一种含Y2O3的化学强化玻璃及其应用

技术领域

本发明属于玻璃技术领域，具体涉及一种含Y

背景技术

随着智能手机、平板电脑、电子手表、智能穿戴等带有触摸显示装置的电子设备的普及化，开启了人类智能移动的时代。在这样的趋势下，对显示屏幕性能要求也在不断提高，尤其是对触摸显示屏的耐磨损和耐划伤性能的要求也日益提高。

智能手机屏幕或者车载显示屏等在长期使用中，容易因磨花或者划伤后留下划痕，如果划痕太多或划痕面积太大，会带来观感上的不适，影响视觉效果。而且由于划痕会散射入射光，如果划痕太多或划痕面积太大，对于透明性和光学性能的影响也会比较大，比如会降低透光率、折射率等，尤其会增加玻璃的雾度。就比如手机后摄镜头的玻璃，如果在长期使用中产生太多划痕或划痕面积太大，会导致镜面雾度偏大，降低照相成像能力。此外，划痕还可能作为导致触摸屏玻璃裂纹的起点，在冲击、碰撞等作用下，失稳扩展导致玻璃抗冲击强度下降，增加失效的可能性，导致后期维修/更换费用高昂。

当前智能手机上的盖板玻璃材料，其开发厂商的迭代产品通常是以提高抗跌落能力作为开发亮点，往往容易忽略客户使用过程中比较注重的抗划伤性能，以至于目前盖板玻璃产品的抗划伤性能是难以满足客户/市场需求的。

而智能穿戴样品(如手表、手环等)、极端环境下的显示装置以及汽车智能控制系统等，这些均为固定位置，对跌落性能要求并不是很高，但由于经常接触硬物以及受到按压等，其需要更高的抗划伤性及耐磨损能力，以保持其良好的光学性能。

因此，为了满足市场需求，研制出一种具有优异抗划伤性能的玻璃产品，是本领域目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的玻璃的抗划伤性能有待进一步提高的缺陷，提供一种含Y

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种含Y

表面CS≥900MPa；

(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3＞1.00，其中，CT_LD为张应力线密度，单位为MPa/mm；

杨氏模量＞85GPa。

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在50g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕的面积小于0.6mm

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在200g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕的面积小于1.5mm

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在不超过200g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕不产生崩边现象或划痕产生崩边的面积不超过划痕总面积的5％。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的表面CS≥1000MPa，更优选表面CS为1000MPa-1600MPa。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃满足：2.00≥(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3＞1.00。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的CT_LD≥40000MPa/mm，更优选为40000MPa/mm-66000MPa/mm。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的杨氏模量≥90GPa，更优选为90GPa-110GPa。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃还满足：0＜DOL_1≤0.014t，其中，t为所述化学强化玻璃的厚度，DOL_1为所述化学强化玻璃任一表面经钠钾交换形成的压缩应力层的深度。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃还满足：0.14t≤DOL_0≤0.25t，其中，t为所述化学强化玻璃的厚度，DOL_0为压缩应力层深度，单位为μm。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的维氏硬度≥650kgf/mm

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的分叉阈值为40000MPa/mm-60000MPa/mm。

优选地，CT_LD≤1.10×分叉阈值。

根据本发明的一些优选实施方式，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成包括：SiO

根据本发明的一些优选实施方式，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成包括：SiO

进一步优选地，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：

以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，并且基于下式计算出G的值，G≥1250，

G＝SiO

进一步优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：Na

进一步优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：Li

进一步优选地，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：

以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，并且基于下式计算出M的值，M≥12，

M＝Li

第二方面，一种用于制备如第一方面所述的化学强化玻璃的基材玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成包括：SiO

