具有低热膨胀系数的可离子交换玻璃的制作方法

文档序号:18552310发布日期:2019-08-30 22:10阅读:237来源:国知局
具有低热膨胀系数的可离子交换玻璃的制作方法
本申请根据35u.s.c.§119要求2017年01月09日提交的系列号为62/443918的美国临时申请的优先权,其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。
技术领域

背景技术
:本公开总体涉及新型玻璃组合物和包含该新型玻璃组合物的玻璃制品。薄玻璃和超薄玻璃具有许多应用,包括半导体、光电子和消费电子应用,以及汽车和生物技术工业应用。诸如盖板玻璃、玻璃背板这样的玻璃制品同时用于消费和商业电子设备,如移动电话、平板、计算机、导航系统等。玻璃制品可受益于改进的强度,使制品能经受住各种接触和冲击。对于许多玻璃制品来说,在使用或运输设备时可能发生偶然的接触和冲击。此外,一些玻璃制品包括“触摸”功能,这涉及制品与各种物体的接触,所述物体包括使用者的手指和/或触笔设备。简述在一些实施方式中,玻璃组合物包含:约72摩尔%至约77摩尔%sio2,约8摩尔%至约12摩尔%al2o3,约10摩尔%至约14摩尔%的一种或多种碱金属氧化物r2o、一种或多种二价氧化物ro和p2o5,其中r2o是li2o,na2o,k2o,rb2o或cs2o,ro是mgo,cao,sro,bao或zno,其中摩尔%ro/(摩尔%r2o+摩尔%ro)之比为至少约0.2,或者在约0.2与约0.5之间。在一些实施方式中,任何前述段落所述的实施方式可进一步包括:玻璃组合物包含约72摩尔%至约75摩尔%的sio2。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约9摩尔%至约11摩尔%的al2o3。在一些实施方式中,玻璃组合物的碱金属氧化物r2o包含约11摩尔%至约13摩尔%的na2o。在一些实施方式中,玻璃组合物的二价氧化物ro包含约0.03摩尔%至约4摩尔%的mgo,约0.03摩尔%至约5摩尔%的cao,以及约0.03摩尔%至约4摩尔%的zno。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约0.01摩尔%至约2摩尔%的p2o5。在一些实施方式中,玻璃组合物还包含be2o3和/或sno2。在一些实施方式中,玻璃组合物基本上不含k2o,b2o3和/或li2o。在一些实施方式中,本公开还提供了玻璃组合物,其包含:约72摩尔%至约77摩尔%sio2,约8摩尔%至约12摩尔%al2o3,约10摩尔%至约14摩尔%na2o,约0.03摩尔%至约4摩尔%mgo,约0.03摩尔%至约5摩尔%cao,至多约4摩尔%zno,约0.03摩尔%至约2摩尔%p2o5,以及约0.03摩尔%至约0.09摩尔%sno2,其中摩尔%na2o/(摩尔%na2o+摩尔%mgo+摩尔%cao+摩尔%zno)之比在约0.2与约0.5之间。在一些实施方式中,玻璃组合物基本上不含k2o,b2o3和/或li2o。本文所述的玻璃组合物可用某些性质表征。例如,在一些实施方式中,玻璃组合物:(i)低温热膨胀系数(ltcte)小于7.5ppm/℃;(ii)高温热膨胀系数(htcte)小于18ppm/℃;(iii)液相线粘度至少为200000泊;(iv)200000泊时的玻璃温度至少为1100℃,或者35000泊时的玻璃温度至少为1200℃;以及(v)假想温度tf(等于玻璃组合物具有约1011泊的粘度时的温度)小于约795℃。在一些实施方式中,本文所述的玻璃组合物是经过离子交换强化的。在一些实施方式中,本公开的经离子交换的组合物具有至少10微米(例如约15至约100微米)的压缩层深度和/或(2)至少450mpa(例如约550mpa至约650mpa)的压缩强度。本公开的一些实施方式涉及包含本文所述玻璃组合物的玻璃基制品。在一些实施方式中,玻璃基制品具有至多3mm的玻璃厚度。在一些实施方式中,玻璃基制品是消费电子设备中的力敏感器基板。本公开的一些实施方式涉及由本文所述的玻璃组合物制备玻璃的方法。附图简要说明前面的概述和下面对实施方式的详细描述在结合附图阅读时将得到更好的理解。出于例释的目的,附图可能描述具体实施方式的应用。但应理解,本文描述的组合物和方法不限于文字讨论或附图描述的具体实施方式。图1显示本公开的玻璃(玻璃g)具有低htcte值(≤18ppm/℃),其低于任何参比非离子交换玻璃的htcte值。图2a是结合有本文所公开的任意玻璃制品的示例性电子设备的俯视图。图2b是图2a的示例性电子设备的透视图。