交换之后进行装饰，则会释放压缩应力，因为熔料的软化温度高于交换温度。

因此，本发明涉及装饰性多孔无机熔料层，其与离子交换化学强化过程之前的可离子交换玻璃的装饰是相容的，并且允许该装饰。为了实现该兼容性，装饰性多孔无机熔料层的CTE(热膨胀系数)需要与玻璃基材的CTE匹配，以避免产品的破裂或弯曲，并且其Tg(玻璃转化温度)需要高于离子交换温度，从而不会在交换过程中使得装饰的质量劣化。如本文所用，“匹配”指的是装饰性多孔无机熔料的CTE在玻璃基材的CTE的10x 10^-7/℃或5X 10^-7/℃之内，或者与其相同。此外，装饰性多孔无机熔料层与玻璃成形和弯曲过程相兼容，在其中完成装饰层的固化(650-750℃)。因此，其玻璃软化点(Ts)低于这些工艺的温度，或者小于或等于650℃。

在一个实施方式中，提供了一种形成强化玻璃制品的方法。用于形成强化玻璃制品的方法，所述方法包括：提供可交换的玻璃基材，该可交换玻璃基材的热膨胀系数(CTE)约为60x 10-7/℃至约为110x 10-7/℃；将至少一层装饰性多孔无机层沉积到玻璃基材的至少一部分表面上，其中所述装饰性多孔无机层包括≥450℃的玻璃转化温度(Tg)，≤650℃的玻璃软化温度(Ts)，其中玻璃基材与装饰性多孔无机层之间的CTE差异在10x 10^-7/℃之内；在高于装饰性多孔无机层的玻璃软化温度(Ts)的温度使得玻璃基材和沉积的装饰性多孔无机层固化；以及在低于装饰性多孔无机层的玻璃转化温度(Tg)的温度下，通过离子交换对固化的玻璃基材和其上的装饰性多孔无机层进行化学强化。