專利名稱：堿土鋁硼硅酸鹽抗裂玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 揭示了適用于在便攜式電子裝置中用作耐用觸摸屏基材和玻璃覆片制品的玻璃材料。具體來說，本發(fā)明揭示了可用作便攜式電子裝置的觸摸屏基材和玻璃覆片制品的具有高抗裂和耐刮擦性的堿土硼硅酸鹽玻璃。背景高抗裂性玻璃在便攜式和固定式電子裝置中都用作玻璃覆片和顯示屏。通常來說，通過含堿性玻璃，例如鈉鈣硅酸鹽、堿硼鋁硅酸鹽以及堿鋁硅酸鹽(例如Corning
Gorilla 玻璃,如商品編號2317和2318)的離子交換來實現(xiàn)高度抗裂性。玻璃中的小的堿金屬離子(如鋰和/或鈉)被較大堿金屬離子(鉀)替代，并冷卻至室溫，玻璃板兩個表面上經(jīng)過離子交換的層展現(xiàn)出明顯的壓縮應(yīng)力，而玻璃板內(nèi)部展現(xiàn)出拉伸應(yīng)力。壓縮應(yīng)力起了有效阻擋裂紋發(fā)生和蔓延的作用。特別地，壓縮應(yīng)力阻礙了從起始裂紋所在處蔓延開來的中間/徑向裂紋和橫向裂紋的形成。中間/徑向裂紋受到特別關(guān)注，原因在于它們的朝向垂直于玻璃表面，因而在對玻璃板進(jìn)行彎曲的過程中起了強度限制裂紋的作用。抗裂性的一種測量方法是使用維氏金剛石刻壓頭產(chǎn)生中間/徑向裂紋所需的負(fù)
荷。例如，在離子交換之前，對于商品編號為2317的Corning Gorilla 玻璃，使用維氏
金剛石刻壓頭需要約300克力(gf)以產(chǎn)生中間/徑向裂紋，而經(jīng)過離子交換之后，產(chǎn)生中間/徑向裂紋所需的作用力增加到約5000克。在產(chǎn)生中間/徑向裂紋所需負(fù)荷方面的這一重大改進(jìn)是商品編號為2317的Corning Gorilla 玻璃在消費品電子應(yīng)用中的使用不斷增加的關(guān)鍵原因。雖然離子交換的性能是非常有利的，但是堿金屬對于某些消費品電子應(yīng)用是有害的，特別是對于那些將玻璃用作基于半導(dǎo)體的電子設(shè)備的基材的應(yīng)用，例如顯示屏或者集成觸摸應(yīng)用。這是由于堿金屬會移動進(jìn)入到半導(dǎo)體層，對開關(guān)電壓造成影響。此外，隨著玻璃板變得越來越薄，由于在整個玻璃厚度上的應(yīng)變，對于給定的壓縮層厚度所能獲得的最大壓縮應(yīng)力下降。此外，必須對從玻璃板獲得的每個部件進(jìn)行離子交換，而不是在產(chǎn)生部件之前對整個玻璃板進(jìn)行離子交換，因為將經(jīng)過離子交換的玻璃板分割成兩個或更多個部件使得處于中心張力下的區(qū)域發(fā)生暴露，并嚴(yán)重危及邊緣強度。離子交換是耗時且昂貴的，并且在需要大量部件的應(yīng)用中，離子交換的產(chǎn)能會嚴(yán)重限制最終部件的整體產(chǎn)量。最后，可以通過離子交換形成的壓縮應(yīng)力的量并非是無限大的。這是由于對于給定的玻璃，一旦中心張力超過特定的值，穿透壓縮應(yīng)力層的裂紋導(dǎo)致能量突然災(zāi)難性地釋放，導(dǎo)致部件劇烈地破裂成許多片。這樣形成的中心張力的最大水平稱作易碎性極限。對于玻璃覆片和集成觸摸應(yīng)用來說，無論如何必須避免超過易碎性極限。
為此，希望找到能從本質(zhì)上防止裂紋形成的組合物，也就是無需離子交換。還希望此類玻璃基本不含堿金屬，從而它們可以自由地用作電子應(yīng)用的基材。還希望所述玻璃具有粘彈性、摩爾體積、熱膨脹系數(shù)、耐用性等，從而它們可用于典型消費品電子應(yīng)用，例如作為集成觸摸應(yīng)用的蓋板或者基材。相對于經(jīng)過離子交換的玻璃，此類玻璃具有的額外優(yōu)勢在于它們從本質(zhì)上來說是不易碎的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示了堿土硼硅酸鹽玻璃制品，其具有改進(jìn)的抗破壞性/抗裂性以及耐刮擦性，并且它們特別適合用作便攜式電子設(shè)備中的觸摸屏基材和/或玻璃覆片制品。