且以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述基材玻璃的组成满足以下条件：

基于下式计算出G的值，G≥1250，

G＝SiO

Na

优选情况下，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成包括：SiO

优选地，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成还包括：ZrO

优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述基材玻璃的组成还满足以下条件：

Li

基于下式计算出M的值，M≥12，

M＝Li

优选地，所述基材玻璃的杨氏模量大于85GPa，更优选为90GPa-110GPa。

优选地，所述基材玻璃的维氏硬度≥620kgf/mm

优选地，所述基材玻璃的分叉阈值为40000MPa/mm-60000MPa/mm。

第三方面，本发明提供一种玻璃器件，其中，所述玻璃器件由第一方面所述的化学强化玻璃或第二方面所述的基材玻璃制得。

第四方面，本发明提供一种电子设备，它包括覆盖件，所述覆盖件包括第一方面所述的化学强化玻璃。

本发明所述电子设备包括但不限于手机、显示器、平板电脑、电子手表、智能穿戴(如智能手环、智能手表、智能眼镜等)、车载、航载、电视中的至少一种。

本发明的发明人经过不断的研究发现，玻璃的抗划伤性能与玻璃结构和玻璃强化所具有的应力特性都密切相关。通过使化学强化玻璃具有高杨氏模量且满足特定的应力特性要求，能够显著提升玻璃的抗划伤性能。

本发明通过上述技术方案，提供一种具有适宜高表面CS、且(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3以及杨氏模量分别在各适宜水平的化学强化玻璃，其具有特定的应力结构，从而有利于显著提升其抗划伤性能，并能解决玻璃因长时间使用而磨损或划伤影响光学性能的缺点，满足市场日益高涨的性能需求。其中，由于裂纹和划痕的产生与扩展会受到压缩应力层和玻璃本身网络结构两种阻力，本发明设置的适宜高的表面高应力(即高表面CS)能够防止裂纹和划痕的产生，削弱其往内部扩展的能量，同时，满足上述公式的应力特征要求和适宜的杨氏模量，使得深层低压应力区具有特定网络结构和应力结构，能够延长裂纹扩展至张应力区域的距离，更大的发挥玻璃网络架构的强度，两者使裂纹和划痕更难扩展生长，从而显著提升其抗划伤性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是对比例1的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图2是对比例2的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图3是对比例3的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图4是对比例4的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图5是对比例5的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图6是对比例6的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图7是对比例7的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图8是实施例1的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图9是实施例2的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图10是实施例3的化学强化玻璃在自动铅笔硬度计进行划刻的测试中，在不同砝码重量条件下的划痕的图片，其中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别为砝码重0g、50g、100g、150g、200g、250g条件下的划痕放大43.9倍后的图片。

图11是应力释放装置的结构示意图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

名词解释及相应的测试方法：

化学强化玻璃：是经过高温离子交换工艺处理后的强化玻璃。在高温盐浴中离子半径大的碱金属离子取代玻璃中的离子半径小的碱金属离子从而产生交换离子体积差，在基材玻璃的表层中产生由高到低的压应力，阻碍和延缓玻璃微裂纹的扩展，达到提高玻璃机械强度的目的。

基材玻璃：是未被强化处理的玻璃基体材料。

表面CS：表面压应力(也称表面压缩应力)，基材玻璃经过化学强化后，表面半径较小的碱金属离子被替换为半径较大的碱金属离子，由于半径较大的碱金属离子的挤塞效应，玻璃表面因此产生压应力，称为表面压应力。

DOL_0：压缩应力层深度(也称压应力层深度)，是指化学强化玻璃任一表面到接近该表面的压应力为零的位置的距离。是由化学强化玻璃任一表面经锂钠交换(盐浴/熔盐中的钠离子与玻璃中的锂离子交换)形成的压缩应力层的深度。由于锂钠离子体积差较小，因此，经过锂钠交换形成的压缩应力层较深。

DOL_1：为化学强化玻璃任一表面经钠钾交换(盐浴/熔盐中的钾离子与玻璃中的钠离子交换)所形成的压缩应力层的深度。由于钠钾离子体积差较大，因此，经过钠钾交换形成的压缩应力层较浅。

应力参数的测试：

表面CS、钾钠应力交换深度DOL_1测试条件：使用日本折原的应力仪FSM-6000进行测试，光源波长为596nm。开始测试之前，先将待测样品的厚度、折射率、光弹性系数填入参数表中，再进行测试，以获得待测样品的应力参数数值。

DOL_0、CT_LD的测试条件：使用日本折原的应力仪SLP-2000进行测试，光源波长为518nm。开始测试之前，先将待测样品的厚度、折射率、光弹性系数填入参数表中，调整曝光时间为5000usec，再进行测试，以获得待测样品的应力参数数值。

