[发明专利]可离子交换玻璃、玻璃-陶瓷及其制造方法

说明书

揭示了玻璃‑陶瓷和可结晶成玻璃‑陶瓷的前体玻璃。一个或多个实施方式的玻璃‑陶瓷包括金红石、锐钛矿、镁铁钛矿或其组合作为主晶相。以摩尔％计，此类玻璃和玻璃‑陶瓷可包括如下组成：约45‑75的SiO₂、约4‑25的Al₂O₃、约0‑10的P₂O₅、约0‑8的MgO、约0‑33的R₂O、约0‑8的ZrO₂、约0‑4的ZrO₂、约0‑12的B₂O₃以及约0.5‑12的一种或多种成核剂。在一些玻璃‑陶瓷制品中，总晶相占玻璃‑陶瓷制品的高至20重量％。

分案申请说明

本申请系申请日为2014年08月27日、国际申请号为PCT/US2014/052816、进入中国国家阶段后的国家申请号为201480059079.3、题为“可离子交换玻璃、玻璃-陶瓷及其制造方法”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35U.S.C.§119，要求2014年6月30日提交的美国临时申请系列第61/468,173号以及2013年8月30日提交的美国临时申请系列第61/871,986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

本发明涉及玻璃-陶瓷以及可结晶成玻璃-陶瓷的前体玻璃，它们分别可以或者都可以通过离子交换过程进行强化；及其制造方法以及包含它们的制品。具体来说，本发明涉及半透明或者不透明玻璃-陶瓷，其包含高至约20重量％的总晶相以及诸如锐钛矿、金红石、镁铁钛矿或其组合之类的晶相，以及用于形成此类玻璃-陶瓷的前体玻璃。

在过去十年，集中于作为电子器件，例如笔记本电脑、个人数字助理、便携式导航仪、媒体播放器、移动电话、便携式存储装置以及其他此类器件(通常称作“便携式计算装置”)，同时它们变得小而轻，并且功能更强大。致力于此类较小装置的发展和可用性的一个因素是增加通过不断地降低电子组件尺寸来增加计算密度和运行速度的能力。但是，更小、更轻和功能更强大的电子器件的趋势存在关系便携式计算装置的某些组件的设计方面的不断挑战。

与便携式计算装置相关的组件遭遇特别的设计挑战，包括用于罩住各种内部/电子组件的包封或外壳。该设计挑战通常来自两个冲突的设计目标：希望制造更轻和更薄的包封或外壳，以及希望制造更坚固和更刚性的包封或外壳。更轻的包封或外壳(通常是具有较少紧固件的薄的塑料结构)倾向于更为挠性，同时具有变弯和弯曲的趋势，这与更坚固和更刚性的包封或外壳(通常是重量较重的具有更多紧固件的较厚的塑料结构)相反。不幸的是，更坚固和更刚性的塑料结构的重量增加可能导致用户的不满意，然而，较轻结构的变弯和弯曲可能损害便携式计算装置的内部/电子组件，这几乎肯定会导致用户的不满意。此外，由于塑料的低硬度，塑料易于发生划痕，所以随着使用它们的外观变差。

在已知的材料分类中，玻璃-陶瓷广泛地用于各种其他应用。例如，玻璃-陶瓷广泛地用于厨房如炉灶、烹饪用具以及餐具，例如碗和餐盘等。透明的玻璃-陶瓷用于生产烤箱和/或炉窗、光学元件以及镜面基材等。通常，通过在特定的温度下对(配制成可结晶的)前体玻璃进行特定时间段的结晶化，使得玻璃基质中的晶体相成核和生长，来制造玻璃-陶瓷。