详细描述定义开放式用语如“包括”、“包括有”、“含”、“含有”等意为“包含”。这些开放式过渡词语用来引入要素、方法步骤等的开放式清单,该清单不排除其他未列举的要素或方法步骤。在本公开的要素或组分前面的不定冠词“一个”和“一种”不是为了限制事项的数量,即要素或组分出现的次数。因此,“一个”或“一种”应理解为包括一个/一种或至少一个/一种,要素或组分的单数词汇形式也包括复数,除非其数量明显指单数。如本文所用,用来修饰与公开内容有关的数值的词语“约”是指数量可能发生的变化,例如,由于常规测试和操作;由于这种测试和操作中的非故意误差;由于本公开中所用成分的制造、来源或纯度差异;等等。无论是否用词语“约”修饰,权利要求包括所引数量的等同情况。在一些实施方式中,词语“约”是指在所报告数值的±10%以内。在本文引述数值范围(包括上限值和下限值)的情况下,除非在具体情形中另有说明,该范围意在包括其端值以及该范围内的所有整数和分数。当限定范围时,权利要求的范围非意在限于所述具体数值。此外,当以范围、一个或多个优选范围或者优选上限值和优选下限值的清单形式给出数量、浓度或其他数值或参数时,这应理解为具体公开了由任意范围上限或优选值与任意范围下限或优选值以任何数值对组成的所有范围,无论这样的数值对是否单独公开。最后,当用术语“约”描述数值或范围端点时,该公开内容应理解为包括所指的具体值或端点。不管说明书中的数值或范围端点是否引述“约”,该数值或范围端点意在包括两种实施方式:一种受“约”修饰,另一种不受“约”修饰。如本文所用,玻璃组合物中“基本上不含”某组分(例如金属氧化物)是指该组分未被故意加入组合物,但该组合物仍然含有极少量或痕量的该组分,例如在玻璃组合物中不超过0.5摩尔%,或者不超过0.1摩尔%,或者不超过0.01摩尔%。在本文描述玻璃组合物中“基本上不含”某组分(例如金属氧化物)时,“基本上不含”一词也可指该玻璃组合物不含该组分。如本文所用,术语“玻璃基制品”和“多个玻璃基制品”以其最广的含义使用,包括整体或部分由玻璃制成的任何物品。在一些实施方式中,玻璃基制品可具有无定形相和一个或多个晶相。无论在什么情况下描述一个组包含一组要素或其组合中的至少一个,应理解,该组可以单独或各要素彼此组合的方式包含所述要素中任意数量的要素、基本上由它们组成或由它们组成。类似地,无论在什么情况下描述一个组包含一组要素或其组合中的至少一个,应理解,该组可以单独或各要素彼此组合的方式由所述要素中任意数量的要素组成。除非另有说明,当叙述数值范围时,该数值范围包括该范围的上下限以及它们之间的任何子范围。除非另有说明,包含本文所述组合物成分的所有组合物和关系都以金属氧化物为基础用摩尔不发生(mo%)表示。如本文所用,术语“低温热膨胀系数”或“ltcte”是指玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围内的平均线性热膨胀系数,根据astme228-11用推杆膨胀计测定。如本文所用,术语“高温热膨胀系数”或“htcte”是指玻璃组合物在高于玻璃转化温度时的热膨胀系数。htcte通过绘制瞬时cte(y轴)与温度(x轴)的关系图来确定,htcte是瞬时cte-温度曲线的斜率在显著增加之后接近于零(即曲线变平)时的瞬时cte数值。瞬时cte在astme228-11中有定义。瞬时cte的测量依赖于用3d数字图像相关(dic)设备作为应变传感器,在具有dic观察窗的炉子中进行加热。如本文所用,术语“液相线粘度”是指熔融玻璃在液相线温度时的粘度,其中液相线温度是指在熔融玻璃自熔化温度冷却的过程中最先出现晶体时的温度,或者温度从室温开始升高的过程中最后的晶体熔掉时的温度。液相线粘度按照以下方法测定。首先,根据astmc829-81(2015)[题为“通过梯度炉方法测量液相线温度的标准程序”(standardpracticeformeasurementofliquidustemperatureofglassbythegradientfurnacemethod)]测量玻璃的液相线温度。接着,根据astmc965-96(2012)[题为“高于软化点时测量玻璃粘度的标准程序”(standardpracticeformeasuringviscosityofglassabovethesofteningpoint)]测量液相线温度时的玻璃粘度。如本文所用,术语“假想温度tf”是指这样的温度,其等于玻璃形成液具有约1011泊的粘度时的温度。对于具体的玻璃,假想温度可根据自熔融状态冷却的速率变化。通过该具体温度的热处理,玻璃结构也能松弛到新的假想温度。