[发明专利]通过无误差函数压缩应力曲线的离子交换玻璃

说明书

本申请涉及通过无误差函数压缩应力曲线的离子交换玻璃。具有压缩应力曲线的玻璃，在给定水平的储存的张力下，其允许比具有符合补余误差函数的应力曲线的玻璃更高的表面压缩和更深的层深度(DOL)。在一些情况下，在层深度内存在埋层或增加的压缩的局部最大值，其可以改变裂纹体系的方向。通过三步骤过程实现这些压缩应力曲线，所述三步骤过程包括：第一离子交换步骤，以产生符合补余误差函数的压缩应力和层深度，在低于玻璃的应变点的温度下的热处理，以部分释放玻璃中的应力并使得较大的碱性离子扩散到更大的深度，以及短时间的再离子交换，以在表面处重新建立高压缩应力。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2013/028079，国际申请日为2013年02月27日，进入中国国家阶段的申请号为201380011479.2，发明名称为“通过无误差函数压缩应力曲线的离子交换玻璃”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35 U.S.C.§119，要求2012年2月29日提交的美国临时申请系列第61/604654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

玻璃的化学强化，也称作离子交换(IOX)，涉及在低于玻璃的应变点的温度下，用外部介质(例如熔盐浴)中的较大单价阳离子(例如K⁺)交换玻璃中的较小阳离子(例如，单价碱金属阳离子，如Li⁺和Na⁺)。离子交换过程用于赋予从玻璃表面延伸到特定深度的压缩应力曲线，该压缩应力曲线符合补余误差函数。高压缩应力给予挠度高强度，只要裂纹被包含在压缩层的深度(层深度，或“DOL”)中。

玻璃的两个表面储存的压缩应力被储存的张力平衡，所允许的极限是由给定的玻璃厚度的脆性限值所设定的。压缩应力和层深度的极限是由各种符合补余误差函数的可实现的组合决定的，并且保持低于脆性极限。储存的压缩应力表示为补余误差函数从表面到层深度下的面积。

发明内容

本发明提供了一种具有压缩应力曲线的玻璃，在给定水平的储存的张力下，其允许比具有符合补余误差函数的应力曲线的玻璃更高的表面压缩和更深的层深度(DOL)。在一些情况下，在层深度内存在埋层或增加的压缩的局部最大值，其可以改变裂纹体系的方向。通过三步骤过程实现这些压缩应力曲线，所述三步骤过程包括：第一离子交换步骤，以产生符合补余误差函数的压缩应力和层深度，在低于玻璃的应变点的温度下的热处理，以部分释放玻璃中的应力并使得较大的碱性离子扩散到更大的深度，以及短时间的再离子交换，以在表面处重新建立高压缩应力。

因此，本发明的一个方面是提供一种具有表面和厚度t的玻璃。所述玻璃包含处于压缩应力的第一区域和处于拉伸应力CT的第二区域，所述第一区域从表面延伸到玻璃中的层深度DOL，其中，压缩应力CS在表面处具有最大值CS₁，并根据除了补余误差函数之外的函数随着离开表面的距离d而变化；所述第二区域从层深度延伸进入玻璃。

本发明的第二个方面是提供一种具有表面和厚度t的离子交换的玻璃。所述玻璃包含第一层，所述第一层处于压缩应力CS并且延伸到玻璃中的层深度DOL。第一区域包括第一区段和第二区段，在第一区域中，压缩应力CS根据第一函数变化，在第二区域中，压缩应力CS根据第二函数变化，并且其中，所述第一函数不同于第二函数。

本发明的第三方面是提供一种提供玻璃的方法，所述玻璃具有处于压缩应力下的层，该层从玻璃的表面延伸到玻璃中的层深度。所述方法包括：用包含第一阳离子的盐对玻璃进行离子交换至第一压缩应力和第一层深度，其中第一压缩应力根据补余误差函数随着玻璃中的距离而变化；释放玻璃中的应力并使得第一阳离子扩散进入玻璃中更深的地方；以及用包含第一阳离子的盐对玻璃进行再离子交换，在表面处再离子交换至第二压缩应力，其中第二压缩应力根据除了补余误差函数之外的函数随着距离而变化。

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

附图简要说明