用於化學強化玻璃的雙階段離子交換的製作方法

2023-11-30 11:14:41 2

專利名稱：用於化學強化玻璃的雙階段離子交換的製作方法
用於化學強化玻璃的雙階段離子交換相關申請的交叉引用本申請要求於2008年7月四日提交的美國臨時申請第61/084，398號的優先權。
背景技術：
本發明涉及玻璃的化學強化。更具體地說，本發明涉及離子交換過程在強化玻璃 中的應用。再更具體地說，本發明涉及包括多個離子交換過程的方法。近來確認了化學強化玻璃在手持裝置如行動電話、媒體播放器和其它裝置以及需 要透明度、高強度和耐磨性的其它應用裝置中的應用。離子交換是從含較小離子(流出離子)的玻璃開始的化學強化過程，所述較小離 子能夠在升高的溫度下在熔鹽浴中與較大離子(交換離子)進行交換，即所述較大離子替 換玻璃中的所述較小離子。玻璃表面緊密堆積的較大離子產生高壓縮應力，其進而提供較 高強度。然而，在離子交換過程中，所述鹽浴被交換出玻璃的較小流出離子(反荷離子)逐 漸稀釋。鹽反荷離子濃度隨在鹽浴中進行離子交換的玻璃部分的體積或數量成比例地增 大。儘管「新鮮」未使用的鹽提供最高的抗壓強度，隨後每個離子交換輪次可增大交換出玻 璃進入熔鹽浴的較小離子的濃度。相反地，浴中提供較大離子的鹽濃度減小。繼續使用相 同的浴會降低成品的壓縮應力。根據離子交換生產量或在離子交換玻璃的壓縮應力達到可 接受的最小值時，通常通過替換至少一部分鹽浴補償所述浴的增強稀釋。儘管這樣的實踐 足以保持玻璃中的最小壓縮應力，但它們會在生產中在化學強化玻璃的壓縮應力中引起顯 著的可變性和恆定的循環波動。在雙階段離子交換(DIOX)中，玻璃在第一「新鮮」鹽浴中進行離子交換，之後在流 出離子濃度稀釋的第二鹽浴中進行第二離子交換。該方法會損失玻璃表面的壓縮應力。這 在手持裝置應用中是不可接受的，因為它不提供對表面劃痕的保護作用，所述表面劃痕由 可在裝置常規使用中遇到的接觸力引起。

發明內容
本發明涉及一種化學強化玻璃的方法。所述方法包括使玻璃在第一浴中進行離子 交換，之後將其浸沒在第二浴中。所述第一浴用流出離子稀釋，所述第二浴的流出離子濃度 小於第一浴。所述方法在表面提供壓縮應力，其足以抑制玻璃表面接觸力引起的劃痕，同時 具有足夠深的壓縮層深從而可靠性高。因此，本發明的一個方面提供一種強化玻璃的方法。所述方法包括在從玻璃表面 向層深延伸的玻璃外部區域產生壓縮應力，所述壓縮應力足以抑制玻璃內的劃痕和抑制表 面接觸力引起的表面劃痕。所述壓縮應力通過以下步驟產生提供在外部區域內具有大量 第一金屬離子的玻璃；使玻璃外部區域中所述大量第一金屬離子的第一部分在第一鹽浴中 與大量第二金屬離子進行離子交換，其中所述第一鹽浴用第一濃度的第一金屬離子稀釋； 使玻璃外部區域中所述大量第一金屬離子的第二部分在第二鹽浴中與大量第二金屬離子進行離子交換，其中所述第二鹽浴的第一金屬的第二濃度小於第一濃度。本發明的第二方面提供一種強化玻璃的方法。所述方法包括以下步驟提供玻璃， 所述玻璃包含大量第一金屬離子，各離子具有第一離子半徑；將所述玻璃浸沒在第一離子 交換浴中，所述第一離子交換浴包括大量第二金屬離子和第一濃度的第一金屬離子，其中 各第二金屬離子具有第二離子半徑，所述第二離子半徑大於第一離子半徑；在將所述玻璃 浸沒在第一離子交換浴中之後將所述玻璃浸沒在第二離子交換浴中，所述第二離子交換浴 包括大量第二金屬離子和第二濃度的第一金屬離子，其中所述第二濃度小於第一濃度，玻 璃中所述大量第一金屬離子的一部分被第二金屬離子替換，以在玻璃表面區域產生壓縮應 力。