在一個實施方式中，這些堿土鋁硼硅酸鹽玻璃基本不含堿金屬，并且它們的組成如下:(I)至少55摩爾%的SiO2 ； (2)至少5摩爾%的Al2O3 ； (3)至少一種堿土 RO ； (4)A1203+B203與RO的摩爾％比值大于I ;以及(4) Al2O3與RO的摩爾％比值大于0.65。本發(fā)明所揭示的鋁硼硅酸鹽玻璃額外地具有如下性質(zhì):(I)維氏壓痕裂紋的開裂負(fù)荷大于IOOOgf ；
(2)當(dāng)通過移動努氏(Knoop)壓頭施加負(fù)荷時，不存在中間/徑向裂紋時測得的耐刮擦性至少為900g ； (3)楊氏模量值<75GPa ;以及(4)摩爾體積>27.5cmVmol。根據(jù)第二個實施方式，堿土鋁硼硅酸鹽包含:55-75摩爾％的Si02、8_15摩爾％的Al2O3'10-20 摩爾 % 的 B2O3 ；0-8% 的 MgO,0-8 摩爾 % 的 CaO,0-8 摩爾 % 的 SrO 以及 0-8 摩爾%的BaO0本發(fā)明所揭示的不含堿金屬的鋁硅酸鹽玻璃觸摸屏基材/玻璃覆片制品可用于各種消費品電子制品中，例如手機(jī)和其他電子裝置，如音樂播放器、筆記本電腦、PDA、游戲控制器、電子書閱讀器以及其他要求觸摸屏能力的裝置。在以下的詳細(xì)描述中提出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，其中的部分特征和優(yōu)點根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認(rèn)識。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述介紹了各種實施方式，用來提供理解要求保護(hù)的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對各種實施方式的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖以圖示形式說明了本文所述的各種實施方式，并與說明書一起用來解釋要求保護(hù)的主題的原理和操作。


圖1是本發(fā) 明所揭示的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃樣品所測得的裂紋開裂閾值與摩爾體積的關(guān)系；圖2是本發(fā)明所揭示的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃樣品所測得的裂紋開裂閾值與楊氏豐吳量的關(guān)系；圖3a是本發(fā)明所揭示的一種代表性堿土鋁硼硅酸鹽玻璃樣品的I千克力(kgf )維氏壓痕的顯微鏡俯視圖；圖3b是本發(fā)明所揭示的一種代表性堿土鋁硼硅酸鹽玻璃樣品的I千克力(kgf)維氏壓痕的顯微鏡截面圖；圖4a是對照玻璃基材的I千克力(kgf)維氏壓痕的顯微鏡俯視圖4a是對照玻璃基材的I千克力(kgf)維氏壓痕的顯微鏡截面具體實施例方式本文所用術(shù)語“觸摸屏”指的是所有類型的觸摸屏，但特別指電容性觸摸屏，包括用于便攜式以及非便攜式消費品電子裝置的多觸摸傳感器觸摸屏。具體來說，該術(shù)語包括通過在置于顯示面板上的透明基材或者與顯示面板集成的透明基材上沉積單層或多層氧化銦錫(ΙΤ0)制得的觸摸屏。在下文描述中，每當(dāng)將一個組描述為包含一組要素中的至少一個要素和它們的組合時，應(yīng)將其理解為所述組可以單個要素或相互組合的形式包含任何數(shù)量的這些所列要素，或者主要由它們組成，或者由它們組成。類似地，每當(dāng)將一個組描述為由一組要素中的至少一個要素或它們的組合組成時，應(yīng)將其理解為所述組可以單個要素或相互組合的形式由任何數(shù)量的這些所列要素組成。