TW202003406A - 具有壓痕閥值之可快速離子交換的玻璃 - Google Patents
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Abstract
鹼鋁矽酸鹽玻璃可離子交換至高壓縮應力，及具有快速離子交換動力和高本質損傷抗性。藉著只使用少量P2
O5
（>1莫耳%）或不添加任何P2
O5
，所述玻璃可達成以上所有預定性質。
Description
交互參照之相關申請案
本申請案根據專利法法規主張西元2013年11月26日申請的美國臨時專利申請案第61/909049號的優先權權益，本申請案依賴該申請案全文內容且該申請案全文內容以引用方式併入本文中。
本揭示案係關於鹼鋁矽酸鹽玻璃，該玻璃可離子交換至高壓縮應力，及具有快速離子交換動力和高本質損傷抗性。
先前技術仍存在缺點。本發明旨在解決該等缺點及/或改善先前技術。
本發明提供鹼鋁矽酸鹽玻璃，該玻璃可離子交換至高壓縮應力，及具有快速離子交換動力和高本質損傷抗性。藉著只使用少量P2
O5
（>1莫耳%）或不添加任何P2
O5
，所述玻璃可達成以上所有預定性質。
因此，本發明的一態樣提供玻璃，包含：約50莫耳%至約72莫耳%的SiO2
；約12莫耳%至約22莫耳%的Al2
O3
；至多約15莫耳%的B2
O3
；至多約1莫耳%的P2
O5
；約11莫耳%至約21莫耳%的Na2
O；至多約5莫耳%的K2
O；至多約4莫耳%的MgO；至多約5莫耳%的ZnO；及至多約2莫耳%的CaO。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦2.0莫耳。在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>1莫耳%。在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>1莫耳%。在一些實施例中，24莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係鈉（Na）、鉀（K）和銀（Ag）的至少一者。
本發明的第二態樣提供玻璃，包含：約55莫耳%至約62莫耳%的SiO2
；約16莫耳%至約20莫耳%的Al2
O3
；約4莫耳%至約10莫耳%的B2
O3
；約14莫耳%至約18莫耳%的Na2
O；約0.2莫耳%至約4莫耳%的K2
O；至多約0.5莫耳%的MgO；至多約0.5莫耳%的ZnO；及至多約0.5莫耳%的CaO，其中玻璃實質無P2
O5
。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦0.5莫耳%。在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>4莫耳%。在一些實施例中，28莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者。
另一態樣提供離子交換玻璃的方法。方法包含在約410℃或以下的溫度下，在離子交換浴中離子交換鹼鋁矽酸鹽玻璃，計至多約8小時。離子交換浴包含鉀鹽，鹼鋁矽酸鹽玻璃包含：約50莫耳%至約72莫耳%的SiO2
；約12莫耳%至約22莫耳%的Al2
O3
；至多約15莫耳%的B2
O3
；至多約1莫耳%的P2
O5
；約11莫耳%至約21莫耳%的Na2
O；至多約5莫耳%的K2
O；至多約4莫耳%的MgO；至多約5莫耳%的ZnO；及至多約1莫耳%的CaO。經離子交換的鹼鋁矽酸鹽玻璃具有從表面延伸到層深度DOL的壓縮應力層，壓縮應力層具有至少約500兆帕（MPa）的壓縮應力CS。
本發明的上述和其他態樣、優點和顯著特徵在參閱以下詳細實施方式說明、附圖和後附申請專利範圍後，將變得更清楚易懂。
在以下說明中，以相同的元件符號代表各圖中相仿或對應的零件。亦應理解除非具體指明，否則諸如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內」等用語僅為便於說明，而非視為限定用語。此外，當描述某一群組包含一組元件和元件組合物中的至少一者時，應理解該群組可包含、實質由或由個別或結合任何數量的提及元件組成。同樣地，當描述某一群組由一組元件或元件組合物中的至少一者組成時，應理解該群組可由個別或結合任何數量的提及元件組成。除非具體指明，否則所述數值範圍包括範圍的上限與下限和介於二者間的任何範圍。除非具體指明，否則在此所用不定冠詞「一」和對應定冠詞「該」係指「至少一」或「一或更多」。亦應理解說明書和圖式所揭示各種特徵結構可以任何和所有結合方式使用。
