[发明专利]包括四方氧化锆结晶相的白色玻璃陶瓷基材与制品及其制造方法

说明书

一种玻璃陶瓷制品包含：(基于氧化物计)包含以下各项的中心体积组成：55‑75mol％SiO₂、0.2‑10mol％Al₂O₃、0‑5mol％B₂O₃、15‑30mol％Li₂O、0‑2mol％Na₂O、0‑2mol％K₂O、0‑5mol％MgO、0‑2mol％ZnO、0.2‑3.0mol％P₂O₅、0.1‑10mol％ZrO₂、0‑4mol％TiO₂及0‑1.0mol％SnO₂。二硅酸锂及β‑锂辉石或β‑石英中的任一种是该玻璃陶瓷制品(按重量计)的两个主要结晶相。该玻璃陶瓷基材还包含四方ZrO₂作为结晶相。该玻璃陶瓷制品自主表面至该玻璃陶瓷制品的厚度中的组成(基于氧化物计)可包含超过10mol％的Na₂O，Na₂O的摩尔百分比自该主表面向该中心体积减少。当该玻璃陶瓷制品的厚度为0.3mm至2.0mm时，该玻璃陶瓷制品展现出至少120kgf的环上环失效负载。

相关申请

本申请要求2020年6月30日提交的第63/045934号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。

背景技术

颜色呈不透明或白色的玻璃陶瓷材料已被用作炉灶面板、烹饪用具，且用在移动装置(诸如智能电话)等中。然而，存在的问题是这些玻璃陶瓷材料具有不太理想的机械特性，尤其是不太理想的抗损伤性及断裂韧性。

发明内容

本公开利用具有SiO₂-Al₂O₃-Li₂O-P₂O₅-ZrO₂组成、以β-锂辉石固溶体或β-石英固溶体中的任一种及二硅酸锂作为两个主要结晶相及以四方ZrO₂作为额外结晶相的玻璃陶瓷基材，解决了这一问题。玻璃陶瓷基材被离子交换为具有随厚度分布而变化的特定Na₂O浓度的玻璃陶瓷制品。玻璃陶瓷制品甚至在具有0.3mm至2.0mm的厚度时，亦展现出优越的机械性能。例如，玻璃陶瓷制品(在经受离子交换工序后)展现出至少120kgf的环上环失效负载(ring-on-ring load-to-failure)，且在45psi的磨损压力下用SiC颗粒磨损后，展现出至少80kgf的环上环失效负载。β-锂辉石固溶体在下文简称为“β-锂辉石”。β-石英固溶体在下文简称为“β-石英”。