具有改进的应力分布的基于玻璃的制品

相关申请交叉参考

背景技术

本申请要求2018年9月28日提交的美国临时申请系列第62/738,404号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本说明书一般地涉及用于基于玻璃的制品中的抗破裂应力分布的应力分布。更具体来说，本说明书涉及用于基于玻璃的制品的应力分布，其可以是含锂的，其可以用于电子装置中。

背景技术

便携式装置(例如，智能手机、平板、便携式媒体播放器、个人电脑和照相机)的移动特性使得这些装置特别容易遭受意外跌落到硬表面(例如，地面)上。这些装置通常结合了覆盖玻璃，所述覆盖玻璃可能在受到硬表面冲击之后变得受损。在许多这些装置中，覆盖玻璃起到显示屏覆盖的作用，并且可能结合了触摸功能性，从而当覆盖玻璃受损时，装置的使用受到负面影响。

当相关的便携式装置跌落到硬表面上时，覆盖玻璃存在两种主要失效模式。一种模式是挠性失效，这是由于当装置受到来自硬表面的撞击时的动态负荷时，玻璃弯曲所导致的。另一种模式是锋利接触失效，这是由于向玻璃表面引入了破坏所导致的。粗糙硬表面(例如，沥青、花岗石等)撞击玻璃会导致玻璃表面中的锋利压痕。这些压痕变成玻璃表面中的失效点位，由此可能建立起裂纹并发生扩展。

玻璃制造商以及手持式装置制造商已经持续地努力改善手持式装置的失效抗性。还希望便携式装置尽可能得薄。因此，除了强度之外，还希望将用作便携式装置中的覆盖玻璃的玻璃制造得尽可能薄。因此，除了增加覆盖玻璃的强度之外，还希望玻璃的机械特性允许其通过能够制造薄的基于玻璃的制品(例如，薄玻璃片)的工艺形成。

因此，存在对于这样的玻璃的需求，所述玻璃可以通过例如离子交换进行强化，并且具有允许将它们形成为薄的基于玻璃的制品的机械性质。

发明内容

本公开内容的方面属于基于玻璃的制品以及它们的制造和使用方法。本文的基于玻璃的制品展现出优异的跌落性能。

在实施方式中，基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；以及应力分布，其包含：大于或等于700MPa的峰值压缩应力(CS)，小于或等于61MPa的峰值张力(PT)，大于或等于0.1t的压缩深度(DOC)，大于或等于4.5微米的尖峰层深度(DOL

在实施方式中，基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；以及位于基于玻璃的制品的中心处的包含锂的中心组成；钾(K)浓度分布，其从最大K浓度到小于或等于50％的最大K浓度的K浓度是基本线性的；以及应力分布，其包含大于或等于0.005t的尖峰层深度(DOL

根据一些实施方式，提供了用于基于含锂玻璃的制品的应力分布，其展现出优异的跌落性能和抗破坏性。

在实施方式中，基于玻璃的制品的制造方法包括：将基于玻璃的基材暴露于单个熔盐浴以形成基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的基材含有锂，所述基于玻璃的基材具有限定了基材厚度(t)的相对的第一和第二表面，以及所述熔盐浴包含：硝酸钾(KNO

根据方面(1)，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；以及应力分布，其包含：大于或等于700MPa的峰值压缩应力(CS)，小于或等于61MPa的峰值张力(PT)，在拐点处的压缩应力(CS

根据方面(2)，提供了方面(1)的基于玻璃的制品，其还包括钾(K)浓度分布，所述钾(K)浓度分布从最大K浓度到K浓度小于或等于50％的最大K浓度的点的地方是基本线性的。

根据方面(3)，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；位于基于玻璃的制品的中心处的包含锂的中心组成；钾(K)浓度分布，所述钾(K)浓度分布从最大K浓度到K浓度小于或等于50％的最大K浓度的点的地方是基本线性的；以及应力分布，其包含：峰值压缩应力(CS)，峰值张力(PT)，拐点处的压缩应力(CS

根据方面(4)，提供了方面(3)的基于玻璃的制品，其中，CS大于或等于700MPa。

根据方面(5)，提供了方面(3)至(4)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于61MPa。

根据方面(6)，提供了方面(3)至(5)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于0.1t。

根据方面(7)，提供了方面(3)至(6)中任一项的基于玻璃的制品，其中，尖峰区域的应力斜率大于或等于40MPa/微米。

根据方面(8)，提供了方面(1)至(7)中任一项的基于玻璃的制品，其中，t大于或等于0.35mm且小于或等于1mm。

根据方面(9)，提供了方面(1)至(8)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，氧化锂(Li

根据方面(10)，提供了方面(2)至(9)中任一项的基于玻璃的制品，其中，钾(K)浓度分布从最大K浓度到K浓度小于或等于20％的最大K浓度的点的地方是基本线性的。

根据方面(11)，提供了方面(10)的基于玻璃的制品，其中，在从第一表面延伸到K浓度等于：a)基于玻璃的制品的中心处的K浓度和b)峰值K浓度与基于玻璃的制品的中心处的K浓度之差的20％之和的深度的区域上，K浓度分布的二阶导数与K浓度分布的一阶导数之比小于或等于一个值，其中，该值是erfc函数下降到其峰值的20％的地方的erfc函数的典型情况的0.5、0.4或0.3。

根据方面(12)，提供了方面(1)至(11)中任一项的基于玻璃的制品，其中，钾(K)浓度分布从CS

根据方面(13)，提供了方面(1)至(12)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(14)，提供了方面(1)至(13)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(15)，提供了方面(1)至(14)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(16)，提供了方面(1)至(15)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于60MPa。

根据方面(17)，提供了方面(1)至(16)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于55MPa。

根据方面(18)，提供了方面(1)至(17)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于50MPa。

根据方面(19)，提供了方面(1)至(18)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于45MPa。

根据方面(20)，提供了方面(1)至(19)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于40MPa。

根据方面(21)，提供了方面(1)至(20)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于35MPa。

根据方面(22)，提供了方面(1)至(21)中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT小于或等于30MPa。

