[发明专利]具有低软化温度和高韧性的玻璃

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120要求2010年5月27日提交的美国申请系列第12/788,559号的优先权。

技术领域

本发明涉及具有低软化点和高抗损性的玻璃。

背景技术

消费电子产品目前使用镁碱金属铝硅酸盐和钠钙玻璃。镁碱金属铝硅酸盐玻璃往往具有过高的软化点，会损坏用来将玻璃下垂成选定的应用所需轮廓的钢模，而钠钙玻璃不能通过离子交换充分强化。此外，这些玻璃的热膨胀系数往往较高，从而使这些玻璃容易在快速热变化中开裂。

发明内容

本发明提供了具有低软化点和高韧性的玻璃。所述玻璃是软化点低于900℃的碱金属铝硼硅酸盐玻璃，在一些实施方式中其软化点在约650℃至最高约825℃的范围内。所述玻璃的压痕计损伤阈值（indenter damage threshold）至少为300g，若经离子交换强化，损伤阈值至少为3000g。所述玻璃不含碱土金属、铅、砷和锑，在一些实施方式中不含锂。

因此，本发明一方面提供了碱金属铝硼硅酸盐玻璃，其软化点在650℃至最高825℃的范围内，其压痕计损伤阈值至少为300g。所述玻璃不含碱土金属、铅、砷和锑。

本发明第二方面提供了碱金属硼铝硅酸盐玻璃，它具有处于压缩应力下的表面层，其软化点低于900℃，压痕计损伤阈值至少为5kg。所述玻璃不含碱土金属、铅、砷和锑。

从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出上述及其他方面、优点和显著特征。

附图说明

图1是通过离子交换强化的玻璃片的截面示意图；

图2是玻璃的软化点与B₂O₃/Al₂O₃之比的关系图；

图3是各种玻璃在离子交换之前（IX前）和离子交换之后（IX后）的损伤阈值负荷图；

图4是损伤阈值与摩尔比∑R′₂O₃/∑R₂O的关系图；

图5是压痕阈值与摩尔比∑R₂O/Al₂O₃的关系图。

具体实施方式

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中相同或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便用语，不应视为限制性术语。此外，每当将一个组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，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组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。除非另外说明，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限，以及所述范围之间的任意子范围。除非另外说明，否则，所有的组成都用摩尔百分数（mol%）表示。

从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解图示是为了描述本发明的具体实施方式，这些图示不构成对本发明的内容或权利要求书的限制。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。

如本文所用，术语“软化点”和“熔化温度”是指玻璃流动和黏度为10^7.6P（泊）时的温度。除非另外说明，否则，术语“压痕计阈值”是指在凹痕角落引发维氏（Vickers）（即径向）裂纹所需的维氏压痕计上的负荷。

从膝上型电脑到移动电话、音乐视频播放机等，消费电子产品往往包含可通过离子交换强化的玻璃，如镁碱金属铝硅酸盐玻璃。然而，这种玻璃的软化点过高，会损坏用来使玻璃下垂成选定的应用所需轮廓或三维形状的钢模。此外，这种玻璃的热膨胀系数（CTE）往往较高（例如约为91x10^-7/℃），从而使这些玻璃容易在快速热变化过程中产生开裂。