專利名稱：強(qiáng)化玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化玻璃及其制造方法。
背景技術(shù)：
移動電話、數(shù)碼相機(jī)、PDA等玻璃蓋、或觸摸顯示器等的基板玻璃使用強(qiáng)化玻璃。近年來，這些裝置有逐漸普及的傾向，從而要求廉價且大量地生產(chǎn)。用于這些用途的玻璃基板尋求高的機(jī)械強(qiáng)度。于是，目前提出通過離子交換法等進(jìn)行強(qiáng)化的所謂化學(xué)強(qiáng)化玻璃。(例如專利文獻(xiàn)1、2)專利文獻(xiàn)I :特開2006-83045號公報
專利文獻(xiàn)2 :特開2007-31211號公報但是，現(xiàn)有的強(qiáng)化玻璃在進(jìn)行離子交換處理時需要長時間，從而成為成本高的原因。另外，由于要求移動電話等裝置輕量小型，故要求用于該裝置的玻璃基板薄型且低密度。但是，用于現(xiàn)有的強(qiáng)化玻璃其失透性差，故只能用滾壓成形等方法，而難以成形為薄板。因此，需要在成形后用研磨等方法進(jìn)行薄壁化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種對該玻璃進(jìn)行了強(qiáng)化的輕量的強(qiáng)化玻璃和其制造方法，該玻璃可以以低溫或短時間進(jìn)行離子交換處理，而且不需要研磨。本發(fā)明者進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玻璃的應(yīng)變點(diǎn)越低溫度越低，或者可在短時間內(nèi)進(jìn)行離子交換，及改善玻璃的失透性并通過溢流下拉法成形，由此可實(shí)現(xiàn)上述目的，直至提出本發(fā)明。S卩，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由按質(zhì)量％計含有Si0260 80%、Al2033 18%、B2030 7%、Li20 O. 01 10%、Na204 16%、K20 O 15%、R’0 O 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)處于O. I 2的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成，在表面形成壓縮應(yīng)力層，其中R’ O為堿土類金屬氧化物的合計量。另外，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化玻璃，其特征在于由按質(zhì)量％計含有SiO2 60 80%、Al2O3 8 18%、B2O3 O 5%、Li2O O. 01 10%、Na204 14%、K2O O. 01 10%、R，OO 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)處于O. 5 2的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成，在表面形成壓縮應(yīng)力層，其中R’ O為堿土類金屬氧化物的合計量。優(yōu)選的是，所述強(qiáng)化玻璃在表面形成300MPa以上的壓縮應(yīng)力層，且該壓縮應(yīng)力層的厚度為5μπι以上。本發(fā)明中的壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力值及壓縮應(yīng)力層的深度使用表面應(yīng)力計測定。優(yōu)選的是，所述強(qiáng)化玻璃由按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值O. 05 2的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成。優(yōu)選的是，所述強(qiáng)化玻璃由液相溫度為1050°C以下(特別是1000°C以下)的玻璃構(gòu)成。本發(fā)明的液相溫度是指如下測定的值。首先，準(zhǔn)備將玻璃粉碎，使其通過標(biāo)準(zhǔn)篩30目(500 μ m)，且在50目(300 μ m)殘留的玻璃粉末。接著，將得到的玻璃粉末放入鉬舟皿里，在溫度梯度爐中保持24小時后，觀察試樣，以結(jié)晶體析出的最高溫度設(shè)為液相溫度。優(yōu)選的是，所述強(qiáng)化玻璃由液相粘度為104_°dPa · s以上(特別是105_°dPa · s以上)的玻璃構(gòu)成。本發(fā)明中低液相粘度是指如下求得的值。首先，預(yù)先準(zhǔn)備玻璃的粘度曲線。其次，由粘度曲線求取與通過上述方法求出的液相溫度相當(dāng)?shù)恼扯龋云湓O(shè)為液相粘度。優(yōu)選的是，所述強(qiáng)化玻璃具有未研磨的表面。本發(fā)明中的未研磨的表面是指未研磨玻璃的主表面(上面及下面)，換言之，是指上面及下面為熱鍛面。另外，在端面部即使進(jìn)行倒角也沒有問題。優(yōu)選的是,所述強(qiáng)化玻璃其板厚為I. 5mm以下。另外，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于將按照成為按 質(zhì)量％計含有 SiO2 60 80%、Al2O3 3 18% (優(yōu)選 8 18%)、B2O3 O 7% (優(yōu)選 O 5%)、Li2O