根据方面(23)，提供了方面(1)至(22)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(24)，提供了方面(1)至(23)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(25)，提供了方面(1)至(24)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(26)，提供了方面(1)至(25)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(27)，提供了方面(1)至(26)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(28)，提供了方面(1)至(27)中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(29)，提供了方面(1)至(28)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于0.12t。

根据方面(30)，提供了方面(1)至(29)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于0.13t。

根据方面(31)，提供了方面(1)至(30)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于0.14t。

根据方面(32)，提供了方面(1)至(31)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC小于或等于0.18t。

根据方面(33)，提供了方面(1)至(32)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC小于或等于0.17t。

根据方面(34)，提供了方面(1)至(33)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于5微米。

根据方面(35)，提供了方面(1)至(34)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC小于或等于85微米。

根据方面(36)，提供了方面(1)至(35)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOL

根据方面(37)，提供了方面(1)至(36)中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC/DOL

根据方面(38)，提供了方面(1)至(37)中任一项的基于玻璃的制品，其包括定义为CS*DOL*CS

根据方面(39)，提供了方面(1)至(38)中任一项的基于玻璃的制品，其包括定义为CS*DOL/CS

根据方面(40)，提供了方面(1)至(39)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(41)，提供了方面(1)至(40)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(42)，提供了方面(1)至(41)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(43)，提供了方面(1)至(42)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(44)，提供了方面(1)至(43)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(45)，提供了方面(1)至(44)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(46)，提供了方面(1)至(45)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在基于玻璃的制品的中心处，Li

根据方面(47)，提供了方面(1)至(46)中任一项的基于玻璃的制品，其中，在大于或等于DOL

根据方面(48)，提供了基于玻璃的制品。基于玻璃的制品包括：限定了厚度(t)的第一和第二表面，其中，该厚度大于或等于0.1mm至小于或等于2mm；以及应力分布，其包括：大于或等于800MPa的峰值压缩应力(CS)，小于或等于61MPa的峰值张力(PT)，大于或等于25MPa的拐点压缩应力(CS

根据方面(49)，提供了方面(48)的基于玻璃的制品，其中，CS大于或等于850MPa。

根据方面(50)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS小于或等于1000MPa。

根据方面(51)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，PT大于或等于30MPa。

根据方面(52)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(53)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC小于或等于0.18t。

根据方面(54)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC大于或等于80μm。

根据方面(55)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOC小于或等于150μm。

根据方面(56)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOL

根据方面(57)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOL

根据方面(58)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，DOL

根据方面(59)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，t大于或等于0.4mm至小于或等于1.3mm。

根据方面(60)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，CS

根据方面(61)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，基于玻璃的制品包含锂。

根据方面(62)，提供了方面(48)至前述方面中任一项的基于玻璃的制品，其中，尖峰区域的应力斜率大于或等于40MPa/μm。

根据方面(63)，提供了消费者电子产品。消费者电子产品包括：包含前表面、背表面和侧表面的外壳；提供成至少部分位于外壳内的电子组件，所述电子组件至少包括控制器、存储器和显示器，所述显示器提供成位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻；以及布置在显示器上方的覆盖物，其中，外壳和覆盖物中的至少一个的一部分包括方面(1)至(62)中任一项的基于玻璃的制品。

根据方面(64)，提供了基于玻璃的制品的制造方法。方法包括：将基于玻璃的基材暴露于单个熔盐浴以形成基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的基材含有锂，所述基于玻璃的基材具有限定了基材厚度(t)的相对的第一和第二表面，并且熔浴包含：硝酸钾(KNO

根据方面(65)，提供了方面(64)的方法，其中，熔盐浴还包含：硝酸钠(NaNO

根据方面(66)，提供了方面(64)至(65)中任一项的方法，其中，基于玻璃的制品包括：大于或等于700MPa的峰值压缩应力(CS)，小于或等于50MPa的峰值张力(PT)，在拐点处的压缩应力(CS

根据方面(67)，提供了方面(64)至(66)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(68)，提供了方面(64)至(67)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(69)，提供了方面(64)至(68)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(70)，提供了方面(64)至(69)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(71)，提供了方面(64)至(70)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(72)，提供了方面(64)至(71)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(73)，提供了方面(64)至(72)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(74)，提供了方面(64)至(73)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(75)，提供了方面(64)至(74)中任一项的方法，其还包括：相对于将基于玻璃的基材暴露于以不存在K

根据方面(76)，提供了基于玻璃的制品的制造方法。方法包括：将基于玻璃的基材暴露于单个熔盐浴以形成基于玻璃的制品，其中，所述基于玻璃的制品是方面(1)至(62)中任一项的基于玻璃的制品。

在以下的详细描述中给出了附加特征和优点，通过所作的描述，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。

要理解的是，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1示意性显示根据本文所揭示和所述实施方式的在其表面上具有压缩应力层的玻璃的横截面；

图2是包含拐点应力的应力分布的示意性代表图；

图3A是结合了任意本文所揭示的任意玻璃制品的示例性电子装置的平面图；

图3B是图3A的示例性电子装置的透视图；

图4是比较例A和B的建模应力分布以及实施例3、6、9、10、11和12的测量得到的应力分布图；

图5是测量得到的实施例3、6、9和50的应力分布图；以及

图6是测量得到的实施例10、11、12和51的应力分布图。

具体实施方式

在描述数个示例性实施方式之前，要理解的是，本公开内容不限于以下公开内容中所述的构造或工艺步骤的细节。本文提供的本公开内容能够以各种方式实践或进行其他实施方式。

本说明书全文中提到的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“各种实施方式”、“一个或多个实施方式”、或者“一种实施方式”表示结合实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开内容的至少一个实施方式中。因此，在本说明书全文各种地方出现的短语例如在“一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各种实施方式中”、“在一个实施方式中”、或者“在一种实施方式中”不一定涉及同一个实施方式或者仅涉及一个实施方式。此外，具体的特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。