除非另外說明，列舉的數(shù)值范圍同時包括所述范圍的上限和下限，以及所述范圍之間的任意子范圍。如下文所述，采用本文所揭示的耐用玻璃制品來滿足工業(yè)上對于更抗破壞電子裝置觸摸屏基材和/或玻璃覆片的需求。這些不含堿金屬的堿土金屬硼鋁硅酸鹽玻璃具體用于如下電子裝置，例如手機(jī)、音樂播放器、筆記本電腦、游戲控制器、電子書閱讀器以及其他裝置。這些玻璃材料具有某些優(yōu)勢，例如相對于如今用作觸摸屏和玻璃覆片材料的現(xiàn)有鈉鈣玻璃材料和含堿金屬硼鋁硅酸鹽玻璃材料，具有改進(jìn)的抗破壞性/抗裂性和耐刮擦性。在一個實施方式中，這些堿土鋁硼硅酸鹽玻璃基本不含堿金屬，并且它們由如下組分組成:⑴至少55摩爾％的SiO2 ；⑵至少5摩爾％的Al2O3 ；以及(3)至少一種堿土R0。玻璃需要特定的組分比以實現(xiàn)所需的抗破壞性/抗裂性和耐刮擦性，具體包括:(1)A1203+B203與RO的摩爾%比值大于I ；以及(2) Al2O3與RO的摩爾%比值大于0.65。根據(jù)另一個實施方式，堿土鋁硼硅酸鹽包含如下組分:55-75摩爾％的Si02、8_15摩爾%的Al2O3'10-20摩爾%的B2O3 ；0-8%的MgO,0-8摩爾%的CaO,0-8摩爾%的SrO以及0-8摩爾%的BaO0`SiO2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)組分。在其他實施方式中，SiO2的含量維持在59-64摩爾％之間。如果SiO2的含量低于55%，則玻璃的化學(xué)耐受性不足，并且玻璃的應(yīng)變點下降，從而玻璃的耐熱性劣化到難以接受的程度。Al2O3是改進(jìn)玻璃的耐熱性和失透趨勢的一種組分。在其他實施方式中，Al2O3的含量維持在8-12摩爾％之間，在另一些實施方式中，維持在8-10摩爾％之間。如果Al2O3的含量小于8%，則失透溫度顯著上升，導(dǎo)致玻璃中發(fā)生失透的可能性增加。如果含量超過15%，則耐酸性，特別是對于緩沖氫氟酸的耐受性下降，導(dǎo)致玻璃基材表面處發(fā)生渾濁的可能性增加。B2O3是起助熔劑作用的一種組分，以降低粘度并進(jìn)而促進(jìn)玻璃的熔融。在其他實施方式中，B2O3的含量維持在11-19摩爾％之間。如果B2O3的含量小于10%，則它作為助熔劑的效果不足。另一方面，較高的B2O3含量傾向于降低耐酸性。特別地，當(dāng)B2O3的含量大于20%時，玻璃對于鹽酸的耐受性下降，玻璃的應(yīng)變點下降，從而耐熱性下降。如上所述，B2O3是影響玻璃耐酸性的一種組分。其含量的降低改善了玻璃的耐酸性。在用于液晶顯示屏的透明玻璃基材的表面上形成金屬膜或者ITO膜。由于是通過酸蝕刻對此類膜進(jìn)行圖案化，因此玻璃必須具有高度的耐酸性。因此希望降低玻璃中的B2O3含量。但是，簡單地降低B2O3含量會進(jìn)而引起其他問題，包括熔融能力的劣化以及氣泡的增加。MgO是這樣一種組分，它降低了玻璃的高溫粘度，而不會使得應(yīng)變點下降，因而促進(jìn)了玻璃的熔融。在另一個實施方式中，MgO的含量為2-7%。如果MgO的含量大于8%，則玻璃展現(xiàn)出對于緩沖氫氟酸的耐受性的明顯下降。CaO的作用類似于MgO。在其他實施方式中，CaO的含量維持在1_8摩爾％之間。如果CaO的含量大于8%，則玻璃展現(xiàn)出對于緩沖氫氟酸的耐受性的明顯下降。BaO是一種不僅改善玻璃的化學(xué)耐受性并且還改善其失透趨勢的組分。如果BaO的含量大于8%，則應(yīng)變點下降，使得玻璃的耐熱性劣化。SrO的影響類似于BaO。在其他實施方式中，SrO的含量維持在1_6摩爾％之間。如果SrO的含量大于8%，則發(fā)生失透的可能性不合乎希望地增加。