O.01 10%、Na20 4 16% (優(yōu)選 4 14%)、K20 O 15% (優(yōu)選 O. 01 10%)、R’ O O 5%，且按摩爾比計(Li2O+ Al2O3)/ (Na2O + K2O)處于O. I 2 (優(yōu)選O. 5 2)的范圍內(nèi)的玻璃組成的方式調(diào)合好的玻璃原料熔融，成形為板狀之后，進(jìn)行離子交換處理而在玻璃板表面形成壓縮應(yīng)力層。另外，本發(fā)明提供一種玻璃，其特征在于按質(zhì)量％計含有Si0260 80%、Al2O33 18% (優(yōu)選 8 18%)、B203 O 7% (優(yōu)選 O 5%)、Li20 O. 01 10%、Na20 4 16%(優(yōu)選4 14%)、K2O O 15% (優(yōu)選O. 01 10%)、R’ O O 5%，且按摩爾比計(Li2O +Al2O3) / (Na2O + K2O)處于O. I 2 (優(yōu)選O. 5 2)的范圍內(nèi)。本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃其應(yīng)變點(diǎn)低，可以在低溫下進(jìn)行離子交換。在以與目前同等的溫度進(jìn)行處理時，離子交換處理不需要長時間。另外，失透性優(yōu)良，可通過溢流下拉法成形，因此，不需要成形后的研磨工序。因此，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃可廉價且大量地生產(chǎn)。另外，由于堿土類金屬氧化物成分的含量少，故密度低，另外，由于可通過溢流下拉法成形，故可將板厚減薄。因此，玻璃容易輕量化，可實(shí)現(xiàn)裝置的輕量化。根據(jù)本發(fā)明的方法，可廉價且大量地生產(chǎn)機(jī)械強(qiáng)度高而且薄型輕量的強(qiáng)化玻璃。因此，適合用于移動電話、數(shù)碼相機(jī)、PDA、顯示器、太陽電池等玻璃罩、或觸摸顯示器等的玻璃基板的強(qiáng)化玻璃制造方法方面。本發(fā)明的玻璃為離子交換處理不需要長時間的玻璃。另外，失透性優(yōu)良，可通過溢流下拉法成形，可廉價且大量地生產(chǎn)。因此，適合用于通過離子交換處理來強(qiáng)化的玻璃方面。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃具有以下特征。( I)可廉價且大量地制造。(2)容易輕量化。S卩，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃由于由失透性優(yōu)良的玻璃構(gòu)成，故可通過溢流下拉法成形。失透性差的玻璃不可以用滾壓成形及浮法成形進(jìn)行，而為進(jìn)行薄壁化，需要有研磨工序。另一方面，若能夠進(jìn)行溢流下拉法的成形，則不需要研磨工序，可降低成本。另外，省略研磨工序?qū)Φ玫礁邚?qiáng)度的玻璃也有利。即，玻璃的理論強(qiáng)度本來非常高，但大多是以遠(yuǎn)比理論強(qiáng)度低的應(yīng)力就會受到破壞。這是由于在玻璃表面因成形后的工序、例如研磨等而產(chǎn)生被稱作格里菲斯裂紋的小缺陷。因此，通過采用在未研磨的狀態(tài)下可使用玻璃的溢流下拉成形，可省略研磨工序，結(jié)果容易維持玻璃本來的強(qiáng)度。裂紋，溢流下拉法是適于薄板玻璃成形的方法。本發(fā)明的玻璃可通過該方法成形，因此可薄壁化，且容易輕量化?？赏ㄟ^溢流下拉法成形的玻璃的主要條件之一是失透性優(yōu)良。具體而言，優(yōu)選液相溫度為1050°C以下，特別優(yōu)選1000°C以下，液相粘度優(yōu)選104_°dPa · s以上，特別優(yōu)選105 0dPa · s 以上。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃為在表面形成壓縮應(yīng)力層而進(jìn)行離子交換處理(化學(xué)強(qiáng)化)。為高效地進(jìn)行離子交換處理，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃中包含堿金屬氧化物成分、及ai2o3。堿金屬氧化物成分中的Li2O及K2O其自身為離子交換成分。另外，堿金屬氧化物成分具有使玻璃應(yīng)變點(diǎn)降低的效果，其結(jié)果可以以低溫或短時間內(nèi)進(jìn)行離子交換處理。