定义和测量技术

术语“基于玻璃的制品”和“基于玻璃的基材”用于包括完全或部分由玻璃(包括玻璃陶瓷，其包含无定形相和晶相)制得的任意物体。如本文所用，“基于玻璃的基材”指的是刚形成得到的基材，然后可以使其经受强化工艺以形成“基于玻璃的制品”。层叠的基于玻璃的制品和基材可以包括：玻璃与非玻璃材料的层叠体，玻璃陶瓷与非玻璃材料的层叠体，玻璃陶瓷与晶体材料的层叠体，和/或玻璃与晶体材料的层叠体。根据一个或多个实施方式，基于玻璃的基材可以选自：钠钙硅酸盐玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃、含碱性铝硼硅酸盐玻璃以及含碱性玻璃陶瓷。

“基础组成”是基材在经受任意离子交换(IOX)处理之前的化学构成。也就是说，基础组成没有掺杂任何来自IOX的离子。当IOX处理条件使得IOX供给的离子没有扩散进入到基材中心时，经过IOX处理的基于玻璃的制品的中心处的组成接近基础组成或者与基础组成相同。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的制品的中心处的中心组成包括基础组成。

要注意的是，本文可以用术语“基本上”和“约”来表示可能由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。因而，例如“基本不含MgO”的基于玻璃的制品是这样一种制品，其中，没有主动将MgO添加或者配料到基于玻璃的制品中，但是可能以非常少量作为污染物存在。如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开内容包括所参考的具体值或者端点。无论本说明书的数值或者范围的端点有没有陈述“约”，该数值或者范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，一种没有用“约”修饰。还会理解的是，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。

除非另有说明，否则本文所述的所有组成是基于氧化物以摩尔百分比(摩尔％)表示。

涉及到“中毒离子”指的是在离子交换过程中从基于玻璃的基材流出的小的单价离子(如Na

“应力分布”是作为基于玻璃的制品的厚度上的函数的应力图。制品处于压缩应力的压缩应力区域从第一表面延伸到制品的压缩深度(DOC)。中心张力区域从DOC延伸并且包括基于玻璃的制品处于拉伸应力的区域。

如本文所用，压缩深度(DOC)指的是基于玻璃的制品内的应力从压缩变化为拉伸应力的深度。在DOC处，应力从正(压缩)应力转变为负(拉伸)应力，因而展现出零应力值。根据机械领域常用习惯，压缩表示为负应力(<0)以及拉伸表示为正应力(>0)。但是，在本说明书全文中，应力的正值是压缩应力(CS)，其表述为正值或者绝对值，即，本文所陈述的CS＝|CS|。此外，应力的负值是拉伸应力。但是，当用于术语“拉伸”时，应力或者中心张力(CT)可以表述为正值，即，CT＝|CT|。中心张力(CT)指的是基于玻璃的制品的中心区域或中心张力区域中的拉伸应力。峰值中心张力(最大CT或PT)指的是中心张力区域中的最大拉伸应力。在实施方式中，最大PT存在于标称为0.5t的中心张力区域，其中，t是制品厚度。换言之，峰值张力(PT)指的是测得的最大拉伸应力，其可以位于或者不位于制品的中心处。

应力分布的“拐点”是这样的制品区域，在那里，应力分布的斜率从陡峭(尖峰区域)过渡至缓和(gradual)(深区域)。应力分布从表面延伸进入基于玻璃的制品中的陡峭部分被称作“尖峰”。拐点可以表示斜率发生变化的一段深度跨度上的过渡区域。拐点压缩应力(CS

相对于金属氧化物而言从第一表面到层深度(DOL)发生变化或者至少沿着大部分的制品厚度(t)发生变化的非零金属氧化物浓度表明作为离子交换的结果已经在制品中产生了应力。金属氧化物浓度的变化在本文中可以被称作金属氧化物浓度梯度。浓度非零并且从第一表面到DOL变化的或者沿着一部分的厚度变化的金属氧化物可以被描述为在基于玻璃的制品中产生应力。通过对基于玻璃的基材进行化学强化(其中，基于玻璃的基材中的多种第一金属离子与多种第二金属离子发生交换)，产生了金属氧化物的浓度梯度或变化。

如本文所用，术语“交换深度”、“层深度”(DOL)、“化学层深度”和“化学层的深度”可以互换使用，大致上描述了对于特定离子通过离子交换过程(IOX)推动的离子交换的深度。DOL指的是基于玻璃的制品内的如下深度(即，从基于玻璃的制品的表面到其内部区域的距离)，在该深度，金属氧化物或碱金属氧化物的离子(例如，金属离子或碱金属离子)扩散进入到基于玻璃的制品中，在那里，离子的浓度达到最小值，这是通过辉光放电-光发射光谱法(GD-OES)确定得到的。在一些实施方式中，给出的DOL是作为通过离子交换(IOX)工艺引入的最缓慢扩散离子或最大离子的交换深度。

除非另有说明，否则本文所表述的PT和CS的单位是兆帕斯卡(MPa)，厚度表述的单位是毫米，以及DOC和DOL表述的单位是微米(μm)。

通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器如FSM-6000，来测量压缩应力(包括峰值CS、CS

可以通过2018年6月22日提交的题为“Methods of Improving the Measurementof Knee Stress in Ion-Exchanged Chemically Strengthened Glasses ContainingLithium(对经离子交换的含锂化学强化玻璃的拐点应力的测量的改进方法)”的美国专利申请序列号16/015776的方法来测量拐点处的压缩应力(CS