其中不同成分的玻璃，其折射率和光弹性系数是不一样的，本发明中折射率通过阿贝折射仪进行测试，光弹性系数通过UNIPT ABR-10A双频激光应力仪测试。

使用应力仪测试化学强化玻璃制品的应力参数时，需要先在应力仪上滴上其专用折射液，然后将化学强化玻璃制品擦拭干净，置于测试通路上，并按上述测试条件进行仪器设置，再进行测试，以获得化学强化玻璃的应力参数数值。其中，SLP-2000用的折射液的折射率是1.51，FSM-6000采用的折射液的折射率为1.72。

CT_LD：张应力线密度，基材玻璃被置于盐浴中进行离子交换形成强化层(压缩应力层)，离子交换过程中玻璃内部形成一张应力层，所述张应力层具有一与所述化学强化玻璃的上表面相距一定间隔的上边界和一与所述化学强化玻璃的下表面相距一定间隔的下边界，将以所述张应力层内的同时垂直于所述上边界和所述下边界且上、下端点分别落在所述上边界和所述下边界上的线段上的某一点处的张应力大小为Y轴、相应点距离所述上边界的距离为X轴所绘制的曲线记为张应力曲线，将所述张应力曲线的定积分与化学强化玻璃厚度的比值记为张应力线密度。也即是由SLP_2000应力仪所测强化玻璃的张应力之和与玻璃厚度的比值。

崩边现象：指玻璃划痕处出现不平整、翻卷、毛边等现象。

杨氏模量E测试：采用声波法测定杨氏模量，用于表征玻璃抵抗因外力作用而发生弹性形变的能力。本发明中测试杨氏模量的方法为声波法，仪器型号为凯戈纳斯仪器商贸有限公司MK7。

分叉阈值；某一配方基材玻璃制备的化学强化玻璃，在进行立即断裂实验中，玻璃裂纹产生分叉时，化学强化玻璃所具有的最小的张应力线密度值，即为该配方基材玻璃制备的化学强化玻璃的分叉阈值。

所述立即断裂实验：以化学强化玻璃样品的中心点位置作为破坏点，采用“应力释放装置”，使得破坏点产生裂纹，使裂纹在其内部张应力作用下延伸，而不是由于过大的冲击力产生星爆。当化学强化玻璃裂纹产生分叉时，化学强化玻璃样品所具有的最小的张应力线密度值即为分叉阈值。用一定数量的基材玻璃制品在相同盐浴条件下通过不同的离子交换时间，强化获得具有不同张应力线密度的玻璃样品，按照张应力线密度值由低到高，对强化获得的多个玻璃样品进行立即断裂实验，经过立即断裂实验之后，看玻璃样品裂纹是否分叉，找出裂纹分叉的玻璃样品，确定这些玻璃样品所具有的最小的张应力线密度(CT_LD)值，即为该基材玻璃所制备的化学强化玻璃的分叉阈值。

所述应力释放装置见图11，其中1表示高度调节导轨，2表示启动调节导轨，3表示压头，4表示化学强化玻璃样品；该装置采用气动冲击，探针采用维氏金刚石压头并采用导轨固定确保压头垂直冲击玻璃表面，并配有压力传感器，结合气压调节控制冲击力大小，使得破坏点仅诱导产生滞后性断裂或仅延伸两条裂纹而非产生星爆，最大程度避免外力对破坏状态的影响。

本发明中分叉阈值具体测试方法：先测试某一玻璃配方对应的厚度为0.7mm的基材玻璃在450℃的100wt％硝酸钠盐浴中能够获得的张应力线密度最大值CT_LD

分叉阈值是玻璃能够获得可安全容纳应力的参考指标。

注意，当强化玻璃样品的CT_LD已经达到CT_LD

CT_LD

在化学强化过程中，随着强化时间的增加，基材玻璃所获得的张应力线密度(CT_LD)值会呈现先增加后降低的趋势，通过持续监控强化过程中玻璃内部张应力线密度的变化情况，即可确定在特定盐浴条件下，其能够获得的张应力线密度最大值CT_LD