另外，通過增加Li2O及Al2O3的含量，能大幅度提高離子交換性，但本發(fā)明的組成系中，當(dāng)它們的含量過高時，失透性惡化。即，液相溫度過高、或液相粘度過低，都會導(dǎo)致不能進(jìn)行溢流下拉法的成形。于是，通過求取離子交換成分即堿金屬氧化物和Al2O3的最佳t匕，可同時進(jìn)行低溫或短時間下的壓縮應(yīng)力層形成、和溢流下拉法的成形。另外，若能夠在低溫下進(jìn)行玻璃熔融，則熔融容易，可進(jìn)一步降低制造成本。從該觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選102 5dPa · s的粘度下的玻璃的溫度為1630°C以下。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃容易低密度化。作為密度升高的要素，可舉出含有堿土類金屬氧化物成分。但是，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃中，當(dāng)堿土類金屬氧化物成分多時，壓縮應(yīng)力層的深度有變淺的傾向，另外，失透性惡化而難以采用溢流下拉法。因此，本發(fā)明中，限制堿土類金屬氧化物成分的含量，結(jié)果是可容易地將玻璃低密度化。密度的最佳范圍為2. 5g/cm3以下。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃不僅具備上述特征，而且可以具備下述特征。(3)具有高的機(jī)械強(qiáng)度且玻璃基板難以撓曲。(4)熱膨脹系數(shù)與周邊材料適合。玻璃基板容易撓曲時，在觸摸面板等裝置上，在用筆等按壓顯示器時，恐怕有可能會壓迫裝置內(nèi)部的液晶元件等并引起顯示不良。由于玻璃難以撓曲，故玻璃的楊氏模量優(yōu)選70GPa以上。另外，從玻璃強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，裂紋發(fā)生率優(yōu)選60%以下。另外，為提高楊氏模量，只要增加Al2O3及堿土類金屬氧化物成分的含量、或添加ZnO、ZrO2、稀土類等即可。為降低裂紋發(fā)生率，如后述，只要增加堿金屬氧化物成分的含量且將它們的比例調(diào)整到適宜的范圍即可。在熱膨脹系數(shù)與周邊材料不適合時，恐怕有產(chǎn)生玻璃基板被剝離等問題。例如，在用于玻璃罩的情況下，由于在周邊具有金屬及粘接劑等有機(jī)物，故當(dāng)與它們的熱膨脹系數(shù)不匹配時，在使用有機(jī)物粘接劑進(jìn)行粘接時玻璃基板會剝離。為容易與周邊材料的熱膨脹系數(shù)適合，優(yōu)選在30 380°C下具有70 100X10 —7/°C的熱膨脹系數(shù)。本發(fā)明中，為提高玻璃的熱膨脹系數(shù)，只要增加堿金屬氧化物成分及堿土類金屬氧化物成分的含量、或降低SiO2及Al2O3的含量即可，另外，為使熱膨脹系數(shù)降低，只要減少堿金屬氧化物成分及堿土類金屬氧化物成分的含量、或增加SiO2及Al2O3的含量即可。
另外，Al2O3、堿土類金屬氧化物成分、ZnO、ZrO2、稀土類等都有使玻璃的失透性惡化的傾向。另外，堿土類金屬氧化物成分及ZnO有提高裂紋發(fā)生率的傾向。因此，在決定這些成分的含量時，充分考慮各成分的平衡是重要的。下面，詳細(xì)說明本發(fā)明。首先，對本發(fā)明的玻璃及對其進(jìn)行了強(qiáng)化的本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃敘述限定為上述組
成的理由。在此，本說明書中，全部的百分率只要沒有特別表示均表示質(zhì)量％，另外，質(zhì)量％與重量％為同一意思。SiO2的含量為60 80%。SiO2的含量增多時，玻璃難以熔融、成形，或熱膨脹系
