[发明专利]包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷

说明书

公开了一种玻璃基制品的实施方式，所述玻璃基制品包含定义约3毫米或更薄(例如约1毫米或更薄)的厚度(t)的第一表面和与第一表面相反的第二表面、和应力曲线，其中，厚度范围在约0·t至0.3·t之间以及大于0.7·t的应力曲线上的所有点包含小于约‑0.1兆帕/微米或大于约0.1兆帕/微米的切线。在一些实施方式中，玻璃基制品包含沿着至少一部分厚度(例如0·t～约0.3·t)变化的非零金属氧化物浓度。在一些实施方式中，金属氧化物或碱金属氧化物的浓度从第一表面减小至第一表面与第二表面之间的一个位置处，并从所述位置处增大至第二表面。整个厚度内的金属氧化物浓度可约为0.05摩尔％或更大、或者约0.5摩尔％或更大。还公开了用于形成这些玻璃基制品的方法。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2015/054681，国际申请日为2015年10月8日，进入中国国家阶段的申请号为201580065754.8，发明名称为“包含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求2015年7月21日提交的美国临时申请序列号62/194967、2015年6月4日提交的美国临时申请序列号62/171110、2015年2月18日提交的美国临时申请序列号62/117585、以及2014年10月8日提交的美国临时申请序列号62/061372的优先权，上述文献的内容作为本申请的基础，并通过引用全文纳入本文。

背景

本公开涉及展现出包括改善的耐断裂性在内的改善的耐损坏性的玻璃基制品，更具体而言，涉及展现出非零金属氧化物浓度梯度或沿着大部分厚度变化的浓度的玻璃和玻璃陶瓷制品。

玻璃基制品经常经历会将大缺陷引入制品表面内的严重的冲击。这些缺陷会延伸至距离表面不超过约200微米的深度处。传统上，使用经过热钢化的玻璃来防止缺陷可被引入玻璃而导致的失效，因为经过热钢化的玻璃经常展现出较大的压缩应力(CS)层(例如占玻璃总厚度的约21％)，这能够防止缺陷蔓延进而发生失效。由热钢化而生成的应力曲线的一个离子示于图1。图1中，经过热处理的玻璃基制品100包含第一表面101、厚度t₁和表面CS110。玻璃基制品100展现出从如本文所定义的第一表面101减小至层深度(DOL)130的CS，在该深度处，应力从压缩应力转变为拉伸应力且到达最大中心张力(CT)120。

热钢化目前仅限于较厚的玻璃基制品(即具有约3毫米或更厚的厚度t₁的玻璃基制品)，因为为了实现热强化和所需的残留应力，必须在这些制品的核心与表面之间形成足够的热梯度。这些较厚的制品在许多应用中是不希望且不实际的，例如显示器(例如消费电子产品，包括手机、平板电脑、计算机、导航系统等)、建筑物(例如窗户、淋浴房面板、工作台面等)、交通工具(例如汽车、火车、飞机、航海器等)、家用电器、或者任何需要优异耐断裂性的应用但也是薄且轻量的制品。

虽然化学强化不以与热钢化相同的方式受到玻璃基制品的厚度所限，但是已知的经过化学强化的玻璃基制品不展现出经过热钢化的玻璃基制品的应力曲线。由化学强化(例如通过离子交换工艺)生成的应力曲线的一个离子示于图2。图2中，经过化学强化的玻璃基制品200包含第一表面201、厚度t₂和表面CS 210。玻璃基制品200展现出从如本文所定义的第一表面201减小至DOL 230的CS，在该深度处，应力从压缩应力转变为拉伸应力且到达最大CT 220。如图2所示，这些曲线展现出平坦的CT区域或者具有恒定或接近恒定的拉伸应力的CT区域，且经常具有相比于图1中所示的最大中心值更低的最大CT值。

因此，需要展现出改善的耐断裂性的薄的玻璃基制品。

发明概述