本发明中，CT_LD

本发明中，采用450℃的100wt％硝酸钠盐浴作为测试CT_LD

具体方法为：将待测试的基材玻璃样品置于450℃的100wt％硝酸钠盐浴中进行化学强化，强化期间，每隔0.5h就取出玻璃样品测试一次其内部的CT_LD值，每次取出玻璃样品测试完后，就立即将玻璃样品放入盐浴中，继续强化，待到达下一次测试时间点时，再取出玻璃样品进行测试，重复上述测试过程，记录测试的CT_LD值。当发现测得的CT_LD值在增加到某一数值m后，数据就开始出现下降，则确定数值m即为在该盐浴条件中，即450℃的100wt％硝酸钠盐浴，基材玻璃样品所能强化获得的张应力线密度最大值CT_LD

维氏硬度的测试方法为：使用带有显微观察装置的数显小负荷维氏硬度计进行测试，用顶角为136°的金刚石正棱锥体压头，在规定载荷F(本发明试样载荷为300gf)作用下垂直压入被测试样表面，保持规定时间(本发明试样保荷时间为10s)后卸除载荷，根据压痕对角线长度计算出压痕表面积，求出压痕表面积上的平均压力换算为维氏硬度；本发明对单个试样进行6次显微维氏硬度测试，取平均值作为该试样的显微维氏硬度测试结果。

断裂韧性的测试方法为：

在数显小负荷维氏硬度计上，以一定载荷(本发明试样载荷为300gf)，将顶角为136°的金刚石正棱锥体压头压入试样表面，并保持规定的时间(本发明试样保荷时间为10s)后卸除载荷，用显微镜测量压痕对角线裂纹扩展长度，为了保证数据的准确性，对每个试样进行6次测试，取裂纹的平均长度作为测试值，根据载荷P(单位为Kg)和压痕裂纹扩展长度D(单位为mm)计算出断裂韧性，用于表征材料阻止裂纹扩展的能力。断裂韧性的计算公式为：

第一方面，本发明提供了一种含Y

表面CS≥900MPa；

(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3＞1.00，其中，CT_LD为张应力线密度，单位为MPa/mm；

杨氏模量＞85GPa。

本发明的发明人研究发现，表面CS和CT_LD对抗划伤能力的影响不同，进而研究发现，(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3能够表征应力程度对抗划伤能力的影响，其所计算的值越高，抗划伤能力越高；且在其值大于1时，化学强化玻璃的抗划伤性能优异，能够满足客户/市场的需求。

本发明优选地，所述化学强化玻璃满足：2.00≥(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3＞1.00。该优选方案下，满足该公式的表面高应力表面CS，能够有效防止裂纹划痕的产生，削弱微裂纹往内部扩展的能量，且深层低压应力区能够有效延长裂纹扩展至张应力区域的距离，更大的发挥玻璃网络架构的强度，两者配合使裂纹和划痕更难扩展生长，从而保证化学强化玻璃的应力结构更适宜于提升其抗划伤性能在更优水平。

所述(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3的值例如可以为1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、1.90、2.00等中的任一值以及相邻值之间的任一值；更优选大于1.15。

本发明优选地，所述化学强化玻璃的表面CS≥1000MPa，更优选表面CS为1000MPa-1600MPa。在本发明的优选方案下，表面压缩应力值越大，化学强化玻璃的机械强度越高，抗划伤性能越好。

所述化学强化玻璃的表面CS例如可以为1000、1100、1150、1200、1210、1220、1230、1240、1250、1260、1280、1300、1400、1500、1600MPa等中的任一值以及相邻值之间的任一值；更优选≥1220MPa。

在本发明的一些优选实施方式中，所述化学强化玻璃的CT_LD≥40000MPa/mm，更优选为40000MPa/mm-66000MPa/mm。该优选方案下，化学强化玻璃的张应力层结构适宜，能够最大程度的避免与划伤的破坏力产生作用，降低划伤过程中产生崩边的几率，从而显著降低划痕面积，从而提升抗划伤性能。

所述化学强化玻璃的张应力线密度CT_LD例如可以为40000、41000、42000、43000、44000、44200、44300、44400、44500、44600、44700、44900、45000、47000、49000、50000、60000、62000、64000、66000MPa/mm等中的任一值以及相邻值之间的任一值；更优选≥44200MPa/mm。