數(shù)過小而難以取得與周邊材料的匹配。另一方面，若含量減少，則熱膨脹系數(shù)增大，玻璃的耐熱沖擊性降低。另外，難以進(jìn)行玻璃化、或失透性惡化。SiO2的最佳范圍是上限為78%以下、77%以下、75%以下、特別是73%以下，下限為63%以上、65%以上、特別是67%以上。Al2O3的含量為3 18%。Al2O3具有提高玻璃的耐熱性、離子交換性能、楊氏模量的效果。但是，Al2O3的含量增多時，玻璃中容易析出失透晶體，或熱膨脹系數(shù)減小而難以與周邊材料匹配，或聞溫粘性提聞。Al2O3的最佳范圍是上限為17%以下、16 %以下、15%以下、特別是14%以下，下限為4%以上、5%以上，特別是在要提高離子交換性能時，為8%以上、9%以上、10%以上、11%以上、特別是12%以上。B2O3的含量為O 7%。B2O3有降低玻璃的液相溫度、高溫粘度及密度的效果。但是，B2O3的含量升高時，因進(jìn)行離子交換而可能在表面產(chǎn)生燒傷。另外，有時應(yīng)變點(diǎn)過低，離子交換中應(yīng)力緩和容易產(chǎn)生，從而可能不能得到所希望的壓縮應(yīng)力。B2O3的最佳含量是上限為5%以下、4. 5%以下、4%以下、3%以下，下限為O. I %以上、O. 5%以上、I %以上。Li2O的含量為0.01 10%。Li2O為離子交換成分，并且是使玻璃的高溫粘度降低來提高熔融性及成形性、或使應(yīng)變點(diǎn)降低的成分。另外，使裂紋發(fā)生率降低的效果大。但是，Li2O的含量過多時，不僅玻璃容易失透，而且熱膨脹系數(shù)過大，導(dǎo)致玻璃的耐熱沖擊性降低、或難以與周邊材料的熱膨脹系數(shù)匹配。Li2O的最佳范圍是上限為8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、特別是3%以下，下限為O. 5%以上、1%以上、特別是為I. 5%以上。Na2O的含量為4 16%。Na2O是離子交換成分，并且具有使玻璃的高溫粘度降低來提高熔融性及成形性、或使裂紋發(fā)生率降低、或使應(yīng)變點(diǎn)降低的效果。另外，也是改善失透性的成分。但是，Na2O的含量過大時，熱膨脹系數(shù)過大，導(dǎo)致玻璃的耐熱沖擊性降低、或難以與周邊材料的熱膨脹系數(shù)匹配。另外，若過多，則反而有失透性惡化的傾向。Na2O的最佳范圍是上限為15%以下、14%以下、11%以下、10%以下、特別是9%以下，下限為5%以上、6%以上、特別是7%以上。K2O的含量為O 15%，K20具有促進(jìn)離子交換并加深壓縮應(yīng)力層深度的效果。另外，具有使玻璃的高溫粘度降低來提高熔融性及成形性、或使裂紋發(fā)生率降低、或使應(yīng)變點(diǎn)降低的效果。另外，也是改善失透性的成分。但是，Ka2O的含量過大時，熱膨脹系數(shù)過大，導(dǎo)致玻璃的耐熱沖擊性降低、或難以與周邊材料的熱膨脹系數(shù)匹配。另外，若過多，則反而有失透性惡化的傾向。Ka2O的最佳范圍是上限為10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6. 5%以下、特別是6%以下，下限為O. 01%以上、O. 5%以上、I %以上、2%以上、3%以上、特別是4%以上。
另外，堿金屬氧化物成分(Li20、Na20、K20)的合計量過多時，玻璃容易失透，難以用溢流下拉法成形。另外，熱膨脹系數(shù)過大而導(dǎo)致玻璃的耐熱沖擊性降低、或難以與周邊材料的熱膨脹系數(shù)匹配。另外，有時應(yīng)變點(diǎn)過低。因此，這些成分的含量(以下記為R2O)優(yōu)選20%以下、18%以下、特別優(yōu)選16%以下。另一方面，R2O過少時，離子交換性能及熔融性惡化、或裂紋發(fā)生率升高。因此，R2O優(yōu)選4. I %以上、5%以上、9%以上、特別優(yōu)選13%以上。從提高離子交換性能的觀點(diǎn)看，Li2O及Al2O3的含量越多越好。另一方面,從改善失透性的觀點(diǎn)看，Li2O及Al2O3的含量越少越好，另外，Na2O及K2O越多越好。因此，本發(fā)明中，關(guān)于這些成分的比率，按摩爾比計將(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值調(diào)整為O. I 2。通過將該值設(shè)為2以下，可進(jìn)一步改善玻璃的失透性。更優(yōu)選的范圍為I. 5以下、I. 3以下、特別優(yōu)選I. 2以下。另一方面，當(dāng)(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值過小時,擔(dān)心離子交換性能惡化。另外，有失透性及熔融性惡化、或裂紋發(fā)生率上升的傾向。另外，本發(fā)明中，將(Li2O + Al2O3) / (Na2O + K2O)的值設(shè)為O. I以上。更優(yōu)選的值為O. 5以上、O. 7以上、特別優(yōu)選O. 9以上。