玻璃的假想温度可用量热法测定,如xiaojuguo等在“在任意热历程测定玻璃的焓假想温度的统一方法”(unifiedapproachfordeterminingtheenthalpicfictivetemperatureofglasseswitharbitrarythermalhistory)[非晶态固体学报(journalofnon-crystallinesolids),357(2011),第3230-3236页]中所述,其完整内容通过参考结合于此。如本文所用,术语“锆石分解温度”或“t分解”是指锆石——常用作玻璃加工和制造中的耐火材料——分解形成氧化锆和二氧化硅时的温度,术语“锆石分解粘度”是指玻璃在t分解时的粘度。本文所用的术语“公开”或“本公开”是非限制性用语,非意指具体公开内容的任何单一实施方式,而是涵盖本申请所述的所有可能的实施方式。可用各种工艺强化玻璃制品,包括热回火和化学回火。化学回火包括离子交换,它一般涉及用较大的碱金属离子(如钾离子)交换玻璃制品中较小的碱金属离子(如锂离子和/或钠离子)。因此,为了促进离子交换过程,这种玻璃制品可包含较高浓度的碱金属离子。玻璃制品中存在碱金属离子会增大玻璃制品的平均热膨胀系数,因而该玻璃制品可能不适用于希望玻璃制品具有较低平均热膨胀系数的应用。另外,在低温范围和高温范围都具有高热膨胀系数使直接拉制玻璃变得高度困难。因此,需要替代型玻璃组合物,它们可化学强化,例如可离子交换玻璃,同时具有低温热膨胀系数(ltcte)和/或高温热膨胀系数(htcte)。玻璃组合物本公开提供了新型玻璃组合物,其可熔合成形、与锆石相容且可离子交换,并且在低温和高温均具有低热膨胀系数。在一些实施方式中,本公开提供了玻璃组合物,其包含:约72摩尔%至约77摩尔%sio2,约8摩尔%至约12摩尔%al2o3,约10摩尔%至约14摩尔%的一种或多种碱金属氧化物r2o、一种或多种二价氧化物ro和p2o5,其中r2o是li2o,na2o,k2o,rb2o或cs2o,ro是mgo,cao,sro,bao或zno。形成玻璃所涉及的氧化物sio2起稳定玻璃网络结构的作用。本公开的玻璃组合物包含约72摩尔%至约77摩尔%的sio2及其之间的所有范围和子范围,例如约72摩尔%至约76.5摩尔%,约72摩尔%至约76摩尔%,约72摩尔%至约75.5摩尔%,约72摩尔%至约75摩尔%,约72摩尔%至约74.5摩尔%,约72摩尔%至约74摩尔%,约72摩尔%至约73.5摩尔%,约72摩尔%至约73摩尔%,或者约76.5摩尔%,约76摩尔%,约75.5摩尔%,约75摩尔%,约74.5摩尔%,约74摩尔%,约73.5摩尔%,约73摩尔%,约72.5摩尔%,或者约72摩尔%的sio2。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约72摩尔%至约74.5摩尔%的sio2。al2o3也起玻璃形成剂的作用。类似于sio2,因其四面体配位,al2o3也能提高玻璃网络的刚性。al2o3可提供以下作用:a)保持尽可能低的液相线温度;b)降低膨胀系数;或者c)提高应变点。al2o3含量相对于其他玻璃改性剂氧化物的增加一般导致密度减小、热膨胀系数减小而耐久性增大。本公开的玻璃组合物包含约8摩尔%至约12摩尔%的al2o3及其之间的所有范围和子范围,例如约8摩尔%至约11.5摩尔%,约8摩尔%至约11摩尔%,约8摩尔%至约10.5摩尔%,约8摩尔%至约10摩尔%,约8摩尔%至约9.5摩尔%,约8摩尔%至约9摩尔%,约9摩尔%至约11.5摩尔%,约9摩尔%至约11摩尔%,或者约8摩尔%,约8.2摩尔%至约8.4摩尔%,约8.6摩尔%至约8.8摩尔%,约9摩尔%,约9.4摩尔%,约9.6摩尔%,约9.8摩尔%,约10摩尔%,约10.2摩尔%,约10.4摩尔%,约10.6摩尔%,约10.8摩尔%,约11摩尔%,约11.2摩尔%,约11.4摩尔%,约11.6摩尔%,约11.8摩尔%,或者约12摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约9.9摩尔%至约10.1摩尔%的al2o3。本公开的玻璃组合物包含约10摩尔%至约14摩尔%的一种或多种碱金属氧化物r2o,r2o之和为约10摩尔%至约14摩尔%。如本文所述,碱金属氧化物包括能存在于玻璃或玻璃基组合物中的所有形式的碱金属氧化物。碱金属氧化物r2o辅助实现玻璃的低熔化温度和低液相线温度。r2o包括但不限于li2o,na2o,k2o,rb2o或cs2o。在一些实施方式中,玻璃组合物包含一种碱金属氧化物,其为na2o或li2o或k2o。在一些实施方式中,玻璃组合物含有两种碱金属氧化物,例如na2o和li2o,或者na2o和k2o,或者li2o和k2o。