在此，「玻璃物件」一詞係採用最廣泛的意義而包括整體或部分由玻璃製成的任何物體。除非具體指明，否則所有組成係以莫耳百分比（莫耳%）表示。除非具體指明，否則熱膨脹係數（CTE）係用10-7
/℃表示，及代表在約20℃至約300℃的溫度範圍內測量的數值。
在此所用「退火點」一詞係指玻璃黏度為1013.2
泊時的溫度，「應變點」一詞係指玻璃黏度為1014.7
泊時的溫度，「軟化點」一詞係指玻璃受自身重量作用而明顯變軟的溫度。
注意在此所用「實質」和「約」係表示任何定量比較、數值、測量或其他表述引起的固有不確定程度。該等用語在此亦表示定量表述偏離指定參考值、又不致改變所述標的物的基本功能的程度。故「實質無MgO」的玻璃係指不主動加入或批次加入MgO至玻璃、但存有像污染物般很少量MgO之玻璃。
按0.2毫米/分鐘施加壓痕負載至玻璃表面及接著移除之，以測定所述維氏（Vickers）裂隙初始閥值。最大壓痕負載維持10秒。壓痕裂隙閥值定義為使10個壓痕中的50%展現從壓痕印記角落發散出任何數量的徑向/中間裂隙時的壓痕負載。提高最大負載，直到符合特定玻璃組成的閥值為止。所有壓痕測量係在室溫、50%相對溼度下進行。
利用此技術領域已知手段，測量壓縮應力和層深度。該等手段包括使用諸如Luceo有限公司（日本東京）製造的FSM-16000等市售儀器測量表面應力（FSM），但不以此為限，測量壓縮應力和層深度的方法描述於名稱為「化學強化平板玻璃的標準規範（Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass）」的ASTM 1422C-99和名稱為「用於非破壞性光彈性測量退火熱強化和完全回火之平板玻璃的邊緣與表面應力的標準測試方法（Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat-Strengthened, and Fully-Tempered Flat Glass）」的ASTM 1279.19779，上述全文內容以引用方式併入本文中。表面應力測量係依據應力光學係數（SOC）的精確測量，SOC與玻璃雙折射有關。SOC可由此技術領域已知方法測量，例如光纖和四點彎曲法，二者均描述於名稱為「用於測量玻璃應力光學係數的標準測試方法（Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient）」的ASTM標準C770-98 (2008)，上述全文內容以引用方式併入本文中，及塊體圓柱法。
大體參照圖式且特別參照第1圖，應理解圖式說明係為描述特定實施例，而無意限定本揭示案或後附申請專利範圍。圖式不必然按比例繪製，為清楚簡潔呈現，某些特徵結構和一些視圖當可放大或概要圖示。
茲揭示鹼鋁矽酸鹽玻璃，該玻璃可離子交換至高壓縮應力，及具有快速離子交換動力和高本質損傷抗性。過去，兼具上述三種特徵的玻璃含有大量P2
O5
。本文則只使用少量P2
O5
（>1莫耳%）或不添加任何P2
O5
，即可使所述玻璃達成以上所有預定性質。
離子交換一般用於化學強化玻璃。在一特例中，陽離子源（例如熔融鹽或「離子交換」浴）內的鹼金屬陽離子與玻璃內的較小鹼金屬陽離子交換而於玻璃表面附近形成壓縮應力（CS）作用層。例如，出自陽離子源的鉀離子常與玻璃內的鈉離子交換。或者，其他單價陽離子可經由離子交換引入玻璃，例如Ag+
、Cu+
、Tl+
等。壓縮層從表面延伸到玻璃內的層深度（DOL）。
第1圖圖示平面離子交換玻璃物件的截面示意圖。玻璃物件100具有厚度t
、第一表面110和第二表面112。雖然第1圖實施例繪示玻璃物件100為平坦片材或平板，但玻璃物件亦可具其他構造，例如三維形狀或非平面構造。玻璃物件100具有第一壓縮層120，壓縮層120從第一表面110延伸層深度d1
而至大塊玻璃物件100內。在第1圖所示實施例中，玻璃物件100亦具有第二壓縮層122，壓縮層122從第二表面112延伸到第二層深度d2
。玻璃物件亦具有中心區130，中心區130從d1
延伸到d2