為降低裂紋發(fā)生率，不僅含有堿金屬氧化物成分，而且將它們的比率調(diào)整到適宜的范圍也是非常重要的。具體而言，按摩爾比計將Li2O/ (Na2O+ K2O)的值設(shè)為O. 05以上是重要的，特別是優(yōu)選設(shè)為O. I以上、O. 15以上、O. 2以上、更優(yōu)選設(shè)為O. 25以上。但是，若該值過大，則容易因Li2O引起的失透。因此，Li2O/ (Na2O + K2O)的上限為2以下，優(yōu)選I. 5以下、I. 3以下、I. O以下、O. 8以下、O. 7以下、特別優(yōu)選O. 5以下。堿土類金屬氧化物成分(MgO、CaO、SrO、BaO)為可以添加如下所述各種目的的成分。但是，若這些成分過多，則有時密度及熱膨脹系數(shù)提高、或失透性惡化、或裂紋發(fā)生率升高、或離子交換后的壓縮應(yīng)力層深度變淺。因此，這些成分的合計量(以下記為R’ O)優(yōu)選5%以下、3%以下、I %以下、O. 8%以下、特別優(yōu)選O. 5%以下。MgO是降低玻璃的高溫粘度來提高熔融性及成形性、又是提高應(yīng)變點(diǎn)及楊氏模量的成分。另外，堿土類金屬氧化物成分中，提高離子交換性能的效果較高。但是，若MgO的含量過多，則有密度、熱膨脹系數(shù)、裂紋發(fā)生率變高、又玻璃容易失透、容易分相的傾向，因此，其含量優(yōu)選5%以下、3%以下、1%以下、O. 8%以下、特別優(yōu)選O. 5%以下。CaO是降低玻璃的高溫粘度來提高熔融性及成形性、又是提高應(yīng)變點(diǎn)及楊氏模量的成分。另外，堿土類金屬氧化物成分中，提高離子交換性能的效果較高。但是，若CaO的含量過多，則有密度、熱膨脹系數(shù)、裂紋發(fā)生率變高、又玻璃容易失透、離子交換性能惡化的傾向，因此，其含量優(yōu)選5%以下、3%以下、1%以下、O. 8%以下、O. 5%以下，理想的是實(shí)質(zhì)上不含有CaO。SrO是降低玻璃的高溫粘度來提高熔融性及成形性、又是提高應(yīng)變點(diǎn)及楊氏模量的成分。但是，若SrO的含量過多，則有密度、熱膨脹系數(shù)、裂紋發(fā)生率變高、又玻璃容易失透、離子交換性能惡化的傾向，因此，其含量優(yōu)選5%以下、3%以下、1%以下、0.8%以下、特別優(yōu)選O. 5%以下，理想的是實(shí)質(zhì)上不含有SrO。BaO是降低玻璃的高溫粘度來提高熔融性及成形性、又是提高應(yīng)變點(diǎn)及楊氏模量的成分。但是，若BaO的含量過多，則有密度、熱膨脹系數(shù)、裂紋發(fā)生率變高、又玻璃容易失透、離子交換性能惡化的傾向，因此，其含量優(yōu)選5%以下、3%以下、1%以下、0.8%以下、特別優(yōu)選0. 5%以下，理想的是實(shí)質(zhì)上不含有BaO。
另外，若堿土類金屬氧化物成分的合計量(R’ O)除以堿金屬氧化物成分的合計量(R2O)的值增大，則呈現(xiàn)裂紋發(fā)生率變高、或失透性惡化的傾向。因此，該值優(yōu)選O. 5以下、
0.4以下、O. 3以下、O. I以下。本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃中，為優(yōu)選含有合計量為90%以上、特別是95%以上的上述的SiO2, A1203、B2O3> Li2O, Na2O, K2O及R’ O的玻璃。若這些成分的合計量不足90%，則難以得到所希望的特性。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃也可以只由這些成分構(gòu)成，但在不大地?fù)p害玻璃特性的范圍內(nèi)可添加其它成分(任意成分 )。具體而言，也可以含有10%以下、特別是5%以下的任意成分。下面舉例示出任意成分。ZnO是使玻璃的高溫粘度降低、又是使楊氏模量提高的成分。另外還具有提高離子交換性能的效果。但是，若ZnO的含量過多，則熱膨脹系數(shù)增大。另外，由于有玻璃容易失透、又裂紋發(fā)生率升高、又分相的傾向，故優(yōu)選10%以下、8%以下、5%以下、4%以下、3%以下、特別優(yōu)選2. 5%以下。ZrO2是提高玻璃的應(yīng)變點(diǎn)及楊氏模量并提高離子交換性能的成分。但是，若ZrO2的含量過多，則失透性惡化。特別是在進(jìn)行溢流下拉成形時，在與成形體的界面析出ZrO2引起的晶體，長期的操作中可能使生產(chǎn)性降低。因此，ZrO2的范圍優(yōu)選5%以下、3%以下、