在一些实施方式中,玻璃组合物包含三种碱金属氧化物,例如na2o、li2o和k2o。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约10摩尔%至约14摩尔%的na2o及其之间的所有范围和子范围,例如约10摩尔%至约13.5摩尔%,约10摩尔%至约13摩尔%,10摩尔%至约12.5摩尔%,10摩尔%至约12摩尔%,10摩尔%至约11.5摩尔%,10摩尔%至约11摩尔%,约11摩尔%至约13摩尔%,约12摩尔%至约13摩尔%,或者约10摩尔%,约10.2摩尔%,约10.4摩尔%,约10.6摩尔%,约10.8摩尔%,约12摩尔%,约12.2摩尔%,约12.4摩尔%,约12.6摩尔%,约12.8摩尔%,约13摩尔%,约13.2摩尔%,约13.4摩尔%,约13.6摩尔%,约13.8摩尔%,或者约14摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物含有约10.5摩尔%至约12.7摩尔%的na2o。本公开的玻璃组合物含有一种或多种二价氧化物ro,它也改善玻璃的熔化性质。ro包括但不限于mgo,cao,sro,bao或zno。在一些实施方式中,玻璃组合物含有一种二价氧化物,其为mgo,cao,sro,bao或zno。在一些实施方式中,玻璃组合物含有两种二价氧化物,mgo和cao,或者mgo和zno,或者cao和zno。在一些实施方式中,玻璃组合物含有三种二价氧化物mgo,cao和zno。mgo和cao能在较高温度有效降低玻璃粘度,而在较低温度有效提高玻璃粘度。它们可用于改善熔化性能和提高应变点。不过,若mgo和cao都使用过量,玻璃发生相分离和失透的倾向可能增加。相比于较大的二价氧化物(例如sro或bao),较小的二价氧化物(例如mgo,cao或zno)一般帮助增大玻璃的压缩应力。因此,在改善应力松弛且最大程度减小对碱金属扩散率的不利影响方面,mgo,cao和zno提供了若干优势。然而,当玻璃中mgo和zno的浓度较高时,它们倾向于分别形成镁橄榄石(例如mg2sio4)和锌尖晶石(znal2o4)或硅锌矿(zn2sio4),从而在mgo和zno含量高于某些含量水平时,会导致玻璃的液相线温度非常急剧地上升。在一些实施方式中,玻璃组合物中mgo的含量最高达到约4摩尔%,例如约0.03摩尔%至约4摩尔%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物中mgo的含量为约0.03摩尔%至约3.5摩尔%,约0.03摩尔%至约3摩尔%,约0.03摩尔%至约2.5摩尔%,约0.03摩尔%至约2摩尔%,约0.03摩尔%至约1.5摩尔%,约0.03摩尔%至约1摩尔%,约0.03摩尔%至约0.5摩尔%,约0.03摩尔%至约0.1摩尔%,约0.05摩尔%至约4摩尔%,约0.05摩尔%至约3摩尔%,约0.05摩尔%至约2摩尔%,约1摩尔%至约4摩尔%,约1摩尔%至约3摩尔%,约1摩尔%至约2摩尔%,约2摩尔%至约3摩尔%,约2摩尔%至约4摩尔%,约3摩尔%至约4摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物中cao的含量最高达到约5摩尔%,例如约0.03摩尔%至约5摩尔%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物中cao的含量为约0.03摩尔%至约4.5摩尔%,约0.03摩尔%至约4摩尔%,约0.03摩尔%至约3.5摩尔%,约0.03摩尔%至约3摩尔%,约0.03摩尔%至约2.5摩尔%,约0.03摩尔%至约2摩尔%,约0.03摩尔%至约1.5摩尔%,约0.03摩尔%至约1摩尔%,约0.03摩尔%至约0.5摩尔%,约0.03摩尔%至约0.1摩尔%,约0.05摩尔%至约5摩尔%,约0.05摩尔%至约4摩尔%,约0.05摩尔%至约3摩尔%,约0.05摩尔%至约2摩尔%,约1摩尔%至约5摩尔%,约1摩尔%至约4摩尔%,约1摩尔%至约3摩尔%,约1摩尔%至约2摩尔%,约2摩尔%至约3摩尔%,约2摩尔%至约4摩尔%,约2摩尔%至约5摩尔%,约3摩尔%至约4摩尔%,或约3摩尔%至约5摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物中zno的含量最高达到约4摩尔%,例如最高达到约3.5摩尔%,最高达到约3摩尔%,最高达到约2.5摩尔%,最高达到约2摩尔%,或者最高达到约1.5摩尔%,或者约0.03摩尔%至约4摩尔%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物中zno的含量为约0.03摩尔%至约3.5摩尔%,约0.03摩尔%至约3摩尔%,约0.03摩尔%至约2.5摩尔%,约0.03摩尔%至约2摩尔%,约1摩尔%至约4摩尔%,约1摩尔%至约3.5摩尔%,约1摩尔%至约3摩尔%,约1摩尔%至约2.5摩尔%,约1摩尔%至约2摩尔%,约2摩尔%至约4摩尔%,约2摩尔%至约3摩尔%,约3摩尔%至约4摩尔%。