本發明的第三方面提供一種降低化學強化玻璃製品中壓縮應力可變性的方法。所 述方法包括以下步驟提供玻璃製品，所述玻璃包含大量第一金屬離子，各離子具有第一離 子半徑；將所述玻璃製品浸沒在第一離子交換浴中，所述第一離子交換浴包括大量第二金 屬離子和第一濃度的第一金屬離子，其中各第二金屬離子具有第二離子半徑，所述第二離 子半徑大於第一離子半徑；在將所述玻璃浸沒在第一離子交換浴中之後將所述玻璃製品浸 沒在第二離子交換浴中，所述第二離子交換浴包括大量第二金屬離子和第二濃度的第一金 屬離子，其中所述第二濃度小於第一濃度。玻璃中所述大量第一金屬離子的一部分被第二 金屬離子替換，以通過在玻璃製品表面區域產生大於預定壓縮應力的壓縮應力來強化所述 玻璃製品。從以下詳細描述、附圖和權利要求書能清楚地了解本發明的這些和其它方面、優 點和顯著特徵。附圖簡要說明

圖1是壓縮應力與用NaNO3稀釋初級和次級離子交換鹽浴的關係圖；圖2是破壞性四點彎曲表面應力測定與用NaNO3稀釋初級和次級離子交換鹽浴的 關係圖；圖3是環疊環力負載結果與用NaNO3稀釋初級和次級離子交換鹽浴的關係圖；圖4是磨損玻璃樣品的環疊環力負載結果與用NaNO3稀釋初級和次級離子交換鹽 浴的關係圖；和圖5是落球高度結果與用NaNO3稀釋初級和次級離子交換鹽浴的關係圖。發明詳述在以下描述中，類似的附圖標記表示附圖所示若干視圖中類似或相應的部分。還 應理解，除非另外說明，術語如「頂部」、「底部」、「向外」、「向內，，等是常用詞語，不應解釋為 限制性術語。此外，應理解，在將一個群組描述為包含一組要素和它們的組合中的至少一個 時，所述群組可以單個要素或相互組合的形式包含任何數量的這些所列要素，或者主要由 它們組成，或者由它們組成。類似地，應理解，在將一個群組描述為由一組要素或它們的組 合中的至少一個組成時，所述群組可以單個要素或相互組合的形式由任何數量的這些所列 要素組成。除非另外說明，列舉的數值範圍同時包括所述範圍的上限和下限。一般參考附圖，應理解，說明的目的是描述本發明的具體實施方式
，並不構成對本 發明的限制。為了清楚和簡明起見，附圖不一定按比例繪製，附圖的某些特徵和某些視圖可 能按比例放大顯示或以示意性方式顯示。
表面壓縮應力(本文也稱為「CS」)和CS層的深度(本文也稱為「層深」或「D0L」) 是影響化學強化玻璃性能的兩個因素。壓縮應力和與之結合的DOL是避免正常精整過程產 生的人工微劃痕擴展所必需的。CS提供對損害性接觸力如鈍性衝擊或急性衝擊的抗性。如 果層深足夠，抗壓強度與化學強化玻璃的強度和抗衝擊能性成正比。可減小可達到CS的因素包括鹽反荷離子濃度(熔鹽浴中流出離子的濃度)、較高 的加工溫度和獲得足夠DOL所需的長加工時間。儘管可控制加工時間和溫度，但鹽反荷離 子濃度隨鹽浴中離子交換的玻璃部分的體積或數量成比例地增大。「新鮮」鹽(即新引入浴 中的鹽)提供化學強化玻璃中的最高CS。然而，隨後每個輪次可增大交換出玻璃進入熔鹽 浴中的小離子濃度。相反地，儘管離子交換過程以恆定的溫度和時間進行，提供較大離子的 鹽濃度隨各玻璃部分在浴中強化而減小，由此減小成品的CS。因此，在大量生產中，可從每 一件玻璃製品觀察到抗壓強度的顯著可變性。本文提供和描述用於強化玻璃和降低玻璃中壓縮應力可變性的雙階段離子交換 (DIOX)方法。所述方法能夠在生產設置中對大量玻璃製品進行化學強化時保持穩定的高 表面抗壓強度。所述方法包括第一或初級交換和第二(次級)交換。在初級階段交換中， 在第一熔鹽浴中將玻璃強化到所需層深(DOL)。