本发明优选地，所述化学强化玻璃的杨氏模量≥90GPa，更优选为90GPa-110GPa。该优选方案下，化学强化玻璃具有高杨氏模量，更利于与表面CS、CT_LD的适宜范围协同作用，促进优异抗划伤性能的应力结构的形成。所述化学强化玻璃的杨氏模量例如可以为90、91、92、93、95、97、99、100、102、105、106、108、110GPa等中的任一值以及相邻值之间的任一值。

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在50g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕的面积小于0.6mm

本发明中，莫氏硬度笔是将莫氏硬度中的矿石镶嵌在金属杆上的笔状测试工具，用笔尖的矿石棱角刻划被测物，根据是否留下划痕来判断被测物的硬度：若留下划痕，说明被测物硬度低于硬度笔，若划不动则说明被测物硬度高于硬度笔。并根据划痕面积和划痕崩边情况来表征抗划伤能力。具体的，莫氏硬度笔测试来表征抗划伤能力的测试方法为：通过自动铅笔硬度计，以45°角固定莫氏硬度笔，在预定载荷下，以64mm/min的速率移动玻璃放置台来进行，所述预定载荷为固定重量的砝码。莫氏硬度笔分为十个硬度等级，十种矿物的莫氏硬度级依次为：10金刚石，9刚玉，8黄玉，7石英，6长石，5磷灰石，4萤石，3方解石，2石膏，1滑石；为了更好的模拟生活中的场景，智能手机在应用中产生划伤主要是由生活中的细小灰尘及地面粗糙颗粒、水泥地面等引起的，其中最常见最硬的物质为二氧化硅颗粒，其硬度为7-8之间，故本发明采用硬度等级为8的莫氏硬度笔。本发明通过硬度等级为8的莫氏硬度笔，逐渐增加预定载荷水平(0、50、100、150、200、250g，即为生活中常见手机的载荷，手机重量一般为150-200g)来刻划玻璃样品的表面，直到样品显示出不可接受的损伤。观察经莫氏硬度笔刻划的玻璃表面划痕宽度、面积大小及划痕崩边情况，用以表征强化玻璃抗划伤程度。

本发明所述划痕的面积的计算方法为：根据已知含划痕图片的分辨率，根据所述划痕对应的不规则图形部分的像素，计算出不规则图形划痕的面积。具体的，利用专业图像处理软件(如GIMP，GNU Image Manipulation Program等)获得划痕的面积，面积计算方式为：直方图查到的像素/分辨率的平方＝划痕的面积。为确保数据准确性，每个图片测三次求平均值。其中，分辨率指的是单位长度中的像素数量，单位长度可以为英寸，也可以为厘米。

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在200g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕的面积小于1.5mm

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在50g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，雾度不超过0.15。本发明的化学强化玻璃在有一定划痕后，对其光学性能的影响较小，不影响应用需求。

本发明中，雾度具有本领域的常规释义。雾度的测试方法：选取样品玻璃(玻璃厚度保持一致，均为0.7mm。所述玻璃平磨后表面粗糙度Ra均小于0.04μm)，每片玻璃正中间具有划痕，将带有划痕且擦拭干净的玻璃放置于柯尼卡美能达CM-3600A光学测试仪正中(使划痕处于测量区域正中间)，在透射率模式下测试光学性能，探究划痕对光学性能的影响。测试条件为：在透射率模式、不透明性/雾度指数模式下，测量区域为LAV(25.4mm)，D65光源，雾度：Haze(D1003-97)(A)、Haze(D1003-97)(C)，光谱波长范围为360nm至740nm。未被划伤的玻璃雾度值小于0.1。

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在200g载荷下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，雾度不超过0.40。本发明的化学强化玻璃在有一定划痕后，对其光学性能的影响较小，不影响应用需求。

本发明的化学强化玻璃，当通过自动铅笔硬度计，以45°角固定硬度等级为8的莫氏硬度笔，在不超过200g载荷(≤200g载荷)下，对所述化学强化玻璃的表面进行划刻，以形成长度为4.6mm的划痕时，划痕不产生崩边现象或划痕产生崩边的面积不超过划痕总面积的5％。