采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量最大中心张力(CT)或峰值张力(PT)以及应力保留值。可以使用折射近场(RNF)方法或者SCALP来测量应力分布和压缩深度(DOC)。当采用RNF方法来测量应力分布时，在RNF方法中采用SCALP提供的最大CT值。具体来说，通过RNF测得的应力分布是作用力平衡的，并且用SCALP测量提供的最大CT值进行校准。RNF方法如题为“Systems and methods for measuring a profile characteristicof a glass sample(用于测量玻璃样品的分布特性的系统和方法)”的美国专利第8,854,623号所述，其全文通过引用结合入本文。具体来说，RNF方法包括将玻璃制品靠近参照块放置，产生偏振切换光束(其以1Hz至50Hz的速率在正交偏振之间切换)，测量偏振切换光束中的功率量，以及产生偏振切换参比信号，其中，每个正交偏振中测得的功率量是在相互50％之内。方法还包括使偏振切换光束穿过玻璃样品和参照块，进入玻璃样品不同深度，然后采用延迟光学系统来延迟穿过的偏振切换光束到达信号光检测器，所述信号光检测器产生偏振切换的检测器信号。方法还包括：用参比信号除检测器信号以形成标准化检测器信号，以及从标准化检测器信号来确定玻璃样品的分布特性。

基于玻璃的制品的性质总览

本文的基于玻璃的制品具有设计成提供所需的应力分布特性以及优异的跌落性能和抗破坏性的应力分布。应力分布包括增加的压缩应力，例如高的峰值压缩应力(CS

通过单次离子交换强化(SIOX)方法形成了本文的基于玻璃的制品，这对于产生高峰值CS结合所需的CS

本文的基于玻璃的制品(其底层的基于玻璃的基材通过较短持续时间进行强化)具有较小的钾层深度(DOL)，这相比于比较例的基于玻璃的制品(它的基于玻璃的基材通过约为5倍的更长的持续时间的SIOX进行强化，具有更深的钾层深度(DOL))提供了1.5至2倍的更好的跌落性能。

由于更短的IOX时间和更长的IOX浴寿命，本文方法可以降低加工成本。

现在将具体参考根据各种实施方式的碱性铝硅酸盐玻璃及其应力分布。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的制品是铝硅酸锂盐玻璃。碱性铝硅酸盐玻璃具有良好的可离子交换性，并且已经使用化学强化工艺在碱性铝硅酸盐玻璃中实现高强度和高韧度性质。铝硅酸钠盐玻璃是具有高的玻璃可成形性和质量的高度可离子交换玻璃。铝硅酸锂盐玻璃是具有高的玻璃质量的高度可离子交换玻璃。使得Al

因此，已经关注将具有良好的物理性质、化学耐久性和可离子交换性的铝硅酸锂盐玻璃用作覆盖玻璃。通过不同的离子交换工艺，可以实现更大的峰值张力(PT)、压缩深度(DOC)和高的压缩应力(CS)。本文所述的应力分布为基于玻璃的制品(包括但不限于含锂玻璃制品)提供了优异的跌落性能。

在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，除非另有说明，否则组成组分(例如SiO

本文公开的应力分布用于碱性铝硅酸盐玻璃组合物。参见图1，玻璃具有处于压缩应力的第一区域(例如，图1中的第一和第二压缩应力层120、122)以及处于拉伸应力或中心张力(CT)的第二区域(例如，图1中的中心区域130)，所述第一区域从表面延伸到玻璃的压缩深度(DOC)，所述第二区域从DOC延伸进入玻璃的中心或内部区域。

压缩应力(CS)具有最大值或者峰值，其通常存在于玻璃的表面处(但是不一定是此类情况，因为峰值可以存在于距离玻璃表面的深度处)，以及CS随着相对于表面的距离d根据函数变化。再次参见图1，第一压缩应力层120从第一表面110延伸到深度d

两个主表面(图1中的110、112)的压缩应力都受到储存在玻璃的中心区域(130)中的张力所平衡。

拐点应力CS

在基于玻璃的制品中，存在具有非零浓度的碱金属氧化物，所述非零浓度从第一和第二表面中的一个或两个到相对于金属氧化物的层深度(DOL)是变化的。由于从第一表面开始变化的金属氧化物的非零浓度产生了应力分布。非零浓度可以沿着一部分的制品厚度是变化的。在一些实施方式中，碱金属氧化物的浓度是非零的并且是变化的，这两者是对于沿着从约0t到约0.3t的厚度范围而言的。在一些实施方式中，沿着如下厚度范围，碱金属氧化物的浓度是非零的并且是变化的：约0t到约0.35t，约0t到约0.4t，约0t到约0.45t，约0t到约0.48t，或者约0t到约0.50t。浓度的变化可能沿着上述厚度范围是连续的。浓度变化可以包括沿着约为100微米的厚度区段的金属氧化物浓度变化约0.2摩尔％或更大。沿着约100微米的厚度区段，金属氧化物浓度的变化可以是约0.3摩尔％或更大，约0.4摩尔％或更大，或者约0.5摩尔％或更大。可以通过本领域已知方法(包括微探针)来测量这种变化。

在一些实施方式中，沿着约10微米至约30微米的厚度区段，浓度变化可以是连续的。在一些实施方式中，碱金属氧化物的浓度从第一表面降低到位于第一表面和第二表面之间的一个值，并且从该值到第二表面是增加的。

碱金属氧化物的浓度可以包括不止一种金属氧化物(例如，Na

在一个或多个实施方式中，碱金属氧化物浓度梯度延伸穿过大部分的制品厚度t。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度可以沿着第一和/或第二区段的整个厚度是约0.5摩尔％或更大(例如，约1摩尔％或更大)，并且在第一表面和/或第二表面处0t处最大，以及基本恒定地降低至第一表面与第二表面之间的一个值。在该值，金属氧化物的浓度是沿着整个厚度t最小的；但是，浓度在该点也是非零的。换言之，该特定金属氧化物的非零浓度沿着大部分的厚度t(如本文所述)或者沿着整个厚度t延伸。基于玻璃的制品中的该特定金属氧化物的总浓度可以是约1摩尔％至约20摩尔％。

可以通过经过离子交换以形成基于玻璃的制品的基于玻璃的基材中的金属氧化物的基线量，来确定碱金属氧化物的浓度。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于700MPa的最大压缩应力(CS