所述第一熔鹽浴用流出或可交換(即流出 離子，或交換出玻璃的離子，被較大離子替換)的金屬離子(本文也稱為「離子」)稀釋。例 如，如果Na+離子是流出離子，則所述鹽浴用Na+離子稀釋。浴中存在的流出離子可減小玻 璃的壓縮應力。然而，其它各個離子交換輪次不顯著改變流出離子在浴中的百分比，因此壓 縮應力下降不如未稀釋鹽浴的情況迅速。在次級交換階段(在初級交換之後)中，在含相同交換離子的第二階段熔鹽浴中 對在初級交換中強化的玻璃進行化學強化，其中流出離子濃度遠低於(或為零)第一熔鹽 浴中的流出離子濃度，以使壓縮應力恢復到所需水平。由於達到足夠壓縮層深度所必需的 大量離子交換發生在初級階段，僅有較小一部分交換發生在次級階段。因此，鹽的稀釋速率 或稀釋程度在第二階段中顯著降低。儘管本文所述的雙階段離子交換過程會增大初級階段浴中的流出離子稀釋率，但 其能夠在玻璃成品中保持一致的高壓縮應力。通過將初級鹽浴用至使得初級離子交換之後 的壓縮應力位於特定的CS下限以下的程度，還預期該過程的鹽利用度更加有效。此外，所 述過程還最大程度減少與鹽替換相關的設備停工時間，並提供改善的工藝穩定性、更高的 抗壓強度值、更有效的鹽利用和更高的總體產品機械可靠性。在一個實施方式中，所述玻璃是鹼性鋁矽酸鹽玻璃。在一個實施方式中，所述 鹼性鋁矽酸鹽玻璃包含以下成分、主要由以下成分組成或由以下成分組成60-70摩爾％ SiO2,6-14 摩爾 ％ Al203、0-15 摩爾 ％ B203、0_15 摩爾 ％ Li20,0-20 摩爾 ％ Na20、0_10 摩爾 ％ K20,0-8 摩爾 ％ MgO,0-10 摩爾 ％ CaO,0-5 摩爾 % Zr02、0_l 摩爾 % Sn02、0_l 摩爾 % CeO2, 小於 50ppm As2O3 和小於 50ppm SId2O3，其中 12 摩爾 Li20+Na20+K20 彡 20 摩爾 ％， 摩 爾％<Mg0+Ca0< 10摩爾％。在另一個實施方式中，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃包含以下成 分，主要由以下成分組成，或由以下成分組成64摩爾％ ^ SiO2 ^ 68摩爾％、12摩爾％ ^ Na2O ^ 16摩爾％、8摩爾< 12摩爾％、0摩爾％< B2O3 10 摩爾 ％，5 摩爾 ％彡 MgO+CaO+SrO 彡 8 摩爾 %，(Na2CHB2O3) -Al2O3 彡 2 摩爾 %，2 摩爾 % 彡 Na2O-Al2O3 彡 6 摩 爾％，4摩爾(Νει20+Κ20)-Al2O3彡10摩爾％。在一些實施方式中，所述鹼性鋁矽酸鹽玻 璃基本不含鋰，而在其它實施方式中，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃基本不含砷、銻和鋇中的至少 一種。在其它實施方式中，可通過本領域已知的技術例如但不限於熔融拉伸(fusion-draw) 方法、縫拉伸(slot-draw)方法和重拉伸(re-draw)方法，向下拉伸所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃。在一個具體的實施方式中，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成如下66. 7摩爾％ SiO2, 10. 5 摩爾 ％ Α1203、0· 64 摩爾 ％ B2O3>13. 8 摩爾 ％ Na20,2. 06 摩爾 ％ K20,5. 50 摩爾 ％ MgO、 0. 46摩爾% CaO,0. 01摩爾% Zr02、0. 