1.5%以下、I %以下、O. 8%以下、O. 5%以下、特別優(yōu)選O. 1%以下。作為澄清劑，可以含有O 3%的選自F、Cl、S03、Sb203、Sn02、Ce等組中的一種或兩種以上。作為更優(yōu)選的澄清劑的組合，SnO2 + Sb2O3 + Cl為O. 001 2%，優(yōu)選O. I 1%。另外，在以SnO2單獨(dú)使用時，為O. 05 1%，優(yōu)選O. 05 O. 5%，更優(yōu)選O. I 0.3%。另外，為實(shí)現(xiàn)用于離子交換的熔融鹽長期穩(wěn)定性，也可以以超過5%的范圍分別含有TiO2及P205。但是，若TiO2的含量過多，則玻璃又著色又失透性惡化，因此，TiO2的最佳范圍為O 4%、0 2%、特別為O 1%。另外，P2O5的含量多時，玻璃又分相又耐候性惡化。P2O5的最佳范圍為O 4%、0 2%、特別為O 1%。Nb2O5及La2O3那樣的稀土類元素氧化物為提高玻璃楊氏模量的成分。但是，原料自身的成本高，若大量含有，則失透性惡化，不能用溢流下拉法成形。因此，稀土類元素氧化物的含量合計應(yīng)限制在3%以下、2%以下、1%以下、特別是O. 5%以下使用，理想的是不含有。另外，本發(fā)明中，將Co、Ni等玻璃強(qiáng)著色的過渡金屬元素使透射率降低，故不優(yōu)選。具體而言，優(yōu)選諸如O. 5%以下、O. I %以下、特別是O. 05%以下之類調(diào)節(jié)原料或碎玻璃的使用量。在上述組成范圍內(nèi)，各成分的最佳范圍可適宜選擇。下面舉出最佳的組成范圍的例子。(i)按質(zhì)量％計含有 SiO2 60 80%、A1203 3 18%、B203 O 7%、Li20 O. 01 10%,Na2O 4 16%,K2O O 15%,Rj O O 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O +K2O)的值為O. I 2，按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值為O. I O. 5。(ii)按質(zhì)量％計含有 SiO2 60 80%、A1203 3 HB2O3 O 5%、Li20 O. 01 10%,Na2O 4 16%、K20 O 15%、R20 4. I 20%、R’ O O 5%，且按摩爾比計(Li2O +Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值為 O. I 2，按摩爾比計 Li2O/ (Na2O + K2O)的值為 O. I O. 5。(iii)按質(zhì)量 ％ 計含有 SiO2 60 80 %、Al2O3 8 18%、B2O3 O 5%、Li2OO. Ol 10%、Na20 4 14%、K20 0.01 10%、R’0 0 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值為 O. 5 2。(iv)按質(zhì)量％計含有 SiO2 60 80%、A1203 9 16%、B203 O 5%、Li20 O. 01 10 %、Na2O 4 14%、K2O 0.01 10 %、R’ O O 5 %，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3) /(Na2O + K2O)的值為O. 5 2，按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值為O. I O. 8。(V)按質(zhì)量％計 含有 SiO2 63 78%、A1203 9 16%、B203 O 4. 5%、Li20 O. 5 5%,Na2O 4 10%、K20 0.5 6.5%、R，0 O 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3V(Na2C) +K2O)的值為O. 5 I. 5，按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值為O. I O. 5。(vi)按質(zhì)量％計含有 SiO2 60 73%,Al2O3 9 16%,B2O3 O 5%,Li2O O. 5 5%,Na2O 4 10%、K20 O. 5 6. 5%,MgO O 5%、R205 18%、R’ O O 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3) / (Na2O + K2O)的值為 O. 5 I. 5，按摩爾比計 Li2O/ (Na2O + K2O)的值為O. I O. 5。具有以上組成的玻璃是裂紋發(fā)生率低的玻璃，但特別理想的是要求裂紋發(fā)生率為60%以下、50%以下、40%以下、30%以下、特別是20%以下。另外，理想的是，特別是用溢流下拉法的成形中為了玻璃不失透，將玻璃的液相溫度調(diào)整到1050°C以下、1000°C以下、950°C以下、930°C以下、特別是900°C以下，理想的是將液相溫度的粘度調(diào)整到104 0dPa · s以上、104 3dPa · s以上、104 5dPa · s以上、105_°dPa · s以上、105 3dPa · s 以上、105 5dPa · s 以上、105 7dPa · s 以上、特別是 105 9dPa · s 以上。