本發(fā)明所揭示的鋁硼硅酸鹽玻璃具有如下性質(zhì):(I)維氏裂紋的開裂負(fù)荷大于IOOOgf ； (2)當(dāng)通過移動努氏壓頭施加負(fù)荷時，不存在中間/徑向裂紋時測得的耐刮擦性至少為900g ； (3)楊氏模量值<75GPa ;以及(4)摩爾體積>27.5cm3/moL.玻璃材料還展現(xiàn)出如下性質(zhì)，使得它特別適合用作電子裝置觸摸屏基材，所述性質(zhì)包括，在0-300° C的溫度范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)，其滿足如下關(guān)系:25xl0-7/° C ^ CTE ^ 40x10-7/° C。在另一個實施方式中，在便攜式電子裝置中用作觸摸屏基材的玻璃制品包含不含堿金屬的鋁硅酸鹽玻璃，當(dāng)使用維氏壓頭向玻璃施加負(fù)荷時，不存在徑向裂紋時測得的所述玻璃的高破壞閾值至少為IIOOgf。在另一個實施方式中，所述不含堿金屬鋁硅酸鹽玻璃的高破壞閾值至少為1300gf。所述高破壞閾值定義為使用維氏壓頭，施加最高至IOOOgf負(fù)荷時未測得存在徑向裂紋。雖然對于維氏·壓頭測試沒有標(biāo)準(zhǔn)ASTM法，但是T.Tandon等的文章“SurfaceStress Effects on Indentation Fracture Sequences (表面應(yīng)力對于壓痕破裂順序的作用)” J.Am.Ceram Soc.73 [9] 2619-2627 (1990)、R.Tandon 等的文章 “ IndentationBehavior of 1n-Exchanges Glasses (離子交換玻璃的壓痕性能)” J.Am.CeramSoc.73 [4] 970-077 (1990)以及 P.H.Kobrin 等的“The Effects of Thin CompressiveFilms on Indentation Fracture Toughness Measurements (壓縮薄膜對于壓痕破裂韌性測量的作用)”J.Mater.Sc1.24 [4] 1363-1367 (1989)]描述了一種可用的測試方法。在施加的負(fù)荷范圍小于IOOOgf (在大多數(shù)情況下，負(fù)荷小于800gf)的負(fù)荷施加水平下，化學(xué)回火/強化的SLS玻璃傾向于產(chǎn)生徑向裂紋。使用微摩擦磨損試驗機(jī)型號UMT-2測量耐刮擦性或者中間/徑向裂紋閾值。UMT是一種可進(jìn)行各種形式的摩擦測試(包括耐刮擦測試)的商用儀器(購自美國加利福尼亞州坎貝爾市CETR有限公司(CETR Inc.,Campbell, CA))。合適的參考文獻(xiàn)是V.Le Houerou等的 “Surface Damage of Soda-lime-silicaGlasses:1ndentation Scratch Behavior (納鈣二氧化硅玻璃的表面破壞:壓痕刮擦性能)” J.Non-Cryst Solids, 316 [I] 54-63 (2003)。在該測試中，在表面上拖曳努氏壓頭，所述努氏壓頭的壓痕負(fù)荷在約100秒內(nèi)不斷增加至500克的最大負(fù)荷(從而區(qū)分玻璃與玻璃的差異)。在施加的負(fù)荷范圍小于500g (在大多數(shù)情況下，負(fù)荷小于200g)的負(fù)荷施加水平下，化學(xué)回火/強化的SLS玻璃傾向于產(chǎn)生中間/徑向裂紋。如上文所述，本發(fā)明的不含堿金屬的堿土金屬鋁硼硅酸鹽玻璃制品通常在最高至施加900g的負(fù)荷下不會產(chǎn)生中間/徑向裂紋。在本發(fā)明中，對上文所述進(jìn)行略微變化的可用的測試方法可用于確定耐刮擦性，該測試方法如下。在45秒過程中，施加的壓頭負(fù)荷從Okgf至刮擦負(fù)荷。以0.4mm/s的刮擦速率，以恒定的負(fù)荷制造長度為IOmm的刮擦，從而發(fā)生刮擦的時長為25秒。