34摩爾% As2O3和0. 007摩爾% Fe2O30在另一個具體 的實施方式中，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃組成如下66. 4摩爾％ SiO2UO. 3摩爾％ A1203、0. 60 摩爾 ％ B2O3>4. 0 摩爾 ％ Na20,2. 10 摩爾 ％ K20,5. 76 摩爾 ％ MgO,0. 58 摩爾 ％ CaO,0. 01 摩 爾 % ZrO2、0· 21 摩爾 % SnO2 和 0. 007 摩爾 % Fe2O3。在實踐中，通過加入所需量的流出鹽和與玻璃中的流出物交換的離子鹽來製備初 級和次級鹽浴。在一個實施方式中，所述離子是鹼金屬離子，即Li+、Na+、K+、Cs+和Rb+。浴 中的較大鹼金屬離子替換玻璃中的較小鹼金屬離子。例如，玻璃中的Li+離子可被Na+、K+、 Cs+或Rb+離子替換，玻璃中的Na+離子可被K+、Cs+或Rb+離子替換，等等。通常，玻璃中的鹼 金屬離子與第二大的鹼金屬離子交換。例如，玻璃中的Na+離子通常與浴中的K+離子交換。 就初級和次級離子交換浴二者而言，使鹽熔化並加熱到預定溫度，通常的範圍是從約380°C 到最高約450°C，將所述浴保持在該溫度以穩定一段預定的時間。在一個實施方式中，將所 述鹽浴保持在該溫度約12小時。本領域技術人員應理解，可採用其它溫度和穩定時間。在一個實施方式中，可採用「新鮮」未使用的鹽製備初級階段浴。或者，可將之前 稀釋的鹽浴用作初級鹽浴。優選採用新鮮鹽製備次級鹽浴，雖然可採用鹽稀釋顯著低於初 級階段浴的之前使用的浴代替。在浸沒到初級鹽浴中之前，對玻璃樣品進行預熱以防止熱衝擊並最大程度減少浴 負載(即冷卻)作用。所述預熱溫度取決於鹽浴的溫度。然後將所述樣品浸沒到初級浴 中，在第一預定溫度使初級離子交換階段進行一段時間，使其足以達到所需層深，在該點將 所述玻璃樣品從初級鹽浴中去除，並使其冷卻。可用水淋洗所述玻璃樣品以去除殘餘的幹 燥鹽並防止汙染次級階段浴，然後進行乾燥以去除殘餘的水分。可任選在初級和次級鹽浴 的浸沒之間對所述玻璃進行退火。在浸沒到次級離子交換浴中之前，再次預熱所述玻璃樣品。在具有新鮮鹽(或稀 釋率顯著低於初級階段)的次級階段浴中進行次級離子交換階段，以增大或穩定在初級階 段離子交換中產生的壓縮應力。將所述樣品浸沒到浴中，在第二預定溫度使次級離子交換 階段進行一段時間，使其足以達到所需壓縮應力，在該點將所述玻璃樣品從次級鹽浴中去 除，並使其冷卻。可用水淋洗所述玻璃樣品以去除殘餘的乾燥鹽並防止汙染次級階段浴，然 後進行乾燥以去除殘餘的水分。可採用非破壞性方法如測定表面壓縮應力的奧利哈拉(0rihara)FSM-6000應力 光學計，或破壞性測試如四點彎曲、三點彎曲、環疊環、落球測試等測定由本文所述的化學 強化過程產生的壓縮應力。以下實施例說明了本發明的特徵和優點，它們不以任何方式構成對本發明的限制。有意用0wt%、2. 5wt%,5wt%,7.IOwt% NaNO3 稀釋 KNO3 鹽浴，以模擬在 大量生產條件下對鹽浴組成的損害。在412°C使鹼性鋁矽酸鹽玻璃樣品組在各稀釋水平下 進行270分鐘離子交換。然後在約410°C將各組樣品中的亞組在浴中進行120分鐘離子交 換，所述浴包含新鮮KNO3鹽和殘餘量的NaNO3鹽。在離子交換過程之後立即在奧利哈拉FSM-6000應力光學計上測定各樣品的表面 壓縮應力和層深。同時在所有樣品上進行包括四點彎曲、環疊環和落球測試在內的強度測 試，以最大程度減小測定相關的可變性。