。中心區130受拉伸應力或中心張力（CT）作用，以平衡或抵消層120、122的壓縮應力。第一和第二壓縮層120、122的深度d1
、d2
可保護玻璃物件100，以免尖銳撞擊玻璃物件100的第一與第二表面110、112造成的裂隙綿延，而壓縮應力可降低裂隙穿透第一與第二壓縮層120、122的深度d1
、d2
的可能性。
所述玻璃中大量Al2
O3
（12莫耳%至22莫耳%）和Na2
O（11莫耳%至21莫耳%）能使玻璃離子交換達成高壓縮應力CS。在一些實施例中，所述玻璃經離子交換而產生壓縮應力CS至少約500兆帕（MPa）的壓縮層120、122；在一些實施例中為至少約700 MPa；在其他實施例中為至少約800 MPa；在其他實施例中為至少約900 MPa；在其他實施例中為至少約1000 MPa；在又一些其他實施例中為至少約1100 MPa。在一些實施例中，所述玻璃在8小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約52微米（ m）的層深度。在其他實施例中，所述玻璃在4小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約40 m的層深度。在又一些其他實施例中，所述玻璃在2小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約30 m的層深度。在一些實施例中，壓縮應力為約700 MPa至約1200 MPa；在其他實施例中為約800 MPa至約1200 MPa；在又一些其他實施例中為約900 MPa至約1200 MPa。
離子交換時，本文所述玻璃展現本質損傷抗性，上述維氏壓痕閥值測量亦反映相同結果。當表式B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)的數值為高（>1莫耳%）且(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)的數值為低（≦0.5莫耳%）時，數理邏輯分析模擬系統（lass）展現高損傷抗性。在一些實施例中，離子交換玻璃具有至少約9.5公斤力（kgf）的維氏裂隙壓痕閥值；在其他實施例中為至少約17.5 kgf；在其他實施例中為至少約22.5 kgf；在其他實施例中為至少約32.5 kgf；在又一些其他實施例中為至少約40 kgf。
高離子交換速率可歸因於數個組成因子結合，包括高濃度的Al2
O3
（12莫耳%至22莫耳%）和RAl
O4
（24莫耳%至45莫耳%）；非零濃度的K2
O（至多約5莫耳%的K2
O）；及低濃度的二價金屬氧化物RO（0莫耳%至5莫耳%）（R'係鈣（Ca）、鎂（Mg）和鋅（Zn）的至少一者）。在一些實施例中，所述玻璃可以使CS•DOL乘積在少於約8小時內至少達44000 MPa m的速率離子交換。
在一些實施例中，所述玻璃的液相黏度為至少約100千泊，是以能用此技術領域已知的下拉技術製作玻璃，例如融合抽拉及狹槽抽拉法。特別地，該等玻璃可相容於氧化鋁硬體（即實質上不與之反應或降解），例如用於融合抽拉製成的隔離管。
在一些實施例中，所述玻璃實質由下列組成或包含：約50莫耳%至約72莫耳%的SiO2
（即50莫耳%≦SiO2
≦72莫耳%）；約12莫耳%至約22莫耳%的Al2
O3
（即12莫耳%≦Al2
O3
≦22莫耳%）；至多約15莫耳%的B2
O3
（即0莫耳%≦B2
O3
≦15莫耳%）；至多約1莫耳%的P2
O5
（即0莫耳%≦P2
O5
≦1莫耳%）；約11莫耳%至約21莫耳%的Na2
O（即11莫耳%≦Na2
O≦21莫耳%）；至多約5莫耳%的K2
O（即0莫耳%≦K2
O≦5莫耳%）；至多約4莫耳%的MgO（即0莫耳%≦MgO≦4莫耳%）；至多約5莫耳%的ZnO（即0莫耳%≦ZnO≦4莫耳%）；及至多約2莫耳%的CaO（即0莫耳%≦CaO≦2莫耳%）。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦2.0莫耳%，在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>1莫耳%。在一些實施例中，24莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者。在一些實施例中，56莫耳%≦SiO2