本发明的发明人发现，表面抗划伤性能与表面CS非常相关，为了保证高表面CS，在本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃还要求满足：0＜DOL_1≤0.014t，更优选0＜DOL_1≤0.010t，其中，t为所述化学强化玻璃的厚度(基材玻璃的厚度与该基材玻璃化学强化制得的化学强化玻璃的厚度相比，差异非常小，可以忽略不计)，DOL_1为所述化学强化玻璃任一表面经钠钾交换形成的压缩应力层的深度。比如，当所述化学强化玻璃的厚度为0.7mm时，DOL_1≤9.8μm，优选≤7μm。该优选方案下，DOL_1较为适宜，能够形成具有高表面CS的压缩应力层，从而提升化学强化玻璃的抗划伤性能。

本发明的发明人发现，表面CS是钾-钠交换所产生的，钾-钠离子交换较高的体积差使玻璃表面获得高表面压缩应力，随着交换时间的延长，钾离子不断进入内部使DOL_1增加，且在应力松弛的作用下，表面CS逐渐降低；表现为DOL_1增加，表面CS却下降，因此控制DOL_1有利于保证表面CS处于较高水平。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃还满足：0.14t≤DOL_0≤0.25t，更优选0.14t≤DOL_0≤0.19t，其中，t为所述化学强化玻璃的厚度，DOL_0指压缩应力层深度，单位为μm。该优选方案下，DOL_0适宜，具有优异的抗跌落性能，还可以有效的降低划伤带来的崩边情况，降低崩边的宽度，从而降低划痕面积，降低对雾度的影响。

一般地，t的单位为mm。本申请所述的化学强化玻璃的厚度没有特别限制。例如应用在触摸显示装置的电子设备，厚度可以为0.4-1.5mm，例如可以为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm或上述任意两个数值作为端点形成的范围。

本发明优选地，所述化学强化玻璃的维氏硬度≥650kgf/mm

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃的分叉阈值为40000MPa/mm-60000MPa/mm。所述化学强化玻璃的分叉阈值例如可以为40000、41000、42000、43000、44000、45000、46000、47000、50000、52000、55000、57000、60000MPa/mm等中的任一值以及相邻值之间的任一值。

优选地，CT_LD≤1.10×分叉阈值。该优选方案下，深层应力适宜，内部张应力控制适宜，有助于有效避免内部张应力与划伤的破坏力产生作用，从而有效降低划伤过程中产生崩边的几率，从而也显著降低了划痕面积，抗划伤性能得以显著提升。在手机盖板等应用领域中，基材玻璃化学强化后，CT_LD值越高，其抗跌落强度越强，但是，随着CT_LD值的增高，其与玻璃分叉阈值的差值会逐渐变大，当二者的差值超过一定限度后，玻璃破碎产生大碎片的概率就会变小，反而会产生大量小碎片，导致触控失效、显示失效，而且小碎片过多，易发生飞溅，造成人身损伤。本申请通过控制CT_LD值不超过分叉阈值的1.10倍，能够确保所得化学强化玻璃在碎裂后可以保持较大碎片，还能继续使用，不会立即失效。

