[发明专利]透明玻璃-陶瓷制品,玻璃-陶瓷前体玻璃及其形成方法

说明书

公开了玻璃陶瓷制品和前体玻璃的实施方式。在一种或多种实施方式中,玻璃‑陶瓷制品是透明的，且包含霞石相和磷酸盐相。玻璃‑陶瓷制品是无色的，且越过可见光谱呈现约70％或更大的透光率。玻璃‑陶瓷制品可任选地包含锂铝硅酸盐相。玻璃‑陶瓷制品的晶体可具有约100nm或更小的主要横截面。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2015/030465，国际申请日为2015年5月13日，进入中国国家阶段的申请号为201580038109.7，发明名称为“透明玻璃-陶瓷制品,玻璃-陶瓷前体玻璃及其形成方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119要求2014年05月28日提交的美国临时申请系列第62/003636号以及2014年05月13日提交的美国临时专利申请系列第61/992490号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

背景

本公开涉及具有改善机械强度的透明玻璃-陶瓷制品,和前体玻璃和用于形成这种玻璃-陶瓷制品的方法,具体来说，涉及包含霞石晶相和沿着可见光谱的约70％或更大的透光率的透明玻璃-陶瓷制品。

钠铝硅酸盐(Sodium aluminosilicate)玻璃可通过离子交换过程来强化，其中将玻璃中存在的钠阳离子交换更大的钾阳离子。含有不透明霞石的玻璃-陶瓷也可以相同的方式强化。

含有霞石的玻璃-陶瓷通常使用TiO₂成核剂来进行成核。通常需要显著量的TiO₂成核剂来在含有霞石的玻璃-陶瓷中产生内部成核(例如，约5-10重量％)，这是足以在母玻璃(形成玻璃-陶瓷制品的玻璃)中形成黄色或琥珀色的量。

因此,本领域需要透明、无色的含有霞石的玻璃-陶瓷制品，其呈现改善的机械强度并可通过已知的离子交换方法来强化。

概述

本公开的第一方面涉及呈现改善的机械强度的透明和高度结晶纳米相玻璃-陶瓷制品。在一种或多种实施方式中,玻璃-陶瓷制品通过呈现高表面压缩应力来呈现这种改善的机械强度，其可通过用钾阳离子交换玻璃-陶瓷制品中存在的钠阳离子来获得或产生。在一种或多种实施方式中,玻璃-陶瓷制品包含含有霞石的主相或主要相。霞石相可包含固溶体。在一些实施方式中,玻璃-陶瓷制品包含磷酸盐相，其可作为次相(相比于霞石相)存在，以及任选的锂铝硅酸盐(“LAS”)相，其可作为次相(相比于霞石相)存在。

在一些实施方式中,霞石相和磷酸盐相中的至少一种包含多个纳米晶体，其具有约100nm或更小的主要横截面尺寸。在一些情况下,多个纳米晶体形成霞石相、磷酸盐相和锂铝硅酸盐相中的至少一种,且这种多个纳米晶体具有约100nm或更小的主要横截面尺寸。在一些实施方式中,当存在于玻璃-陶瓷制品中时，具有约100nm或更小的主要横截面尺寸的多个纳米晶体形成霞石相、磷酸盐相和锂铝硅酸盐相的全部三种。

在一种或多种实施方式中,玻璃-陶瓷制品是无色的，且越过在约390nm-约700nm的可见光谱呈现约70％或更大的透光率。