本文所述的玻璃组合物还包含p2o5,它能改善碱金属阳离子的扩散性,减少离子交换时间。在一些实施方式中,p2o5的含量为约0.01摩尔%至约2摩尔%及其之间的所有范围和子范围,例如约0.01摩尔%至约1.5摩尔%,约0.01摩尔%至约1摩尔%,约0.03摩尔%至约2摩尔%,约0.03摩尔%至约1.5摩尔%,或者约0.03摩尔%至约1摩尔%。在一些实施方式中,本公开的玻璃组合物还可包含be2o3和/或sno2。在一些实施方式中,be2o3或sno2的含量最高达到约0.1摩尔%,例如约0.03摩尔%至约0.1摩尔%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物中be2o3和/或sno2的含量为约0.03摩尔%至约0.09摩尔%,约0.03摩尔%至约0.08摩尔%,约0.03摩尔%至约0.07摩尔%,约0.03摩尔%至约0.06摩尔%,约0.03摩尔%至约0.05摩尔%,约0.03摩尔%至约0.04摩尔%,约0.05摩尔%至约0.09摩尔%,约0.05摩尔%至约0.08摩尔%,约0.05摩尔%至约0.07摩尔%,或者约0.05摩尔%至约0.06摩尔%。在一些实施方式中,玻璃组合物含有约0.04摩尔%,约0.05摩尔%,0.06摩尔%,约0.07摩尔%,约0.08摩尔%的be2o3和/或sno2。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约72摩尔%至约75摩尔%sio2;约9摩尔%至约11摩尔%al2o3;约11摩尔%至约13摩尔%na2o;一种或多种二价氧化物ro,其中ro是mgo,cao,sro,bao或zno;以及p2o5。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约72摩尔%至约77摩尔%sio2;约8摩尔%至约12摩尔%al2o3;约10摩尔%至约14摩尔%na2o;约0.03摩尔%至约4摩尔%mgo;约0.03摩尔%至约5摩尔%cao;最高约4摩尔%zno;约0.03摩尔%至约2摩尔%p2o5;以及约0.03摩尔%至约0.09摩尔%sno2。在一些实施方式中,玻璃组合物包含约72.17摩尔%至约74.37摩尔%sio2;约9.95摩尔%至约10.04摩尔%al2o3;约10.59摩尔%至约12.69摩尔%na2o;约0.05摩尔%至约3.08摩尔%mgo;约0.03摩尔%至约4.04摩尔%cao;最高约2.94摩尔%zno;约0.03摩尔%至约0.96摩尔%p2o5;以及约0.05摩尔%至约0.07摩尔%sno2。在一些实施方式中,玻璃组合物基本上不含k2o,b2o3和/或li2o。本公开的玻璃组合物的摩尔%ro/(摩尔%r2o+摩尔%ro)之比为至少约0.2,例如在约0.2与约0.5之间,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,摩尔%ro/(摩尔%r2o+摩尔%ro)之比为约0.2,约0.21,约0.22,约0.23,约0.24,约0.25,约0.26,约0.27,约0.28,约0.29,约0.30,约0.31,约0.32,约0.33,约0.34,约0.35,约0.36,约0.37,约0.38,约0.39,约0.40,约0.41,约0.42,约0.43,约0.44,约0.45,约0.46,约0.47,约0.48,约0.49,约0.5。较佳的是,摩尔%ro/(摩尔%r2o+摩尔%ro)之比保持在约0.2与约0.5之间,使得主要百分数的改性剂氧化物为二价氧化物。当用一价氧化物改性剂代替二价氧化物改性剂时,高温cte和低温cte均增大。玻璃基制品的性能本文所述的玻璃组合物具有有利的性能。例如,在一些实施方式中,玻璃组合物展现出一种或多种特性:(i)低温热膨胀系数(ltcte)小于7.5ppm/℃;(ii)高温热膨胀系数(htcte)小于18ppm/℃;(iii)液相线粘度至少为200000泊;(iv)200000泊时的玻璃温度至少为1100℃,或者35000泊时的玻璃温度至少为1200℃;以及(v)假想温度tf小于约795℃。