此外，用200g重量以下的220粗砂紙磨損一些樣 品使其「老化」。這些「老化」樣品還通過環疊環設備接受測試，相對於彼此以及「原始」(即 未磨損)樣品的環疊環測試，來自各種條件的結果顯示其包容現有劃痕的相對能力。圖1是壓縮應力與用NaNO3稀釋初級(IOX)和次級(DIOX)離子交換鹽浴的關係 圖。初級或單階段離子交換過程之後，隨NaNO3稀釋從約0上升到10wt%，樣品的壓縮應力 從710MI^穩定下降到477MPa。這些部分在含新鮮鹽的次級浴中進行離子交換之後，平均壓 縮應力恢復到750-765MPa，與從經歷用新鮮KNO3浴單次離子交換的樣品觀察到的壓縮應力 相當。圖2是破壞性四點彎曲表面應力測定與用NaNO3稀釋初級(IOX)和次級(DIOX)鹽 浴的關係圖。初級或單階段離子交換過程之後，隨NaNO3稀釋從約0上升到10wt%，樣品的 壓縮應力從700MPa穩定下降到520MPa。這些部分在含新鮮鹽的第二鹽浴中進行離子交換 之後，平均壓縮應力恢復到700-790MPa，與用新鮮KNO3浴的單次離子交換相當。圖2所示 的結果與圖1所示的壓縮應力結果相關聯。威布爾(Weibull)圖顯示，進行新鮮浴第二階 段離子交換的部分的四點彎曲強度顯著高於僅進行大量製造中典型的NaNO3稀釋水平穩定 上升的單階段離子交換的部分。圖3是環疊環力負載結果與用NaNO3稀釋初級(IOX)和次級(DIOX)鹽浴的關係 圖。在單階段離子交換之後，隨著NaNO3稀釋從約0上升到IOwt %，所述力負載從1800N 穩定下降到1320N。這些部分在第二新鮮浴中進行離子交換之後，平均力負載恢復到 1900-2000N，與用新鮮KNO3浴的單次離子交換相當。圖3所示的結果與圖1所示的壓縮應 力結果相關聯。威布爾圖顯示，進行新鮮浴第二階段離子交換的部分的環疊環強度顯著高 於僅進行大量製造中典型的NaNO3稀釋水平穩定上升的單階段離子交換的部分。圖4是磨損或如上所述進行「老化」的玻璃樣品的環疊環力負載結果與用NaNO3稀 釋初級(IOX)和次級(DIOX)鹽浴的關係圖。在單階段離子交換之後，隨NaNO3稀釋從約0 上升到10wt%，所述力負載從1320N穩定下降到770N。這些部分在第二新鮮浴中進行離子 交換之後，磨損樣品的平均力負載恢復到1400-1700N。圖3所示的結果與圖1所示的壓縮 應力結果相關聯。在與從「原始」(未磨損)樣品獲得的環疊環結果(圖3)進行比較時，所 述「老化」樣品顯示較低的力負載和較大的數值範圍。威布爾圖顯示，進行新鮮浴第二階段 離子交換的磨損部分的環疊環強度顯著高於僅進行大量製造中典型的NaNO3稀釋水平穩定 升高的單階段離子交換的部分。圖5是落球高度結果與用NaNO3稀釋初級(IOX)和次級(DIOX)鹽浴的關係圖。在 單階段離子交換之後，隨NaNO3稀釋從約0上升到IOwt %，所述平均落球高度從165cm穩 定下降到115cm。這些部分在第二新鮮浴中進行離子交換之後，所述平均落球高度恢復到155cm-185cm，與用新鮮KNO3浴的單次離子交換相當。圖5所示的結果與圖1所示的壓縮 應力結果相關聯。威布爾圖顯示，進行新鮮浴第二階段離子交換的部分的落球高度顯著高 於僅進行大量製造中典型的NaNO3稀釋水平穩定升高的單階段離子交換的部分。