另外，由于與其它構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)匹配，故優(yōu)選將30 380°C下的熱膨脹系數(shù)調(diào)整到諸如 70 X 1(Γ7/ V 100 X 1(T7/ 0C >75 X 1(T7/ °C 95 X 10 — V °C、75 X 10 — V V 90X10 —7/°C、77X10 —7/°C 88X10 —7/°C、特別是 80X10 — 7/°C 88X 10 — 7/°C之類范圍。另外，當(dāng)玻璃的聞溫粘度低時，給制造設(shè)備的負(fù)擔(dān)小，品質(zhì)也容易優(yōu)良。因此，從廉價地制造的觀點(diǎn)看，玻璃的高溫粘度越低越好。具體而言，優(yōu)選將102 5dPa · s的溫度調(diào)整為1630°C、1600°C以下、1550°C以下、特別是1500°C以下。另外，若玻璃的相對楊氏模量(楊氏模量除以密度的值)高，則玻璃難以撓曲，因此，相對楊氏模量優(yōu)選27GPa/ (g/cm3)以上、28GPa/ (g/cm3)以上、29GPa/ (g/cm3)以上、30GPa/ (g/cm3)以上。楊氏模量優(yōu)選70GPa以上、71GPa以上、73GPa以上。另外，密度優(yōu)選
2.55g/cm3 以下、2. 5g/cm3 以下、2. 45g/cm3 以下、2. 4g/cm3 以下。另外，玻璃的應(yīng)變點(diǎn)越低，在低溫或短時間內(nèi)越能夠進(jìn)行離子交換，故優(yōu)選之。具體而言，優(yōu)選應(yīng)變點(diǎn)為580°C以下、550°C以下，特別優(yōu)選490°C以下。本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃具有上述組成，并且在玻璃表面具有壓縮應(yīng)力層。壓縮應(yīng)力層的壓縮應(yīng)力大小優(yōu)選為300MPa以上、400MPa以上、特別為500MPa以上、600MPa以上、尤其優(yōu)選700MPa以上。壓縮應(yīng)力越大，玻璃的機(jī)械強(qiáng)度越高。另外，壓縮應(yīng)力層的厚度優(yōu)選5 μ m以上、10 μ m以上、18 μ m以上、20 μ m以上、25 μ m以上、30 μ m以上，特別優(yōu)選40 μ m以上。壓縮應(yīng)力層的厚度越大越好，即使有深的損傷也難以破裂。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃優(yōu)選具有未研磨的表面。若未研磨，則可廉價地提供強(qiáng)化玻璃。另外，由于沒有研磨損傷，故容易維持玻璃本來的強(qiáng)度。另外，本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃優(yōu)選其板厚為I. 5mm以下、O. 7mm以下、O. 5mm以下、特別優(yōu)選O. 3mm以下。板厚越薄,玻璃板越能夠輕量化。接著，對制造本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃的方法進(jìn)行說明。首先，將玻璃原料調(diào)合為上述組成，并在1500 1600°C的溫度進(jìn)行熔融，使之玻璃化。其次，將熔融玻璃成形為板狀。成形優(yōu)選采用溢流下拉法。若使用溢流下拉法，則能夠容易形成薄板。另外，由于可成形板厚薄而且表面品質(zhì)高的玻璃板，故可省略研磨工序。之后，通過對得到的玻璃板實(shí)施離子交換處理(化學(xué)強(qiáng)化)，可得到本發(fā)明的強(qiáng)化玻璃。另外，離子交換處理例如可通過在400 550°C的硝酸鉀溶液中將玻璃板浸潰I 8小時而進(jìn)行。離子交換條件只要考慮玻璃的粘度特性等選擇最佳的條件即可。·
實(shí)施例下面，基于實(shí)施例說明本發(fā)明。表1-3表不本發(fā)明的實(shí)施例(試樣No. I 4、No. 6 11)及比較例(試樣No. 5、12)。表I
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由按質(zhì)量％計含有SiO2 60^80%, Al2O3 3 18%、B2O3OHLi2O O. 0Γ10%,Νβ20 4 16%、K20 0 15%、R，0 0 5%，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值在O. 1 2的范圍內(nèi)、按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值在O. 7以下的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成，并在表面上形成有壓縮應(yīng)力層，其中，R’ O為堿土類金屬氧化物組分的合計量。