在一些实施方式中,本公开提供了具有低ltcte的玻璃组合物。在一些实施方式中,ltcte小于约7.5ppm/℃,例如,小于约7.4,7.3,7.2,7.1,7.0,6.9,6.8,6.7,6.6或6.5ppm/℃。在一些实施方式中,ltcte在约6.4至小于约7.5ppm/℃的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围,例如约6.4至约7.4ppm/℃,或者约6.4至约7.3ppm/℃。在一些实施方式中,本公开还提供了具有低htcte的玻璃组合物。在一些实施方式中,htcte小于约18ppm/℃,例如,小于约17.8,17.6,17.4,17.2,17.0,16.8,16.6,16.4,16.2,16.0或15.8ppm/℃。在一些实施方式中,htcte在约15.6至小于约18ppm/℃的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围,例如约15.6至约17.8ppm/℃,或者约15.6至约17.4ppm/℃,或者约15.6至约17.2ppm/℃。相对于具有更高ltcte和htcte值的玻璃组合物,这些低ltcte和htcte值提高了玻璃在热循环或热应力条件下的幸存率。在一些实施方式中,本公开提供了具有以下液相线粘度的玻璃组合物:至少约200000泊,例如至少约300000,400000,500000,600000,700000,800000,900000,1000000,2000000,3000000,或者4000000泊。在一些实施方式中,液相线粘度在约200000泊至约4200000泊的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,本公开提供了在200000泊具有至少约1100℃或者在35000泊具有至少1200℃的玻璃温度的玻璃组合物。在一些实施方式中,在200000泊的玻璃温度为至少约1110,1120,1130,1140,1150,1160,1170,1180或1190℃,或者在35000泊的玻璃温度为至少约1210,1220,1230,1240,1250,1260,1270,1280,1290,1300或1310℃。在一些实施方式中,在200000泊的玻璃温度在约1100℃至约1200℃的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围;或者在35000泊的玻璃温度在约1200℃至约1320℃的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,本公开提供了假想温度tf小于约795℃,例如从约738℃至约793℃的玻璃组合物。在一些实施方式中,假想温度小于约795,790,785,780,775,770,765,760,755,750或745℃。假想温度用于描述玻璃的平衡结构的温度。若加热玻璃并在一定温度保持足够长的时间,玻璃将最终获得对应于该温度的平衡结构。相反,若玻璃从高于转变区的温度快速冷却(就像一些玻璃制造操作中那样),它将保留此温度的性能特点,在此情况下,此温度将为该玻璃的假想温度。制造玻璃或玻璃基制品的方法本公开的玻璃是可下拉的,即可用下拉法将玻璃形成片材,所述下拉法包括例如但不限于玻璃制造领域的技术人员熟知的熔合拉制法和狭缝拉制法。下拉法用于平坦玻璃的大规模制造,例如显示器玻璃或可离子交换基板玻璃。熔合拉制法采用成形主体,该成形主体具有接收熔融玻璃原料的沟槽。该沟槽在沟槽两侧沿沟槽长度具有顶部开放的堰。当沟槽中注满熔融材料时,熔融玻璃将从堰溢流。由于重力作用,熔融玻璃从溢流槽的外表面流下。这些外表面向下、向内延伸,使得它们在拉制槽下面的边缘结合。两个流动玻璃表面在此边缘结合,熔合形成单一流动片材。熔合拉制法提供的优点包括:由于流过沟槽的两块玻璃膜熔合到一起,所得玻璃片的外侧表面均不与该装置的任何部分接触。因此,表面性质不受这种接触的影响。本公开的玻璃组合物具有小于7.5ppm/℃的低温热膨胀系数(ltcte)和小于18ppm/℃的高温热膨胀系数(htcte)。此外,玻璃组合物具有为熔合成形所优选的粘度曲线。具体而言,200000泊的温度高于1100℃,35000泊的温度高于1200℃,液相线粘度大于200000泊(例如,对于一些实施方式,大于1000000泊),锆石分解粘度小于35000泊。因此,本公开的玻璃组合物是可熔合成形的,理想地适合熔合拉制法,因而可直接形成薄玻璃片。