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括小于或等于61MPa的峰值张力(PT)，例如：小于或等于60MPa，小于或等于55MPa，小于或等于50MPa，小于或等于45MPa，小于或等于40MPa，小于或等于35MPa，小于或等于30MPa，以及其间的所有值和子范围。在实施方式中，基于玻璃的制品具有大于或等于30MPa的PT，例如：大于或等于35MPa，大于或等于40MPa，大于或等于45MPa，大于或等于50MPa，大于或等于55MPa，大于或等于60MPa，以及其间的所有值和子范围。在实施方式中，基于玻璃的制品具有大于或等于30MPa至小于或等于61MPa的PT，例如：大于或等于35MPa至小于或等于60MPa，大于或等于40MPa至小于或等于55MPa，大于或等于45MPa至小于或等于50MPa，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。基于玻璃的制品的PT与减少的IOX处理时间相关，并且确保了基于玻璃的制品没有展现出不合乎希望的破裂行为(例如，易碎性)。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于25MPa的拐点处压缩应力(CS

在实施方式中，基于玻璃的制品可以具有大于或等于40MPa/mm的CS

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于制品厚度(t)的10％的压缩深度(DOC)。例如，基于玻璃的制品可以具有大于或等于t的11％的DOC，例如：大于或等于t的12％，大于或等于t的13％，大于或等于t的14％或者更大，以及其间的所有值和子范围；和/或可以具有小于或等于t的18％的DOC，例如：小于或等于t的17％，小于或等于t的16％或者更小，以及其间的所有值和子范围。在实施方式中，基于玻璃的制品具有大于或等于t的10％至小于或等于t的18％的DOC，例如：大于或等于t的11％至小于或等于t的17％，大于或等于t的12％至小于或等于t的16％，大于或等于t的13％至小于或等于t的15％，t的15％，或者由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于5微米的DOC，例如：大于或等于10微米，大于或等于20微米，大于或等于30微米，大于或等于40微米，大于或等于50微米，大于或等于60微米，大于或等于70微米或者更大，以及其间的所有值和子范围；和/或包括小于或等于85微米，小于或等于80微米或更小的DOC，以及其间的所有值和子范围。在实施方式中，基于玻璃的制品具有大于或等于80μm至小于或等于150μm的DOC，例如：大于或等于85μm至小于或等于145μm，大于或等于90μm至小于或等于140μm，大于或等于95μm至小于或等于135μm，大于或等于100μm至小于或等于130μm，大于或等于105μm至小于或等于125μm，大于或等于110μm至小于或等于120μm，115μm，或者由这些端点值形成的任意和全部子范围。如果DOC太低(例如，低于上述范围)，则基于玻璃的制品可能无法展现出所需的抗破裂性或跌落性能。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品具有如下范围的厚度(t)：0.1mm至10mm，0.2mm至9mm，0.3mm至8mm，0.4mm至7mm，0.5mm至6mm，0.6mm至5mm，0.7mm至4mm，0.8mm至3mm，0.9mm至2mm，和1mm至1.9mm，以及其间的所有值和子范围。在实施方式中，t大于或等于0.35mm且小于或等于1mm。在实施方式中，基于玻璃的制品具有大于或等于0.1μm至小于或等于2mm的厚度(t)，例如：大于或等于0.2μm至小于或等于1.9mm，大于或等于0.2μm至小于或等于1.8mm，大于或等于0.3μm至小于或等于1.7mm，大于或等于0.4μm至小于或等于1.6mm，大于或等于0.5μm至小于或等于1.5mm，大于或等于0.6μm至小于或等于1.4mm，大于或等于0.7μm至小于或等于1.3mm，大于或等于0.8μm至小于或等于1.2mm，大于或等于0.9μm至小于或等于1.1mm，大于或等于0.4μm至小于或等于0.8mm，大于或等于0.4μm至小于或等于1.3mm，1mm，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于厚度厚度(t)的0.5％的尖峰层深度(DOL

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于4.5μm的DOL

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于10的DOC/DOL

基于玻璃的制品可以包含Li

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品在基于玻璃的制品的中心处包含的氧化锂(Li

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括大于或等于40MPa/μm的尖峰应力斜率，例如：大于或等于45MPa/μm，大于或等于50MPa/μm，大于或等于55MPa/μm，大于或等于60MPa/μm，大于或等于65MPa/μm，大于或等于70MPa/μm，大于或等于75MPa/μm，大于或等于80MPa/μm，大于或等于85MPa/μm，大于或等于90MPa/μm，大于或等于95MPa/μm，大于或等于100MPa/μm，大于或等于105MPa/μm，大于或等于110MPa/μm，大于或等于115MPa/μm，大于或等于120MPa/μm，大于或等于125MPa/μm，大于或等于130MPa/μm，大于或等于135MPa/μm或者更大。在实施方式中，尖峰应力斜率小于或等于140MPa/μm，例如：小于或等于135MPa/μm，小于或等于130MPa/μm，小于或等于125MPa/μm，小于或等于120MPa/μm，小于或等于115MPa/μm，小于或等于110MPa/μm，小于或等于105MPa/μm，小于或等于100MPa/μm，小于或等于95MPa/μm，小于或等于90MPa/μm，小于或等于85MPa/μm，小于或等于80MPa/μm，小于或等于75MPa/μm或者更小。在实施方式中，尖峰应力斜率大于或等于70MPa/μm至小于或等于140MPa/μm，例如：大于或等于75MPa/μm至小于或等于135MPa/μm，大于或等于80MPa/μm至小于或等于130MPa/μm，大于或等于85MPa/μm至小于或等于125MPa/μm，大于或等于90MPa/μm至小于或等于120MPa/μm，大于或等于95MPa/μm至小于或等于115MPa/μm，大于或等于100MPa/μm至小于或等于110MPa/μm，105MPa/μm，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。本文所述的尖峰的应力斜率指的是应力斜率的绝对值，使用绝对值来避免由于表示压缩应力的符号不同习惯所导致的任何困扰。可以通过假定最大CS存在于基于玻璃的制品的表面处以及计算从表面处的CS