+B2
O3
≦78莫耳%，在一些實施例中，0莫耳%≦Ʃ [R'O] ≦5莫耳%，其中R'係Ca、Mg和Zn的至少一者。在一些實施例中，2莫耳%≦B2
O3
+P2
O5
≦12莫耳%。
在某些實施例中，玻璃實質無或含有0莫耳%的P2
O5
。在一些實施例中，玻璃實質無或含有0莫耳%的Li2
O。
玻璃可進一步包括至少一澄清劑，例如SnO2
、CeO2
、As2
O3
、Sb2
O5
、Cl-
、F-
等。在一些實施例中，玻璃包括至多約0.5莫耳%的SnO2
（即0莫耳%≦SnO2
≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的Sb2
O5
（即0莫耳%≦CeO2
≦0.5莫耳%）；及/或至多約0.5莫耳%的As2
O3
（即0莫耳%≦As2
O3
≦0.5莫耳%）。
在特定實施例中，玻璃實質由下列組成或包含：約55莫耳%至約62莫耳%的SiO2
（即55莫耳%≦SiO2
≦62莫耳%）；約16莫耳%至約20莫耳%的Al2
O3
（即16莫耳%>Al2
O3
≦20莫耳%）；約2莫耳%至約10莫耳%的B2
O3
（即2莫耳%≦B2
O3
≦10莫耳%）；至多約1莫耳%的P2
O5
（即0莫耳%≦P2
O5
≦1莫耳%）；約14莫耳%至約18莫耳%的Na2
O（即14莫耳%≦Na2
O≦18莫耳%）；約0.2莫耳%至約4莫耳%的K2
O（即0.2莫耳%≦K2
O≦4莫耳%）；至多約0.5莫耳%的MgO（即0莫耳%≦MgO≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的ZnO（即0莫耳%≦ZnO≦0.5莫耳%）；及至多約0.5莫耳%的CaO（即0莫耳%≦CaO≦0.5莫耳%）。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦0.5莫耳%，在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>4莫耳%。在一些實施例中，24莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者。在一些實施例中，56莫耳%≦SiO2
+B2
O3
≦75莫耳%，在一些實施例中，0莫耳%≦Ʃ [R'O] ≦0.5莫耳%，其中R'係Ca、Mg和Zn的至少一者。在一些實施例中，K2
O≦0.5(Na2
O+K2
O)。在某些實施例中，玻璃實質無或含有0莫耳%的P2
O5
。在一些實施例中，玻璃實質無或含有0莫耳%的Li2
O。
玻璃可進一步包括至少一澄清劑，例如SnO2
、CeO2
、As2
O3
、Sb2
O5
、Cl-
、F-
等。在一些實施例中，玻璃包括至多約0.5莫耳%的SnO2
（即0莫耳%≦SnO2
≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的Sb2
O5
（即0莫耳%≦CeO2
≦0.5莫耳%）；及/或至多約0.5莫耳%的As2
O3
（即0莫耳%≦As2
O3
≦0.5莫耳%）。
在又一些其他實施例中，所述玻璃實質由下列組成或包含：約55莫耳%至約62莫耳%的SiO2
（即55莫耳%≦SiO2
≦62莫耳%）；約16莫耳%至約20莫耳%的Al2
O3
（即16莫耳%>Al2
O3
≦20莫耳%）；約4莫耳%至約10莫耳%的B2
O3
（即4莫耳%≦B2
O3
≦10莫耳%）；約14莫耳%至約18莫耳%的Na2
O（即14莫耳%≦Na2
O≦18莫耳%）；約0.2莫耳%至約4莫耳%的K2
O（即0.2莫耳%≦K2
O≦4莫耳%）；至多約0.5莫耳%的MgO（即0莫耳%≦MgO≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的ZnO（即0莫耳%≦ZnO≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的CaO（即0莫耳%≦CaO≦0.5莫耳%）；及實質無或含有0莫耳%的P2
O5
