[发明专利]在离子交换后的热处理之后保留了高压缩应力的玻璃组合物

说明书

可离子交换玻璃含有SiO₂、Na₂O、MgO，以及任选地，Li₂O和ZrO₂中的至少一种。这些玻璃还不含B₂O₃、K₂O、CaO、和P₂O₅中的至少一种。这些玻璃可以经离子交换以实现至少约40μm(或者最高至约50μm)的压缩层深度，以及至少约950MPa(在一些实施方式中至少1000MPa、和在其他实施方式中至少约1100MPa)的最大表面压缩应力。经过离子交换的玻璃当后续经过热处理时，在玻璃的表面处保留了至少约600MPa的压缩应力，以及在一些实施方式中，至少约750MPa。当暴露于强酸时，玻璃还展现出高水平的耐用性。

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§120，要求2016年05月06日提交的美国申请系列第62/332591号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本公开涉及可离子交换玻璃。更具体来说，本公开涉及这样的玻璃，当经过离子交换和后续热处理之后，保留了表面压缩应力。甚至更具体来说，本公开涉及具有高耐久性水平的此类可离子交换玻璃。

不同于用于消费者电子市场的化学强化玻璃，用于建筑应用(例如，多窗格窗户)的玻璃通常在离子交换之后经受密封过程。在密封过程期间，经过离子交换的玻璃被加热到具有明显的扩散和应力松弛这两种情况的温度。因此，密封过程中的加热步骤所导致的应力松弛显著降低了玻璃表面处通过离子交换工艺所实现的压缩应力CS，因为在后续的热处理期间，在离子交换过程中引入的K⁺离子继续扩散更深入到玻璃中。例如，在一些玻璃中，在离子交换后的热处理之后，玻璃表面处的压缩应力会从900MPa降低到低于600MPa。

发明内容

本公开提供了可离子交换玻璃，其含有SiO₂、Na₂O、MgO，以及任选地，Li₂O和ZrO₂中的至少一种。此外，这些玻璃不含B₂O₃、K₂O、CaO、和P₂O₅中的至少一种。这些玻璃可以经离子交换以实现至少约40μm(或者最高至约50μm或者最高至约70μm)的压缩层深度，以及至少约950MPa(在一些实施方式中至少1000MPa、和在其他实施方式中至少约1100MPa)的最大表面压缩应力。经过离子交换的玻璃当后续经过热处理时，在玻璃的表面处保留了至少约600MPa的压缩应力，以及在一些实施方式中，至少约750MPa。当暴露于强酸时，玻璃还展现出高水平的耐用性。

本公开的第1个方面提供了一种碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：至少约50摩尔％SiO₂，至少约10摩尔％Na₂O，和MgO，并且不含B₂O₃、K₂O、CaO、BaO、和P₂O₅中的至少一种。碱性铝硅酸盐玻璃在95℃浸入包含约5重量％HCl的酸溶液中持续约7小时之后，经受小于或等于约0.030mg/cm²的重量损失。

根据第1个方面的第2个方面，其中，所述碱性铝硅酸盐玻璃的厚度t最高至约1mm并且具有如下压缩层，所述压缩层从所述碱性铝硅酸盐玻璃的表面延伸到最高至约70μm的层深度，以及在表面处至少约为950MPa的最大压缩应力。

根据第2个方面的第3个方面，其中，所述压缩应力至少约为1000MPa，以及层深度至少为40μm。

根据第2个方面的第4个方面，其中，碱性铝硅酸盐玻璃在离子交换之后在至少约450℃的温度进行热处理，以及其中，碱性铝硅酸盐玻璃在表面处的压缩应力至少为600MPa。