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括如下钾(K)浓度分布，其从最大K浓度到小于或等于50％的最大K浓度的K浓度是基本线性的。例如，钾(K)浓度分布从最大K浓度到小于或等于20％的最大K浓度、小于或等于10％的最大K浓度、小于或等于5％的最大K浓度或者更小的K浓度是基本线性的，以及其间的所有值和子范围。例如，在从第一表面延伸到K浓度等于：基于玻璃的制品的中心处的K浓度和峰值K浓度与基于玻璃的制品的中心处的K浓度之差的20％之和的深度的区域上，K浓度分布的二阶导数与K浓度分布的一阶导数之比小于或等于一个值，其中，该值是erfc函数下降到其峰值的20％的地方的erfc函数的典型情况的0.5、0.4或0.3。

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括如下钾(K)浓度分布，其从CS

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括定义为CS*DOL*CS

在一个或多个实施方式中，本文的基于玻璃的制品包括定义为CS*DOL/CS

结合大于或等于700MPa(例如，大于或等于750MPa，大于或等于800MPa，大于或等于820MPa，大于或等于850MPa，大于或等于900MPa或者更大，以及其间的所有值和子范围)的最大压缩应力(CS

峰值张力(PT)小于或等于61MPa，小于或等于60MPa，小于或等于55MPa，小于或等于50MPa，小于或等于45MPa，小于或等于40MPa，小于或等于35MPa，小于或等于30MPa，包括其间的所有值和子范围或者更小，以及其间的所有值和子范围；

拐点压缩应力(CS

压缩深度(DOC)大于或等于制品厚度(t)的10％，例如大于或等于11％的t，例如大于或等于12％的t，大于或等于13％的t，大于或等于14％的t或者更大，以及其间的所有值和子范围；和/或DOC小于或等于18％的t，例如小于或等于17％的t或者更小，以及其间的所有值和子范围；

DOC大于或等于5微米，例如：大于或等于10微米，大于或等于20微米，大于或等于30微米，大于或等于40微米，大于或等于50微米，大于或等于60微米，大于或等于70微米或者更大，以及其间的所有值和子范围；和/或DOC小于或等于85微米，小于或等于80微米或者更小，以及其间的所有值和子范围；

厚度(t)是如下范围：0.1mm至10mm，0.2mm至9mm，0.3mm至8mm，0.4mm至7mm，0.5mm至6mm，0.6mm至5mm，0.7mm至4mm，0.8mm至3mm，0.9mm至2mm，和1mm至1.9mm，以及其间的所有值和子范围；在实施方式中，t大于或等于0.35mm且小于或等于1mm；

尖峰的层深度(DOL

DOL

DOC/DOL

基于玻璃的制品的中心处的Li

在基于玻璃的制品的中心处的氧化锂(Li

尖峰的应力斜率大于或等于40MPa/微米；

从最大K浓度到K浓度小于或等于50％的最大K浓度的点是基本线性的钾(K)浓度分布；例如：从最大K浓度到小于或等于20％、小于或等于10％、小于或等于5％的最大K浓度或者更小的K浓度点是基本线性的钾(K)浓度分布，以及其间的所有值和子范围；

从CS

应力分布不含有在大于或等于DOL

具有如本文所述值的定义为CS*DOL*CS

具有如本文所述值的定义为CS*DOL/CS

在实施方式中，基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；以及应力分布，其包含：大于或等于700MPa的峰值压缩应力(CS)，小于或等于61MPa的峰值张力(PT)，大于或等于0.1t的压缩深度(DOC)，大于或等于4.5微米的尖峰层深度(DOL

基于玻璃的制品包括：基于玻璃的基材，其包含相对的第一和第二表面，它们限定了基材厚度(t)；位于基于玻璃的制品的中心处的包含锂的中心组成；钾(K)浓度分布，其从最大K浓度到小于或等于50％的最大K浓度的K浓度是基本线性的；以及应力分布，其包含大于或等于0.005t的尖峰层深度(DOL

基于玻璃的基材

可以用作基材的玻璃例子可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或者含碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但是也考虑其他玻璃组合物。可以使用的基于玻璃的基材的具体例子包括但不限于：碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃、碱性铝硼硅酸盐玻璃、含碱性铝硅酸锂盐玻璃、或者含碱性磷酸盐玻璃。基于玻璃的基材的基础组成可以表征为是可离子交换的。如本文所用，“可离子交换”是指基材包含的组成能够实现尺寸更大或更小的同价态阳离子与位于基材表面处或附近的阳离子发生交换。

在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材可以包括含锂铝硅酸盐。在实施方式中，可以由能够形成所述的应力分布的任何组合物形成基于玻璃的基材。例如，可以由2016年12月29日公开的题为“Glass with High Surface Strength(具有高表面强度的玻璃)”的美国专利申请公开号2016/0376186A1所述的铝硅酸锂盐组合物形成基于玻璃的基材，其全文通过引用结合入本文。

在一些实施方式中，可以由2019年5月30日公开的题为“Glasses with LowExcess Modifier Content(具有低的过量改性剂含量的玻璃)”的美国专利申请公开号2019/0161390A1(其要求2017年11月29日提交的题为“Glasses with Low ExcessModifier Content(具有低的过量改性剂含量的玻璃)”的美国临时申请第62/591,953号的优先权)所述的玻璃组合物形成基于玻璃的基材，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，可以由2019年5月30日公开的题为“Ion-Exchangeable Mixed AlkaliAluminosilicate Glasses(可离子交换的混合的碱性铝硅酸盐玻璃)”的美国专利申请公开号2019/0161386A1(其要求2017年11月29日提交的题为“Ion-Exchangeable MixedAlkali Aluminosilicate Glasses(可离子交换的混合的碱性铝硅酸盐玻璃)”的美国临时申请第62/591,958号的优先权)所述的玻璃组合物形成玻璃制品，其全文通过引用结合入本文。

在实施方式中，基于玻璃的基材包含的SiO

在实施方式中，基于玻璃的基材包含的Al

在实施方式中，基于玻璃的基材包含P

在实施方式中，基于玻璃的基材可以基本不含或者不含B

在实施方式中，基于玻璃的基材包含Na

在实施方式中，基于玻璃的基材包含Li

在实施方式中，基于玻璃的基材的R

可以通过其形成的方式来对基于玻璃的基材进行表征。例如，基于玻璃的基材可以表征为可浮法成形(即，通过浮法工艺形成)、可下拉成形，具体地，可熔合成形或者可狭缝拉制(即，通过下拉工艺例如熔合拉制工艺或者狭缝拉制工艺形成)。