在一些实施方式中,薄玻璃片可具有至多约3mm的厚度,包括其间的所有范围和子范围,例如至多约2mm,或者至多约1mm。在一些实施方式中,薄玻璃片的厚度可以是约1000微米或更小,约800微米或更小,约600微米或更小,约400微米或更小,约200微米或更小,例如,约20-500微米之间,约50-400微米之间,或者约50,100,150,200,250,300,350或400微米。狭缝拉制法不同于熔合拉制法。在狭缝拉制法中,将熔融玻璃原料提供给导管。导管底部具有开放狭缝,该狭缝的一个维度比另一个维度更宽,喷嘴在狭缝长度上延伸。熔融玻璃从狭缝/喷嘴中流过,作为连续片材向下拉制,穿过狭缝/喷嘴并进入退火区。或者,本公开的玻璃可通过其他方法形成,如辊压法、浮法等。本公开的玻璃是可离子交换以增强其机械性能的。一般地,玻璃是在包含一种或多种碱金属离子盐的盐浴中进行离子交换的。存在于玻璃中的较小碱金属离子(例如锂或钠)可在含有一种或多种较大碱金属离子(如钠、钾、铷或铯)的熔融盐浴中发生离子交换。若离子交换在远低于应变点的温度进行足够时间,将会形成扩散分布,其中较大的碱金属从盐浴移动到玻璃表面中,而较小的离子从玻璃中移出,进入盐浴。随着玻璃冷却,较大的离子(例如钾离子)将玻璃往一起压,产生压缩应力层,形成对抗破坏的韧性表面。离子交换过程还会针对不利的环境条件提供玻璃保护。本领域技术人员会理解,任何一价阳离子(例如铜、银、铊等)可交换玻璃中存在的碱金属离子。这些阳离子还可为终端用途提供具有潜在价值的属性,如为照明引入颜色,或者为捕集光而引入折射率升高的层。在一些实施方式中,本公开具有各种厚度的玻璃可在100%kno3中于410℃分别离子交换4小时和8小时。例如,本公开的玻璃(厚0.4mm)可经过离子交换,在表面具有大于650mpa的压缩应力,压缩应力层深度(也称作“压缩深度”或“doc”)大于25微米。在一些实施方式中,本公开的玻璃(厚0.1mm)可经过离子交换,在表面具有大于550mpa的压缩应力和20微米的压缩深度,或者可经过离子交换,在表面具有大于450mpa的压缩应力和15微米的压缩深度。压缩应力(包括表面cs)通过表面应力计(fsm)测量,其采用市售仪器,如折原制作所有限公司(oriharaindustrialco.,ltd.)(日本)制造的fsm-6000。表面应力测量依赖于应力光学系数(soc),soc与玻璃的双折射有关。soc进而根据名称为“测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法”(standardtestmethodformeasurementofglassstress-opticalcoefficient)的astm标准c770-16所述的程序c(玻璃盘方法)测量,该标准的完整内容通过参考结合于此。如本文所用,doc是指本文所述的化学强化碱金属铝硅酸盐玻璃制品中的应力从压缩应力变为拉伸应力时的深度。根据离子交换处理情况,doc可利用fsm或者散射光偏振仪(scalp)测量。在玻璃制品中的应力是通过将钾离子交换到玻璃制品中来产生的情况下,用fsm测量doc。在应力是通过将钠离子交换到玻璃制品中来产生的情况下,用scalp测量doc。在玻璃制品中的应力是通过同时将钾离子和钠离子交换到玻璃中的情况下,doc用scalp测量,因为据信钠离子交换深度指示doc,而钾离子交换深度指示压缩应力大小的变化(但不指示应力从压缩应力变为拉伸应力);这种玻璃制品中钾离子的交换深度利用fsm测量。本公开还提供通过本文所述的任何方法生产的玻璃产品。一般而言,所生产的这些产品也享有本文所述的物理性能特点。应用本文所述的玻璃或玻璃基制品可具有各种应用,例如,希望薄玻璃具有高断裂韧性的应用。本领域技术人员将会理解,本文所述的玻璃或玻璃基制品可根据其具体应用而具有各种形状、厚度等。例如,本文所述的玻璃或玻璃基制品可结合到另一制品中,如具有显示器的制品(或显示制品)(例如消费电子产品,包括移动电话、平板、计算机、膝上型电脑、导航系统等)、建筑制品、运输制品(例如汽车、列车、飞机、海轮等)、家电制品,或者可受益于一些透明度、耐刮擦性、耐磨性或其组合的任何制品。结合有本文所述任何玻璃和玻璃基制品的示例性制品示于图2a和2b。具体而言,图2a和2b显示了消费电子设备100,其包含:具有前部102、背部104和侧表面106的外壳108;至少部分位于外壳内部或者完全位于外壳内部的电学组件(未示出),至少包括控制器、存储器和位于外壳前表面或邻近外壳前表面的显示器110;以及位于外壳前表面处或位于外壳前表面上方从而位于显示器上方的防护基板112。在一些实施方式中,防护基板112可包括本文所述的任何玻璃和玻璃基制品。