更优选地，0.5×分叉阈值＜CT_LD≤1.10×分叉阈值。

在本发明的一些优选实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成包括：SiO

更优选地，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成包括：SiO

在本发明的上述优选张力层特定组成的方案中，能够使得化学强化玻璃具有前述特定的应力结构，从而更利于其抗划伤性能的提升。

所述化学强化玻璃张应力层的组成中还可以包括或不包括其他元素氧化物，只要利于提升抗划伤性能即可；其他元素氧化物例如K、Zn、Zr、B、P、Sr的氧化物中至少一种。

在本发明的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成中还包括：ZnO的含量为0-1％。

在本发明的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成中还包括：ZrO

在本发明的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成中还包括：B

在本发明的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成中还包括：P

在本发明的一些实施方式中，以氧化物的摩尔百分比计，所述化学强化玻璃张应力层的组成中还包括：SrO的含量为0-3％。

根据本发明的一些优选实施方式，所述化学强化玻璃中不含有K

本发明中，各组成元素的作用如下：

Si

Al

Mg

Li

Na

但钠、锂等碱金属成分过多会破坏玻璃中硅氧键，破坏网络结构，降低本征强度，所以一般地，碱金属氧化物总量不超过17.0mol％，即Li

La

Y

Sr

B

P

Zr

Zn

进一步优选地，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：

以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，并且基于下式计算出G的值，G≥1250，

G＝SiO

更优选地，G大于1250。该优选方案下，所述化学强化玻璃具有很高的本征强度，更利于提升抗划伤性能。

本发明所述G例如可以为1280、1300、1320、1350、1360、1370、1380、1400、1430、1450、1470、1500、1550、1600中的任一值或相邻点值之间的任一值。

进一步优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：Na

进一步优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：Li

在一些优选实施方式中，1＜Li

进一步优选地，所述化学强化玻璃张应力层的组成满足：

以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，并且基于下式计算出M的值，M≥12，

M＝Li

本发明所述M例如可以为12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40等中的任一值或相邻点值之间的任一值。

在一些优选实施方式中，12≤M≤35。

本发明所述化学强化玻璃可以适用于电子设备的盖板保护领域，如智能手机、智能穿戴(如智能手环、智能手表、智能眼镜)等，以及极端环境下的耐压设备显示保护，也适用于汽车领域，如车载显示设备保护等。

第二方面，一种用于制备第一方面所述化学强化玻璃的基材玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成包括：SiO

且以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述基材玻璃的组成满足以下条件：

基于下式计算出G的值，G≥1250，

G＝SiO

Na

本发明通过使上述基材玻璃具有特定的成分组成，能够使得其经离子交换后，具有很高的表层压应力，从而具有优良的表面抗划伤性能。

优选情况下，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成包括：SiO

优选情况下，以氧化物的摩尔百分比计，所述基材玻璃的组成还包括：ZrO

优选地，以氧化物的摩尔百分比表示的含量计，所述基材玻璃的组成还满足以下条件：

Li

基于下式计算出M的值，M≥12，

M＝Li

优选地，所述基材玻璃的杨氏模量大于85GPa，更优选为90GPa-110GPa。

优选地，所述基材玻璃的维氏硬度≥620kgf/mm

优选地，所述基材玻璃的分叉阈值为40000MPa/mm-60000MPa/mm。

本发明对前面所述化学强化玻璃的制备方法可选范围较宽，只要能够满足上述应力结构特征等所需条件，即可保证化学强化玻璃具有优异的抗划伤性能和耐磨性。

根据本发明优选地，还提供一种所述化学强化玻璃的制备方法，其包括：对所述基材玻璃进行离子交换。

本发明对于所述基材玻璃的制备方法没有任何限制，本领域技术人员可以根据现有技术进行制备，在此不再赘述。

所述离子交换的过程包括：先在含钠熔盐中进行一次离子交换，然后在含钾熔盐中进行二次离子交换。

其中，所述含钠熔盐中含有10wt％-100wt％的钠盐，所述含钾熔盐中含有95％-100wt％的钾盐。

应当理解的是，本发明所述含钠熔盐、含钾熔盐均由钠盐和钾盐组成。优选地，所述钠盐选自硝酸钠、硫酸钠、碳酸钠中的至少一种，优选为硝酸钠。优选地，所述钾盐选自硝酸钾、硫酸钾、碳酸钾中的至少一种，优选为硝酸钾。

