[发明专利]经过离子交换的化学强化含锂玻璃的表征方法

说明书

经过离子交换的化学强化含Li玻璃的表征方法包括：a)测量玻璃试样的模谱；b)使用模谱，估计与尖峰区域相关联的对中心张力的第一贡献，并且估计仅由于深部区域的对中心张力的第二贡献，其中，假设深部区域符合幂律型应力曲线；以及c)通过使对中心张力的第一和第二贡献相加来确定总中心张力。通过对总中心张力与提供最佳强度和耐久性的中心张力规格进行比较，所述方法可用于在玻璃试样的制造过程中进行品质控制。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2016/035449，国际申请日为2016年6月2日，进入中国国家阶段的申请号为201680032616.4，发明名称为“经过离子交换的化学强化含锂玻璃的表征方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请依据35 USC§119(e)要求于2015年6月4日提交的美国临时专利申请第62/170919号的优先权，通过引用将其纳入本文。

技术领域

本公开涉及经过化学强化的玻璃，具体而言，涉及经过化学离子交换的含锂玻璃的表征方法。

背景

经过化学强化的玻璃是经历过化学改性的玻璃，所述化学改性改善了至少一种强度相关特征，例如硬度、破裂耐性等。发现经过化学强化的玻璃特别用作基于显示器的电子装置的盖板玻璃，尤其是诸如智能电话和平板电脑这样的手持式装置的盖板玻璃。

在一种方法中，化学强化通过离子交换处理来实现，通过该离子交换处理，玻璃基质中的离子被从外部引入(例如从熔融浴引入)的离子取代。强化通常在取代离子大于原有离子(例如Na⁺离子被K⁺离子取代)时发生。离子交换处理产生从玻璃表面延伸进入玻璃基质内的折射率曲线。所述折射率曲线具有相对于玻璃表面测量的层深度或DOL，其限定离子扩散层的尺寸、厚度或“深度”。所述折射率曲线还限定多个应力相关特征，包括应力曲线、表面应力、中心张力、双折射率等。当所述曲线满足某些标准时，折射率曲线限定光学波导。

最近，具有大DOL(更具体而言，压缩深度深)的经过化学强化的玻璃已显示出在面坠落于坚硬粗糙表面上后具有优异的破裂耐性。含锂的玻璃(“含Li玻璃”)可允许进行快速离子交换(例如用Na⁺或K⁺置换Li⁺)以得到大DOL。在含Li玻璃中容易得到基本上为幂律型(例如，基本上为抛物线型)的应力曲线，其中，Na⁺的离子交换浓度曲线在基材的中心平面中相连，使深度不变的中心张力的传统中心区收缩为零或可以忽略不计的厚度。相关联的应力曲线具有可预测的且较大的压缩深度，例如为试样厚度的20％的量级，且该压缩深度相对于制造条件的变化而言十分稳健。

对于连接至接近表面的“尖峰”部分的深部区域，一种具有特定商业重要性的示例性幂律应力曲线是接近抛物线型(基本上为抛物线型)的曲线。当玻璃在其边缘上受力(例如，坠落的智能电话)时，或者当玻璃经历大幅度弯曲时，该尖峰部分(“尖峰”)特别有助于防止破裂。可通过在含有KNO₃的浴中进行离子交换来在含Li玻璃中实现尖峰。经常优选的是在具有KNO₃和NaNO₃的混合物的浴中得到尖峰，以使Na⁺离子也被置换。Na⁺离子比K⁺离子扩散得更快，因此比K⁺离子扩散得深至少一个量级。因此，曲线的更深部分(区域)主要由Na⁺离子形成，而曲线的较浅部分主要由K⁺离子形成。

为了将含Li玻璃化学强化成作为盖板玻璃以及用于其它应用时在商业上可行，必须将它们在制造过程中的品质控制到某些规格。该品质控制在很大程度上取决于对制造过程中的离子交换处理进行控制的能力，这需要快速且非破坏性地测量折射率(或应力)曲线的能力。