在45秒過程中，負(fù)荷從刮擦負(fù)荷下降至Okgf。努氏尖端的取向使得前緣含有壓頭的廣角。刮擦裂紋閾值定義為產(chǎn)生中間/徑向裂紋的刮擦負(fù)荷，所述中間/徑向裂紋沿垂直于刮擦塑性變形軌跡的方向延伸，其長度大于2倍的刮擦軌跡寬度。在50%相對濕度和室溫下進(jìn)行所有的刮擦測試。該必不可少的高破壞閾值(最高至IOOOgf的負(fù)荷下不產(chǎn)生徑向裂紋)和耐刮擦性(最高至900g的負(fù)荷下不產(chǎn)生中間/徑向裂紋)起了如下作用，使得觸摸屏基材足夠堅固和耐用，從而可以經(jīng)受典型的消費者使用/應(yīng)用。簡而言之，本實施方式的不含堿金屬的堿土鋁硅酸鹽玻璃提供了相比SLS玻璃具有更高程度的抗破壞性的基材，因而對諸如用于觸摸屏的ITO或DITO基材玻璃的應(yīng)用，特別對于機(jī)械可靠性是必不可少的應(yīng)用以及此類應(yīng)用中的玻璃覆片制品的應(yīng)用是高度有利的。已知在典型鋁硅酸鹽玻璃中，維氏壓痕之后所發(fā)生的變形部分是由于致密化，部分是由于剪切流。但是，本文所述的玻璃基材是由這樣一種玻璃形成的，該玻璃在受到至少IOOOgf的壓痕負(fù)荷時，不發(fā)生最小表面下剪切斷層引起的變形，而是發(fā)生致密化引起的壓痕變形，這使瑕疵/裂紋的引發(fā)變得更加困難。上文所描述的致密化機(jī)理可歸因于玻璃結(jié)構(gòu)中低水平的 非橋氧(ΝΒ0)，玻璃基材的高摩爾體積、低楊氏模量、高B2O3含量以及缺乏堿金屬。不希望受到理論的限制，堿土金屬陽離子在這些玻璃中不同尋常的角色的一個可能的機(jī)理在于相比于堿金屬，它們對于四面體中硼與氧的穩(wěn)定化是相對無效的。四面體硼導(dǎo)致更致密的結(jié)構(gòu)，使得其較不容易壓縮，進(jìn)而在較低負(fù)荷下發(fā)生破壞。因此，避免四面體硼對于高裂紋開裂閾值是重要的。如上文所述，這些玻璃對于某些消費品電子和顯示屏應(yīng)用是高度有利的，原因在于它們基本不含堿金屬，天然地抗中間/徑向裂紋的形成，不需要離子交換以得到該特性，并具有與常規(guī)AMLCD應(yīng)用中所采用的玻璃相類似的物理性質(zhì)。這些玻璃在液晶顯示屏應(yīng)用中可以提供增強的抗破壞性。當(dāng)用作便攜式裝置的玻璃覆片時，本文所述的玻璃比離子交換玻璃對于刮擦和接觸點附近的高度可見的中間/徑向裂紋破壞具有更好的耐性。堿土鋁硼硅酸鹽玻璃并非易碎的，而這對于某些離子交換玻璃是典型的特性。不含堿金屬的玻璃用于觸摸屏基材，特別與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行采用的鈉鈣硅酸鹽(SLS)玻璃相比時，包括以下其他優(yōu)勢:.由于這些玻璃固有的抗破壞和耐刮擦性，不必對它們進(jìn)行強化，因此這些玻璃可以作為整塊玻璃板進(jìn)行加工然后激光切割，而不會導(dǎo)致對離子交換SLS玻璃進(jìn)行激光切割SLS時常見的翹曲；.使用通過下拉工藝形成的不含堿金屬的堿土鋁硅酸鹽玻璃實現(xiàn)了原始薄玻璃(厚度為0.1-1mm)的應(yīng)用，而SLS玻璃通常需要拋光以實現(xiàn)此類更薄的規(guī)格；.缺少離子交換過程意味著加工溫度可以高于離子交換玻璃的加工溫度，而離子交換玻璃需要在低于交換溫度下進(jìn)行加工，從而確保離子遷移率和所產(chǎn)生的強度變化盡可能??；.本發(fā)明所揭示的不含堿金屬的堿土鋁硅酸鹽觸摸屏玻璃具有與典型顯示屏玻璃高度匹配的抗破壞性，這從而實現(xiàn)了 ITO玻璃與顯示屏玻璃的進(jìn)一步混合集成； 缺少離子交換意味著邊緣是均勻的，而非部分處于壓縮狀態(tài)部分處于拉伸狀態(tài)，這與SLS玻璃的特性形成對比，所述SLS玻璃切割成所需尺寸時展現(xiàn)出僅在頂部和底部是化學(xué)強化的邊緣，大部分的邊緣是未經(jīng)化學(xué)強化且處于拉伸狀態(tài)。