优选地，所述一次离子交换的条件包括：温度为400-480℃，优选为430-450℃，时间为1-10h，优选为4-6h。

优选地，所述二次离子交换的条件包括：温度为400-480℃，优选为430-450℃，时间为0.5-5h，优选为1-3h。

第三方面，本发明提供一种玻璃器件，其中，所述玻璃器件由第一方面所述的化学强化玻璃或第二方面所述的基材玻璃制得。

第四方面，本发明提供一种电子设备，它包括覆盖件，所述覆盖件包括第一方面所述的化学强化玻璃。

本发明所述电子设备包括但不限于手机、显示器、平板电脑、电子手表、智能穿戴(如智能手环、智能手表、智能眼镜等)、车载、航载、电视中的至少一种。

下面结合具体实施例对本发明详细阐述。

实施例1

化学强化玻璃的制备方法方法如下：

按照表1的基材玻璃原料配比，制备基材玻璃。

具体地，按配方取上述各原材料，总质量为1600g，加入0.4wt％的澄清剂氯化钠(6.4gNaCl)，充分混合，得到混合物。

将混合物放入铂金坩埚中，在高温熔炼炉加热至1650℃融化10h，然后倒入成型磨具中冷却成型，冷却至800℃后，放入退火炉中，于560℃进行退火2000min；然后300min降温至500℃，保温300min，300min降温至400℃，保温300min，300min降温至300℃，保温300min，实现梯度缓慢降温；之后随炉冷却至室温，得到玻璃砖；将得到的玻璃砖进行整形并使用多线切割机进行切割，得到长宽厚为50mm×50mm×0.7mm(规格尺寸)的玻璃片，厚度为0.7mm；再进行精密机械加工(CNC)、减薄、抛光，得到待化学强化的基材玻璃样品。基材玻璃的厚度与该基材玻璃化学强化制得的化学强化玻璃的厚度相比，差异非常小，可以忽略不计。

测试基材玻璃样品的维氏硬度、杨氏模量、断裂韧性、CT_LD

将上述基材玻璃样品在纯钠盐盐浴中进行第一步强化，第一步强化后的玻璃在纯钾盐盐浴中进行第二步强化，从而得到化学强化玻璃。其中，第一步强化的条件(温度和时间)，第二步强化的条件(温度和时间)分别如表1所示。测试玻璃强化后的维氏硬度、表面CS、DOL_1、DOL_0、CT_LD，以及计算的(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3的值，结果如表1所示。

对比例1-对比例7

按照实施例1进行，不同的是，采用表1中的组成和强化工艺参数，其他同实施例1。并进行相应的性能测试，结果数据如表1和表3、表4所示。

实施例2-实施例7

按照实施例1进行，不同的是，采用表2中的组成和强化工艺参数，其他同实施例1。并进行相应的性能测试，结果如表2和表3、表4所示。

测试例

以实施例1-3和对比例1-7所得的化学强化玻璃为例，分别进行不同砝码重量条件下的划痕面积和光学雾度的测试(测试方法如上述具体实施方式中所述)，结果数据如表3所示，对比例1-7的划痕图片分别如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示；实施例1、实施例2、实施例3的划痕图片分别如图8、图9、图10所示。

并对相邻的砝码重量对应的划痕面积增量与雾度增量的比值进行计算，结果如表4所示，划痕面积增量与雾度增量比值整体呈现下降趋势。其中，在相应增量对应的砝码重区间下的划痕面积增量的计算公式为：相邻较重砝码(如50g)下的划痕面积-较轻砝码(如0g)下的划痕面积；同理，雾度增量的计算公式为：相邻较重砝码(如50g)下的雾度-较轻砝码(如0g)下的雾度；从而计算得到其比值。

表1

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其中，

G＝SiO

M＝Li

表2

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表3

表4

从表1-表2和表3可以看出，同时满足：表面CS≥900MPa，(表面CS/1000)×0.7+(CT_LD/40000)×0.3＞1.00，杨氏模量＞85GPa的本发明实施例方案，其在50g载荷下，划痕的面积小于0.6mm

而且，满足本发明特定组成，且组分含量满足一定关系(例如M、G的公式)的方案，能够使得化学强化玻璃能够具有前述三个应力结构特征，从而具有优异的抗划伤性能。

从表3及其图1-图10可以看出，相比于对比例方案，本发明的实施例方案的崩边情况明显降低，且在不超过200g砝码载荷下，划痕不产生崩边现象或划痕产生崩边的面积不超过划痕总面积的5％。且，在玻璃发生明显崩边情况下，玻璃的雾度值明显增大。

从表4可以看出，划痕面积增量与雾度增量的比值整体呈现下降趋势。结合发明人的研究，随着砝码载荷增加，产生崩边的可能性增大，导致划痕面积增大、雾度增加。而崩边对于雾度的影响大于对划痕面积的影响，所以划痕面积增量与雾度增量的比值呈现减小趋势。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。