本文所述的基于玻璃的基材的一些实施方式可以通过下拉工艺形成。下拉工艺生产具有均匀厚度的基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有较原始的表面。因为玻璃基制品的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。此外，基于下拉玻璃的制品具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。

基于玻璃的制品的一些实施方式可以描述为可熔合成形(即，可以采用熔合拉制工艺成形)。熔合工艺使用拉制罐，其具有用来接受熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处接合。两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动玻璃制品。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃制品的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，熔合拉制玻璃制品的表面性质不受到此类接触的影响。

本文所述的基于玻璃的基材的一些实施方式可以通过狭缝拉制工艺形成。狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制工艺中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制罐的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，以连续的玻璃制品下拉并进入退火区。

在一个或多个实施方式中，本文所述的基于玻璃的基材可以展现出无定形微结构，以及可以基本不含晶体或微晶。换言之，在一些实施方式中，基于玻璃的基材制品排除了玻璃陶瓷材料。

离子交换(IOX)处理

通过如下方式完成对具有基础组成的基于玻璃的基材进行化学强化：将可离子交换的基于玻璃的基材放入含有阳离子(例如，K

除了碱金属盐之外，熔融浴还可以包含一种或多种添加剂。基于熔融浴中的碱金属盐的总重量(称作熔融浴总重量)来加入添加剂。添加剂可以调节熔融浴的pH。添加剂可以帮助清除(scavenge)可能干扰碱金属扩散进入基材中的离子。例如，一些添加剂可以清除二价离子。可以清除二价离子的示例性添加剂是硅酸。硅酸量可以是熔融浴总重量的0.1至1重量％，例如熔融浴总重量的0.5重量％。此外，一些添加剂还可以清除中毒离子(例如Li

对于离子交换工艺，它们可以独立地是热扩散工艺或者电扩散工艺。例如，将玻璃浸入多个离子交换浴中，在浸入之间具有清洗和/或退火步骤的离子交换工艺的一般性描述见如下所述：Douglas C.Allan等人于2013年10月22日公告的题为“Glass withCompressive Surface for Consumer Applications(用于消费者应用的具有压缩表面的玻璃)”的美国专利第8,561,429号，其要求2008年7月11日提交的美国临时专利申请第61/079,995号的优先权，其中，通过连续浸入多个不同浓度的盐浴中进行离子交换处理来对玻璃进行强化；以及Christopher M.Lee等人于2012年11月20日公告的题为“Dual Stage IonExchange for Chemical Strengthening of Glass(用于玻璃的化学强化的双阶段离子交换)”的美国专利第8,312,739号，其要求2008年7月29日提交的美国临时专利申请第61/084,398号的优先权，其中，通过浸入用流出物离子稀释的第一浴，然后浸入流出物离子浓度小于第一浴的第二浴中进行离子交换，来对玻璃进行强化。美国专利第8,561,429号和第8,312,739号的内容全部参考结合入本文中。

在进行了离子交换过程之后，应理解的是，玻璃制品的表面处的组成可能不同于刚形成的玻璃制品(即，玻璃制品在其经过离子交换过程之前)的组成。这来源于刚形成的玻璃中的一种类型的碱金属离子(例如，Li

在一个多个实施方式中，可以通过单次离子交换(SIOX)处理进行本文的方法。如本文所用，SIOX处理指的是基于玻璃的基材仅与单个熔盐浴接触以形成基于玻璃的制品的工艺。相比于多IOX工艺，采用SIOX处理可以降低成本和简化基于玻璃的制品的生产。在一个或多个实施方式中，除了SIOX之外，没有进行其他的化学强化或热强化步骤。在一个或多个实施方式中，除了SIOX之外，没有进行其他的离子交换强化步骤。本文的方法还可以在SIOX之后包括基于玻璃的制品的抛光。

可以通过在常规熔盐IOX浴中包括可溶/高度溶解的盐来强化SIOX处理。例如，作为与所需金属的常规硝酸盐相结合，该相同金属的其他盐(例如，碳酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物、硼酸盐和/或磷酸盐)溶解在硝酸盐中并且存在于SIOX过程中。该其他盐保持在处于或者低于其在硝酸盐中的溶解度限值。任何中毒离子都保持在处于或者低于它们在浴混合物中的溶解度限值。其他盐可以是以下一种或多种：K

在实施方式中，以重量计，熔盐浴可以包含：KNO

在实施方式中，熔盐浴可以包含的KNO

在实施方式中，熔盐浴可以包含的NaNO

在实施方式中，熔盐浴可以包含碳酸盐，例如K

在实施方式中，熔盐浴可以额外地包含硅酸。在熔盐浴中，包含的硅酸量可以最高至1重量％，例如：大于或等于0重量％至小于或等于1重量％，大于或等于0.1重量％至小于或等于0.9重量％，大于或等于0.2重量％至小于或等于0.8重量％，大于或等于0.3重量％至小于或等于0.7重量％，大于或等于0.4重量％至小于或等于0.6重量％，0.5重量％，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。

IOX条件(例如，熔盐浴的温度以及基于玻璃的基材与熔盐浴的接触持续时间)可以是会产生所需应力分布的任何条件。在实施方式中，熔盐浴的温度可以是大于或等于350℃至小于或等于430℃，例如：大于或等于360℃至小于或等于420℃，大于或等于370℃至小于或等于410℃，大于或等于380℃至小于或等于400℃，390℃至小于或等于430℃，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。在实施方式中，IOX处理时间可以延续大于或等于40分钟至小于或等于100分钟的持续时间，例如：大于或等于45分钟至小于或等于95分钟，大于或等于50分钟至小于或等于90分钟，大于或等于55分钟至小于或等于85分钟，大于或等于60分钟至小于或等于80分钟，大于或等于65分钟至小于或等于75分钟，70分钟，以及由任意这些端点值形成的任意和全部子范围。