雖然為說明的目的提出典型的實施方式，但是前面的描述不應被認為是對本發明 範圍的限制。例如，可採用其它離子交換步驟以達到所需的壓縮應力水平和特徵。可在離 子交換過程中採用其它金屬離子如銀等代替鹼金屬離子或與其聯用。此外，可將強化玻璃 的其它手段如其它化學強化方法、退火或熱回火方法與離子交換聯用。因此，本領域技術人 員可進行各種修改、改動和選擇，而不背離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種強化玻璃的方法，所述方法包括在玻璃外部區域產生壓縮應力，所述區域從 玻璃表面向層深延伸，所述壓縮應力足以抑制玻璃內的劃痕和抑制表面接觸力引起的表面 劃痕，其中所述壓縮應力通過以下步驟產生a.提供玻璃，所述玻璃在外部區域內具有大量第一金屬離子；b.使玻璃中所述大量第一金屬離子的第一部分在第一鹽浴中與大量第二金屬離子進 行離子交換，其中所述第一鹽浴用第一濃度的第一金屬離子稀釋；和c.使玻璃中所述大量第一金屬離子的第二部分在第二鹽浴中與大量第二金屬離子進 行離子交換，其中所述第二鹽浴的第一金屬的第二濃度小於第一濃度。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬和所述第二金屬中的至少一 種是鹼金屬。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬是鋰、鈉、鉀和銫中的一 種，所述第二金屬是鈉、鉀、銫和銣中的一種。
4.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述玻璃是鹼性鋁矽酸鹽玻璃。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃包含64摩 爾％彡SiO2彡68摩爾％、12摩爾Na2O彡16摩爾％、8摩爾Al2O3彡12摩 爾％、0摩爾％彡B2O3彡3摩爾％、2摩爾彡5摩爾％、4摩爾彡6 摩爾％禾日0摩爾彡5摩爾％，其中66摩爾Si02+B203+Ca0彡69摩 爾 ％，Na20+K20+B203+Mg0+Ca0+Sr0 >10 摩爾 ％，5 摩爾 ％ 彡 MgO+CaO+SrO 彡 8 摩 爾 ％，(Na2CHB2O3) -Al2O3 彡 2 摩爾 ％，2 摩爾 Na2O-Al2O3 彡 6 摩爾 ％，4 摩爾 ％ ((Na20+K20) -Al2O3 ( 10 摩爾 ％。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃包含60-70摩爾％ SiO2,6-14 摩爾 ％ Al203、0-15 摩爾 ％ B203、0_15 摩爾 ％ Li20,0-20 摩爾 ％ Na20、0_10 摩爾 ％ K20,0-8 摩爾 ％ Mg0、0-10 摩爾 ％ Ca0、0-5 摩爾 ％ Zr02、0_l 摩爾 ％ Sn02、0_l 摩爾 ％ CeO2、小 於 50ppm As2O3 和小於 50ppm SId2O3,其中 12 摩爾 ％ 彡 Li20+Na20+K20 彡 20 摩爾 ％，0 摩爾 ％ 彡MgO+CaO彡10摩爾％。
7.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述玻璃的液相線粘度至少為 130千泊。
8.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述玻璃是平面薄片和三維彎 曲薄片中的一種。
9.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述玻璃是電子裝置中的蓋片 和顯示窗中的一種。
10.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述玻璃的厚度範圍是約 0. 5mm到最高約5mm。