因此，不含堿金屬的堿土鋁硅酸鹽觸摸屏基材不容易由于玻璃的疲勞效應(yīng)而發(fā)生滯后破壞，而所述滯后破壞常存在于具有處于拉伸狀態(tài)下的暴露邊緣的那些基材中，而這會導(dǎo)致邊緣強度隨時間下降。所述滯后疲勞效應(yīng)可能與玻璃接觸的溫度或濕度或其組合有關(guān)。如上文所述，由于足夠的耐受性和機(jī)械性質(zhì)，特別是相比于基于SLS玻璃的觸摸屏基材和玻璃覆片制品，由不含堿金屬的堿土鋁硅酸鹽玻璃組成的玻璃特別適合用作電子裝置觸摸屏基材和玻璃覆片制品材料。實施例表I列出了本文所要求保護(hù)的13種不含堿金屬的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃的組成和抗破壞性范圍，表II列出了 16種對照玻璃。因為各組分的總和達(dá)到或接近100，對所有實用目的，可以認(rèn)為報道的數(shù)值代表摩爾百分?jǐn)?shù)。實際的批料組分可能包含任何材料，或氧化物或其他化合物，當(dāng)這些組分與其他批料組分熔融在一起時將以適當(dāng)比例轉(zhuǎn)化為所需的氧化物。例如，SrCO3和CaCO3可分別提供SrO和CaO的來源。用于制備表I中玻璃的具體批料成分是細(xì)砂、氧化鋁、硼酸、氧化鎂、石灰石、碳酸鍶或硝酸鍶以及氧化錫。

對于表I所列的實施例1-13，以及表II所列的比較例14-29，在實驗室規(guī)模的連續(xù)焦耳加熱的熔爐中完成熔化。稱取質(zhì)量為45.4kg的原材料批料放入機(jī)械混合器中，并在一起混合5分鐘。在最后60秒的混合過程中,將約0.25kg的水加入混合物中以降低灰塵的產(chǎn)生。使用螺旋進(jìn)料機(jī)將混合物裝載到陶瓷內(nèi)襯爐中，所述陶瓷內(nèi)襯爐具有氧化錫電極和對熔體表面噴火的對置燃燒器。將玻璃保持在接近恒定的電阻率(對應(yīng)1590-1610° C之間的溫度)，來控制電極供給的功率。玻璃從熔爐進(jìn)入由高溫精煉爐構(gòu)成的鉬基調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，之后進(jìn)入攪拌室中。在整個實驗中精煉爐和攪拌室的溫度保持恒定，而陶瓷內(nèi)襯熔爐的熔化溫度允許隨組成變化而變化。通過經(jīng)加熱的孔將玻璃從攪拌室中排出，卷繞成厚約5_，寬約30_的帶。對玻璃帶的缺陷進(jìn)行定期分析，鑒定、計算并轉(zhuǎn)換成缺陷個數(shù)/磅。通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)方法得到玻璃帶的組成，并得到如下所述的物理性質(zhì)。按照玻璃領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)測定表I和II所列出的玻璃性質(zhì)。因此，通過ASTM參考文獻(xiàn)E228-85中的纖維伸長技術(shù)測得0-300° C溫度范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)，單位為χ10_7/° C。采用在ASTM E1875-00el中提出的通用型共振超聲波波譜技術(shù)測定楊氏模量值，單位為Mpsi。以如下方式測定裂紋開裂負(fù)荷，同樣記錄在表I和II中。施加負(fù)荷，并以0.2mm/分鐘進(jìn)行移動。最大負(fù)荷保持10秒。壓痕裂紋閾值定義為10次壓痕中的50%顯示出任意數(shù)量的徑向/中間裂紋從凹痕印記角落延伸出來的壓痕負(fù)荷。對于給定的玻璃組成，增加最大負(fù)荷直至達(dá)到閾值負(fù)荷。所有的壓痕都是在50%相對濕度和室溫下進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，所述鋁硼硅酸鹽玻璃基本不含堿金屬，包含至少55摩爾％的SiO2、至少5摩爾％的Al2O3以及至少一種堿土 RO組分，其中，Al2O3 (摩爾％) +B2O3 (摩爾 %) /RO (摩爾 ％)> I，并且 Al2O3 (摩爾 %) /RO (摩爾 %) >0.65。