最终产品

本文所揭示的基于玻璃的制品可以被整合到另一制品中，例如具有显示器的制品(或显示器制品)(例如，消费者电子件，包括移动电话、平板、电脑和导航系统等)，建筑制品，运输制品(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器制品，或者任意需要部分透明性、耐划痕性、耐磨性或其组合的制品。结合了如本文所揭示的任意基于玻璃的制品的示例性制品如图4A和4B所示。具体来说，图4A和4B显示消费者电子装置200，其包括：具有前表面204、背表面206和侧表面208的外壳202；(未示出的)电子组件，其至少部分位于或者完全位于外壳内并且至少包括控制器、存储器和位于外壳的前表面或者与外壳的前表面相邻的显示器210；以及位于外壳的前表面或者在外壳的前表面上方的覆盖基材212，从而使其位于显示器上方。在一些实施方式中，覆盖基材212可以包括本文所揭示的任意基于玻璃的制品。

实施例

通过以下的实施例对实施方式做进一步澄清。应理解的是，这些实施例不是对上文所述实施方式的限制。

形成的玻璃片具有根据组成A的锂铝硅酸盐玻璃组成。刚形成和经过分析的组成A包含：63.60摩尔％SiO

进行对比所形成的玻璃片具有根据组成B的不含锂的碱性铝硅酸盐玻璃组成。刚形成和经过分析的组成B包含：67.37摩尔％SiO

比较例A-B

由组成B形成的厚度为0.5mm和0.7mm的玻璃制品暴露于根据下表1所述的一般条件的单次离子交换(SIOX)。基于熔盐浴的总重量计，向每个浴添加0.5重量％的硅酸量。

表1

比较例A和B进行如下分析。基于SIOX之前和SIOX之后的基材计算得到百分比增重。通过FSM测量峰值压缩应力(CS

表2

比较例C-D

由组成A形成的厚度为0.5mm和0.7mm的玻璃制品暴露于根据下表3所述条件的单次离子交换(SIOX)。基于浴的总重量计，向每个浴添加0.5重量％的硅酸量。

表3

比较例C和D进行如下分析。基于SIOX之前和SIOX之后的基材计算得到百分比增重。通过FSM测量峰值压缩应力(CS

表4

比较例E-H

根据下表5所述条件，对由组成A形成且厚度为0.5mm和0.7mm的玻璃制品的双离子交换(DIOX)的效果进行建模。基于熔盐浴的总重量计，向每个浴添加0.5重量％的硅酸量。

表5

采用平面应变离子交换(IOX)模型对比较例E-H进行扩散建模。表6提供了比较例E-H的模型应力属性。

表6

实施例1-12

由组成A形成的厚度为0.5mm和0.7mm的玻璃制品暴露于根据下表7所述条件的单次离子交换(SIOX)。基于熔盐浴的总重量计，向每个浴添加0.5重量％的硅酸量。

表7

实施例1-12进行如下分析。基于SIOX之前和SIOX之后的基材计算得到百分比增重。通过FSM测量峰值压缩应力(CS

表8

(1)通过RNF

(2)通过FSM

如下分析比较例A-B以及实施例5、8、11和12的跌落性能。进行包括了基于玻璃的制品的多次跌落的受控跌落测试，其中，将基于玻璃的基材安装到手机尺寸圆盘上，以及使得装配件跌落180目砂纸上(来模拟粗糙表面)，从而使得基于玻璃的制品接触砂纸。在环境条件(空气、室温)下进行跌落测试。以20cm的起始高度进行第一次跌落，这代表了从覆盖玻璃的暴露表面到跌落表面的顶部的距离。如果没有发生覆盖玻璃失效，则跌落高度增加10cm，再次使得圆盘跌落。以10cm增量(例如，10cm，然后20cm，然后30cm等)依次使得圆盘跌落直到覆盖玻璃失效。表9中列出了结果。

表9

具有较小DOL

图4显示比较例A-D以及实施例3、6和9-12的示例性应力分布图。图4中的应力分布是化学强化玻璃制品的最开始的深度(最高至125微米)。对于比较例A-D，采用平面应变离子交换(IOX)模型对应力分布进行扩散建模。对于实施例3、6和9-12，应力分布是基于实验数据。

实施例13-17

由组成A形成的厚度为0.5mm的玻璃制品暴露于单次离子交换(SIOX)，其具有两种碱金属，存在硅酸，条件如下所示：浴为9％NaNO

表10

在运行#4之后，估算LiNO

实施例18-22

由组成A形成的厚度为0.5mm的玻璃制品暴露于单次离子交换(SIOX)，其具有两种碱金属，存在硅酸和两种不同盐以传递碱金属中的一种，条件如下所示：浴为9％NaNO

表11

相对于实施例2，通过使用K

实施例23-49

由组成A形成厚度为0.5mm或0.7mm的玻璃制品，将其暴露于具有两种碱金属的单次离子交换(SIOX)。大部分的实施例包括两种不同盐来传递碱金属中的一种。下表12描述了IOX条件。基于熔盐浴的总重量计，向每个浴添加0.5重量％的硅酸量。

表12

实施例23-49进行如下分析。基于SIOX之前和SIOX之后的基材计算得到百分比增重。通过FSM测量峰值压缩应力(CS

表13

对于采用5％K

对于采用10％K

实施例50和51

由组成A形成的厚度为0.5mm(实施例50)和0.7mm(实施例51)的玻璃制品暴露于单次离子交换(SIOX)。离子交换浴包含9重量％NaNO

表14

如图5所示的实施例3、6、9和50所测得的应力分布。如图6所示的实施例10、11、12和51所测得的应力分布。

除非另有说明，否则本说明书中提供的所有组成组分、关系和比例都是摩尔％。无论是否在公开了范围之前或之后进行明确陈述，本说明书中公开的所有范围都包括被广泛公开的范围所包含的任意和全部范围与子范围。

对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式，条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。