2.一種強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由按質(zhì)量％計含有SiO2 60^80%, Al2O3 8^18%, B2O30^5%, Li2O O. 01 10%、Na2O 4 14%、K2O O. 01 10%、R’ O 0 5%，且按摩爾比計(Li2O +Al2O3) / (Na2O + K2O)的值在O. 5 2的范圍內(nèi)、按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值在O. 7以下的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成，并在表面上形成有壓縮應(yīng)力層，其中，R’ O為堿土類金屬氧化物的合計量。
3.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，在表面上形成300MPa以上的壓縮應(yīng)力層，且所述壓縮應(yīng)力層的厚度在5 μ m以上。
4.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由按摩爾比計Li2O/(Na2O + K2O)的值在O. 05^0. 5的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由液相溫度為1050°C以下的玻璃構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，由液相粘度為104_°dPa· s以上的玻璃構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，具有未研磨的表面。
8.如權(quán)利要求I或2所述的強(qiáng)化玻璃，其特征在于，板厚為I.5mm以下。
9.一種強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于，將調(diào)制成能夠形成按質(zhì)量％計含有SiO260^80%,Al2O3 3^18%,B2O3 0^7%,Li2O O. 01 10%、Na20 4^16%,K2O 0 15%、R’0 0^5%,且按摩爾比計(Li2O + Al2O3)/ (Na2O + K2O)的值在O. Γ2的范圍內(nèi)、按摩爾比計Li2O/(Na2O + K2O)的值在O. 7以下的范圍內(nèi)的玻璃組成的玻璃原料熔融，成形為板狀，之后進(jìn)行離子交換處理而在玻璃板表面上形成壓縮應(yīng)力層，其中，R’ O為堿土類金屬氧化物的合計量。
10.如權(quán)利要求9所述的強(qiáng)化玻璃的制造方法，其特征在于，利用溢流下拉法成形為板狀。
11.一種玻璃，其特征在于，按質(zhì)量％計含有SiO2 60 80%、A12033 18%、B203 0 7%、Li2O O. 01 10 %、Na2O 4 16 %、K2O 0 15 %、R’ 00 5 %，且按摩爾比計(Li2O + Al2O3) /(Na2O + K2O)的值在O. Γ2的范圍內(nèi)、按摩爾比計Li2O/ (Na2O + K2O)的值在O. 7以下的范圍內(nèi)，其中R’ O為堿土類金屬氧化物的合計量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠通過短時間離子交換處理而且不需要研磨的強(qiáng)化玻璃。該強(qiáng)化玻璃的特征在于，由按質(zhì)量％計含有SiO2 60～80％、Al2O3 3～18％、B2O3 0～7％、Li2O 0.01～10％、Na2O 4～16％、K2O 0～15％、R’O(為堿土類金屬氧化物的合計量)0～5％，且按摩爾比計(Li2O＋Al2O3)/(Na2O＋K2O)處于0.1～2的范圍內(nèi)、Li2O/(Na2O＋K2O)的值在0.7以下的范圍內(nèi)的玻璃構(gòu)成，在表面形成有壓縮應(yīng)力層。該強(qiáng)化玻璃通過將調(diào)合為規(guī)定玻璃組成的玻璃原料熔融，通過溢流下拉玻璃形成方法成形為板狀，隨后進(jìn)行離子交換處理，在玻璃板表面形成壓縮應(yīng)力層而形成。
文檔編號C03C3/091GK102898023SQ201210343150
公開日2013年1月30日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者村田隆 申請人:日本電氣硝子株式會社