11.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述外部區域的層深至少為 50 μ m0
12.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述壓縮應力至少為約 200MPa。
13.一種強化玻璃的方法，所述方法包括以下步驟a.提供玻璃，所述玻璃包含大量第一金屬離子，各離子具有第一離子半徑；b.將所述玻璃浸沒在第一離子交換浴中，所述第一離子交換浴包括大量第二金屬離子 和第一濃度的第一金屬離子，其中各第二金屬離子具有第二離子半徑，所述第二離子半徑 大於第一離子半徑；和c.在將所述玻璃浸沒在第一離子交換浴中之後將所述玻璃浸沒在第二離子交換浴中， 所述第二離子交換浴包括大量第二金屬離子和第二濃度的第一金屬離子，其中所述第二濃 度小於第一濃度，玻璃中所述大量第一金屬離子的一部分被第二金屬離子替換，以在玻璃 表面區域產生壓縮應力。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬和所述第二金屬中的至少 一種是鹼金屬。
15.如權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬是鋰、鈉、鉀和銫中的 一種，所述第二金屬是鈉、鉀、銫和銣中的一種。
16.如權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，所述玻璃是鹼性鋁矽酸鹽玻璃。
17.一種降低化學強化玻璃製品中壓縮應力可變性的方法，所述方法包括以下步驟a.提供玻璃製品，所述玻璃包含大量第一金屬離子，各離子具有第一離子半徑；b.將所述玻璃製品浸沒在第一離子交換浴中，所述第一離子交換浴包括大量第二金屬 離子和第一濃度的第一金屬離子，其中各第二金屬離子具有第二離子半徑，所述第二離子 半徑大於第一離子半徑；和c.在將所述玻璃浸沒在第一離子交換浴中之後將所述玻璃製品浸沒在第二離子交換 浴中，所述第二離子交換浴包括大量第二金屬離子和第二濃度的第一金屬離子，其中所述 第二濃度小於第一濃度，玻璃中所述大量第一金屬離子的一部分被第二金屬離子替換，以 在玻璃表面區域產生壓縮應力，所述壓縮應力大於壓縮應力的預定值。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬和所述第二金屬中的至少 一種是鹼金屬。
19.如權利要求17或18所述的方法，其特徵在於，所述第一金屬是鋰、鈉、鉀和銫中的 一種，所述第二金屬是鈉、鉀、銫和銣中的一種。
20.如權利要求17、18或19所述的方法，其特徵在於，所述玻璃是鹼性鋁矽酸鹽玻璃。
21.如以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述鹼性鋁矽酸鹽玻璃基本不 含鋰。
全文摘要
一種化學強化玻璃的方法。所述方法包括使玻璃在第一浴中進行離子交換，之後將其浸沒在第二浴中。所述第一浴用流出離子稀釋。所述第二浴的流出離子濃度小於第一浴。所述方法在玻璃表面提供壓縮應力，其足以抑制玻璃表面接觸力引起的劃痕，同時具有足夠深的壓縮層深從而可靠性高。
文檔編號C03C3/04GK102137822SQ200980134640
公開日2011年7月27日 申請日期2009年7月21日 優先權日2008年7月29日
發明者C·M·李, J·M·奎恩塔爾, L·G·曼, Y·嚴 申請人:康寧股份有限公司