2.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述堿土鋁硼硅酸鹽玻璃的維氏中間/徑向裂紋開裂閾值至少為lOOOgf。
3.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述堿土鋁硼硅酸鹽玻璃的維氏中間/徑向裂紋開裂閾值至少為IlOOgf。
4.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述堿土鋁硼硅酸鹽玻璃的維氏中間/徑向裂紋開裂閾值至少為1300gf。
5.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述堿土鋁硼硅酸鹽玻璃的耐刮擦性至少為900g，所述耐刮擦性是通過當(dāng)移動努氏壓頭施加負(fù)荷時，不存在中間/徑向裂紋時測得的。
6.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋁硼硅酸鹽包含如下組分:55-75 摩爾 % 的 SiO2,8-15 摩爾 % 的 Al2O3'10-20 摩爾 % 的 B2O3>0-8% 的 MgO,0-8 摩爾％的Ca0、0-8摩爾％的SrO以及0-8摩爾％的BaO。
7.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋁硼硅酸鹽包含如下組分:59-64 摩爾 % 的 SiO2,8-12 摩爾 % 的 Al2O3'11-19 摩爾 % 的 B2O3>2-7% 的 MgOU-8 摩爾％的CaO、1-6摩爾％的SrO以及0-6摩爾％的BaO。
8.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述玻璃在0-300°C的溫度范圍內(nèi)具有線性熱膨脹系數(shù)(CTE)，該線性熱膨脹系數(shù)(CTE)滿足如下關(guān)系:25x10-7/。C ^ CTE ^ 40x10-7/° C。
9.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述玻璃是基本不易碎的。
10.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述玻璃具有至少27.5cm3/moI的摩爾體積。
11.如權(quán)利要求1所述的堿土鋁硼硅酸鹽玻璃，其特征在于，所述鋁硼硅酸鹽玻璃具有約小于75MPa的楊氏模量。
全文摘要
本發(fā)明涉及在便攜式電子裝置中用作觸摸屏基材或玻璃覆片制品的玻璃制品，具體涉及基本不含堿金屬的鋁硼硅酸鹽玻璃，該鋁硼硅酸鹽玻璃包含至少55摩爾%的SiO2、至少5摩爾%的Al2O3以及至少一種堿土RO組分。所述不含堿金屬的鋁硼硅酸鹽的Al2O3+B2O3與RO的摩爾%比值大于1，并且Al2O3與RO的摩爾%比值大于0.65。本發(fā)明所揭示的鋁硼硅酸鹽玻璃具有高抗破壞性，證據(jù)是大于1000gf的維氏中間/徑向裂紋開裂負(fù)荷以及至少900g的高耐刮擦性，后者通過當(dāng)移動努氏壓頭施加負(fù)荷時，不存在中間/徑向裂紋時測得。
文檔編號C03C3/091GK103249689SQ201180057639
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者A·J·埃列森, T·M·格羅斯 申請人:康寧股份有限公司