[发明专利]用于三维形状的可离子交换软质玻璃

说明书

本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年2月26日提交的美国临时申请系列号62/121016的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

背景

本公开涉及具有低软化点的碱性铝硅酸盐玻璃。更具体而言，本公开涉及可离子交换且能够成形为三维形状的玻璃。

可离子交换的玻璃被广泛用作包括手持式装置在内的多种现代电子装置中的显示器的盖板玻璃。然而，这些可化学强化的玻璃在这些应用中的使用大部分局限于平面和平坦的装置。三维(3D)玻璃形状的成形有时通过模塑和/或下垂法来实现，其中，加热玻璃并允许玻璃在重力下或真空中下垂进入模具，以得到最终或接近最终的形状。然而，许多可离子交换玻璃具有很高的软化点，以至于它们倾向于与用于下垂法中的模具发生反应、粘附和/或降解该模具，甚至在使用保护模具涂层时也是如此。

含锂碱性铝硅酸盐玻璃倾向于具有较低的软化点，但限制了在用离子交换介质中的钾交换玻璃中的钠时玻璃的离子交换性质。为了实现所得到的压缩层的所需深度(层深度或DOL)，通常必须在更高的温度下用更长时间对这些玻璃进行离子交换，从制造的角度来看，这是不实际或不希望的。此外，压缩应力(CS)的水平随离子交换时间的延长而降低。即使进行长时间的离子交换，压缩层的深度也倾向于相对较浅。

发明概述

本发明提供可进行离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃和玻璃制品，它们具有允许利用真空下垂法使玻璃成形为三维形状的软化点和高温热膨胀系数。这些玻璃含有显著量的MgO和ZnO中的至少一种，并且包含B₂O₃和小于1摩尔％的Li₂O。

因此，本公开的一个方面提供一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含约0.5摩尔％-约4摩尔％的B₂O₃、小于1摩尔％的Li₂O和约1摩尔％-约7摩尔％的ZnO。该碱性铝硅酸盐玻璃具有约790℃或更低的软化点和约35×10^-6K^-1或更小的高温热膨胀系数。该玻璃可离子交换且能够成形为三维非平面形状。

本公开的第二个方面提供一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：约62摩尔％-约70摩尔％的SiO₂、约5摩尔％-约11摩尔％的Al₂O₃、约0.5摩尔％-约4摩尔％的B₂O₃、0摩尔％-约1摩尔％的Li₂O、约13摩尔％-约19摩尔％的Na₂O、约0.3摩尔％-约4摩尔％的K₂O、0摩尔％-约6摩尔％的MgO和约1摩尔％-约7摩尔％的ZnO。该玻璃具有约790℃或更低的软化点和约35×10^-6K^-1或更小的高温热膨胀系数。

本公开的这些和其它方面、优势和显著特征会通过以下的详细描述、附图和所附的权利要求而变得显而易见。

附图的简要说明

图1是盘形玻璃制品的截面示意图；以及

图2是一种经过离子交换的三维玻璃制品的截面示意图。

发明详述

在以下描述中，在所有附图所示的若干视图中，相同的附图标记表示类似或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语例如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是为了方便起见的用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一种对象、制品或组合物描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，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，或者主要由任何数量的这些所列要素组成，或者由任何数量的这些所列要素组成。类似地，每当将一种对象、制品或组合物描述为由一组要素中的至少一个要素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。除非另有说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的修饰语“一个”或“一种”及其相应的修饰语“该(所述)”表示“至少一(个/种)”、或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。