一种具体应用是具有力敏感器基板的可移动电子设备。力敏感器的例子见述于例如美国专利申请公开第20050042012a1号和第20160188103a1号。力敏感器是添加到显示堆叠件的附加层。在一些实施方式中,力敏感器可设置在防护基板112上方或顶部。在其他实施方式中,力敏感器可设置在防护基板112下面或下方(例如,在防护基板112与上面的显示器110之间)。因为力敏感器是附加层,所以它需要较薄,以顺应更薄、更轻设备的总体趋势。本公开提供了这种适合力敏感器应用的薄或超薄玻璃片。实施例以下实施例进一步阐释了本公开的优点和特征,但绝非为了将本公开内容限于这些实施例。实施例1玻璃组合物制备根据本公开的10个示例性发明玻璃组合物(玻璃a-玻璃j)。下面的表1描述了每个示例性玻璃组合物的具体组成。测定了每个示例性玻璃组合物的ltcte和htcte值、液相线粘度、玻璃温度(分别在2000000泊和35000泊下)和假想温度,并描述于表1。ltcte、htcte和假想温度利用上文讨论的技术测量。此外,还测定了每个示例性玻璃组合物的密度、应变点、退火点、软化点、应力光学系数、折射率及其他性质,并描述于表1。利用astmc693-93(2013)的浮力法测定密度。利用astmc598-93(2013)的梁弯曲粘度法(beambendingviscositymethod)测定应变点和退火点。利用astmc1351m-96(2012)的平行板粘度法测定软化点。实施例2离子交换玻璃制品表1所示示例性玻璃a-玻璃j各自的玻璃样品通过在410℃的100%kno3浴中分别离子交换4小时和8小时来进行化学强化,在样品表面中产生压缩应力层。玻璃厚度在0.1mm至1.0mm的范围内。对玻璃进行热处理,将假想温度设定为1011泊温度。测定经过离子交换的玻璃的性质,并描述于下面的表2和表3。如表2所示,经过离子交换的玻璃(厚0.4mm,离子交换4小时)具有至少745mpa的表面压缩应力和至少26微米的压缩层深度。如表3所示,经过离子交换的玻璃(厚0.4mm,离子交换8小时)具有至少699mpa的表面压缩应力和至少36微米的压缩层深度。技术人员将会理解,在玻璃基制品需要更大的表面强度的情况下,可用更短的离子交换时间改善压缩应力。反之,在玻璃基制品需要更大的抗损伤性的情况下,可用更长的离子交换时间增加压缩层深度。实施例3测量玻璃g以及下面表4所列10个参比玻璃组合物的htcte。如上所述测量htcte,图1显示了玻璃g和参比玻璃组合物1-10的热膨胀系数(y轴)与温度(x轴)的变化关系图线。为了得到图1所示的曲线,以2℃/秒的速率将玻璃从790℃冷却到400℃。由图1可以看出,玻璃g具有更低的htcte(cte变成平台时的cte值)。表4.参比玻璃组合物摩尔%12345678910sio266.469.368.967.464.464.860.957.457.463.6al2o310.38.510.312.714.013.915.416.516.115.6b2o30.60.00.03.77.05.10.00.00.00.0p2o50.00.00.00.00.00.04.96.56.52.5li2o0.00.00.00.00.00.00.00.00.06.2na2o13.813.915.213.714.013.715.816.717.110.8k2o2.41.20.00.00.50.00.00.00.00.0mgo5.76.45.42.40.02.42.92.82.80.0cao0.60.50.00.00.00.00.00.00.00.0zno0.00.00.00.00.00.00.00.00.01.2sno20.20.20.20.10.10.10.10.10.10.1前面对具体实施方式的描述充分揭示了本公开的一般性质,因而在不背离本公开的总体构思的情况下,无需过多实验,利用本领域的技术知识,就容易调整其他实施方式和/或使其适应这些具体实施方式的各种应用。因此,基于本文所给出的教导和指引,这种适应和调整意在落入所公开的实施方式的等同技术方案的意涵和范围之内。应当理解,本文中的措辞或术语的目的是描述而非限制,因而本说明书的术语或措施应当遵循技术人员根据教导和指引所作的诠释。本公开的广度和范围不应受限于上述任何示例性实施方式。本文所述的各个方面、实施方式和选项全都能以任何和所有变化形式组合。本说明书提及的所有出版物、专利和专利申请都通过参考结合于此,就如同每个出版物、专利或专利申请均被具体、单独地指明通过参考结合于此。当前第1页12
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