。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦0.5莫耳%，在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>4莫耳%。在一些實施例中，28莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者。在一些實施例中，56莫耳%≦SiO2
+B2
O3
≦70莫耳%，在一些實施例中，0莫耳%≦Ʃ [R'O] ≦0.5莫耳%，其中R'係Ca、Mg和Zn的至少一者。在一些實施例中，K2
O≦0.25(Na2
O+K2
O)。在某些實施例中，玻璃實質無或含有0莫耳%的Li2
O。
玻璃可進一步包括至少一澄清劑，例如SnO2
、CeO2
、As2
O3
、Sb2
O5
、Cl-、F-等。在一些實施例中，玻璃包括至多約0.5莫耳%的SnO2
（即0莫耳%≦SnO2
≦0.5莫耳%）；至多約0.5莫耳%的Sb2
O5
（即0莫耳%≦CeO2
≦0.5莫耳%）；及/或至多約0.5莫耳%的As2
O3
（即0莫耳%≦As2
O3
≦0.5莫耳%）。
上述包含P2
O5
的玻璃組成和非限定實例列於表1。上述實質無P2
O5
的玻璃組成和非限定實例列於表2。該等玻璃的氧化物成分各有功能。矽石（SiO2
）例如為主要玻璃形成氧化物，並構成熔融玻璃的網狀物主幹。純SiO2
具有低CTE且無鹼金屬。然因具極高的熔化溫度，故純SiO2
不適於融合抽拉製程。黏度曲線也太高，以致無法匹配層疊結構中的任何核心玻璃。在一些實施例中，所述玻璃的SiO2
含量為約50莫耳%至約72莫耳%。在其他實施例中，SiO2
濃度為約55莫耳%至約62莫耳%。
除了矽石，所述玻璃還包含網狀物成形體Al2
O3
和B2
O3
，以達到穩定玻璃形成、低CTE、低楊氏模數、低剪切模數，及促進熔化及/或成形。藉由混合三種適當濃度的網狀物成形體，可達成穩定大塊玻璃形成，同時使網狀物改質劑需求降至最低，例如鹼金屬或鹼土金屬氧化物，改質劑用於提高CTE和模數。像SiO2
一樣，Al2
O3
亦貢獻玻璃網狀物的剛性。氧化鋁可以四重或五重配位存於玻璃中。在一些實施例中，所述玻璃包含約12莫耳%至約22莫耳%的Al2
O3
，在特定實施例中為約16莫耳%至約20莫耳%的Al2
O3
。
氧化硼（B2
O3
）亦為玻璃形成氧化物，氧化硼用於降低黏度及改善熔化及形成玻璃的能力。B2
O3
可依三重或四重配位存於玻璃網狀物中。三重配位的B2
O3
係降低楊氏模數與剪切模數以改善玻璃本質損傷抗性最有效的氧化物。故在一些實施例中，所述玻璃包含約0莫耳%至至多約15莫耳%的B2
O3
，在其他實施例中為約2莫耳%至約10莫耳%的B2
O3
，在其他實施例中為約2莫耳%至約10莫耳%的B2
O3
，在又一些其他實施例中為約4莫耳%至約8莫耳%的B2
O3
。在一些實施例中，56莫耳%≦SiO2
+B2
O3
≦78莫耳%，在其他實施例中，66莫耳%≦SiO2
+B2
O3
≦75莫耳%。在某些實施例中，B2
O3
≦Al2
O3
。
鹼金屬氧化物Na2
O和K2
O用於利用離子交換達成化學強化玻璃。在一些實施例中，玻璃包括Na2
O，以與含如KNO3
鹽浴中的鉀交換。在一些實施例中，0莫耳%≦K2
O≦5莫耳%，及在某些實施例中，0莫耳%≦K2
O≦4莫耳%。在一些實施例中，11莫耳%≦Na2
O≦21莫耳%，在其他實施例中，14莫耳%≦Na2
O≦18莫耳%。在其他實施例中，1莫耳%≦Li2
O≦15莫耳%，及在某些實施例中，6莫耳%≦Li2
O≦13莫耳%。所述玻璃實質無Li2
O或包含0莫耳%的Li2
O。在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O≦2.0莫耳%，及在其他實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O≦0.5莫耳%。在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>1莫耳%，及在其他實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>4莫耳%。在一些實施例中，24莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者，及在其他實施例中，24莫耳%≦RAlO4
≦45莫耳%，其中R係Na、K和Ag的至少一者。
像B2
O3
一樣，鹼土金屬氧化物（例如MgO與CaO）和其他二價氧化物（例如ZnO）亦可改善玻璃的熔化行為。然其也會提高CTE和楊氏與剪切模數。在一些實施例中，所述玻璃包含至多約4莫耳%的MgO、至多約1莫耳%的CaO和至多約4莫耳%的ZnO。在其他實施例中，該等玻璃包含至多約0.5莫耳%的MgO、至多約0.5莫耳%的CaO和至多約0.5莫耳%的ZnO。在一些實施例中，0莫耳%≦Ʃ[R'O]≦5莫耳%，及在其他實施例中，0莫耳%≦Ʃ[R'O]≦0.5莫耳%，其中R'係Ca、Mg和Zn的至少一者。
為確保玻璃中絕大部分的B2
O3
係呈三重配位態而獲得高原生耐刮性，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦2.0莫耳%，且在一些實施例中，Na2
O+K2
O-Al2
O3
≦0.5莫耳%。在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>1莫耳%，且在一些實施例中，B2
O3
-(Na2
O+K2
O-Al2
O3
)>4莫耳%。
在一些實施例中，玻璃亦可包括至少一澄清劑，例如SnO2
、CeO2
、As2
O3
、Sb2
O5
、Cl-
、F-
等，以助於在熔化時消除氣態內含物。在一些實施例中，玻璃包含至多約0.5莫耳%的SnO2
、至多約0.5莫耳%的As2
O3
及/或至多約0.5莫耳%的Sb2
O3
。
所述包含至多約1莫耳% P2
O5
的非限定玻璃組成和選定物性（應變、退火點與軟化點、密度、CTE、液相溫度、模數、折射率和應力光學係數（SOC））實例列於表1。所述不含P2
O5
的非限定玻璃組成和選定物性實例列於表2。
在另一態樣中，提供離子交換所述鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法。方法包含在至多約410℃的溫度下，在包含鉀鹽的離子交換浴中離子交換玻璃，計至多約8小時，以形成壓縮層，壓縮層具有至少500 MPa的壓縮應力並從表面延伸層深度DOL。在一些實施例中，所述玻璃在8小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約52 m的層深度。在其他實施例中，所述玻璃在4小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約40 m的層深度。在又一些其他實施例中，所述玻璃在2小時離子交換時間內離子交換達成至少約800 MPa的壓縮應力和至少約30 m的層深度。在一些實施例中，CS•DOL=44000 MPa•μm。
表1 所述包含至多約1莫耳% P2
O5
的玻璃組成和選定物性 
1
玻璃經融合抽拉/虛擬化及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。
表2 所述不含P2
O5
的玻璃組成和選定物性 
1
玻璃經融合抽拉/虛擬化及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。2
玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
1
玻璃經融合抽拉/虛擬化及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。2
玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
1
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熔融鹽浴中離子交換8小時。2
玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
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熔融鹽浴中離子交換8小時。2
玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
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玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
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玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
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玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
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玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。 
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玻璃經融合抽拉/虛擬化及在410℃下，在KNO3
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玻璃經退火及在410℃下，在KNO3
熔融鹽浴中離子交換8小時。
雖然本發明已以典型實施例揭示如上，然以上說明不應視為限定本發明或後附申請專利範圍的範圍。因此，熟諳此技術者在不脫離本發明或後附申請專利範圍的精神和範圍內，當可作各種潤飾、修改與更動。
100‧‧‧玻璃物件
110、112‧‧‧表面
120、122‧‧‧壓縮應力層
130‧‧‧中心區
d1、d2‧‧‧層深度
t‧‧‧厚度
第1圖係離子交換玻璃物件的截面示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100‧‧‧玻璃物件
110、112‧‧‧表面
120、122‧‧‧壓縮應力層
130‧‧‧中心區
d1、d2‧‧‧層深度
t‧‧‧厚度
Claims (10)
- 一種玻璃，該玻璃包含： 50莫耳%至72莫耳%的SiO2 ； 12莫耳%至22莫耳%的Al2 O3 ； 至多6.5莫耳%的B2 O3 ； 至多1莫耳%的P2 O5 ； 11莫耳%至21莫耳%的Na2 O； 大於0.0至0.26莫耳%的K2 O； 至多4莫耳%的MgO； 至多5莫耳%的ZnO；及 至多2莫耳%的CaO， 其中： Na2 O+K2 O-Al2 O3 ≦2.0莫耳%， B2 O3 -(Na2 O+K2 O-Al2 O3 )>1莫耳%， 該玻璃實質無TiO2 ，以及 該玻璃經離子交換而且具有至少17.5公斤力的一維氏裂隙壓痕閥值。
- 如請求項1所述之玻璃，其中該玻璃實質無P2 O5 與Li2 O的至少一者。
- 如請求項1或2所述之玻璃，其中該玻璃具有受到壓縮應力CS作用的一層，該層從該玻璃的一表面延伸一層深度DOL，且該DOL≧55.27μm。
- 一種玻璃，該玻璃包含： 55莫耳%至62莫耳%的SiO2 ； 16莫耳%至20莫耳%的Al2 O3 ； 4莫耳%至6.5莫耳%的B2 O3 ； 14莫耳%至18莫耳%的Na2 O； 大於0.0至0.26莫耳%的K2 O； 至多0.5莫耳%的MgO； 至多0.5莫耳%的ZnO；及 至多0.5莫耳%的CaO， 其中： 該玻璃實質無P2 O5 ， Na2 O+K2 O-Al2 O3 ≦0.5莫耳%， B2 O3 -(Na2 O+K2 O-Al2 O3 )>4莫耳%， 該玻璃實質無TiO2 ，以及 該玻璃經離子交換而且具有至少17.5公斤力的一維氏裂隙壓痕閥值。
- 如請求項4所述之玻璃，其中該玻璃實質無Li2 O。
- 如請求項1或4所述之玻璃，其中56莫耳%≦SiO2 +B2 O3 ≦70莫耳%。
- 如請求項4所述之玻璃，其中0 mol% ≤ Ʃ [R'O]≤ 0.5 mol%，其中R’係Ca、Mg和Zn的至少一者。
- 如請求項1或4所述之玻璃，其中該玻璃實質無As2 O3 與Sb2 O3 。
- 如請求項1或4所述之玻璃，其中該玻璃具有受到大於500 MPa的壓縮應力CS作用的一層，該層從該玻璃的一表面延伸一層深度DOL，其中CS•DOL≧44000 MPa•μm。
- 如請求項4所述之玻璃，其中該玻璃包括4莫耳%至6.0莫耳%的B2 O3 。
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