TWI671272B - 化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃用玻璃組成物及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭露一種用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的玻璃組成物以及製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法。化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃是適合使用作為觸控顯示器、太陽能電池覆蓋玻璃及積層安全玻璃用的高強度覆蓋玻璃。
Description
本發明有關於化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃用的玻璃組成物、用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法，以及化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的應用及用途。
化學強化玻璃通常明顯地比退火玻璃更強硬，這是由於用於製造玻璃的玻璃組成物及化學強化過程所致。這樣的化學強化過程可用於強化所有大小及形狀的玻璃，而不會產生光學畸變，其能夠製造不會熱回火的輕薄、短小及複雜形狀的玻璃樣品。這些性質已使化學強化玻璃(更特別是化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃)有普遍及廣泛使用的選擇，以用於消費性移動電子裝置，例如，智慧型手機、平板電腦及文字編譯器。
化學強化過程通常包括離子交換過程。在這樣的離子交換過程中，玻璃被放置在包含比存在於玻璃中的離子更大離子半徑的離子的加熱溶液中，使得存在於玻璃中的較小離子被加熱溶液中的較大離子置換。通常，在加熱溶液中的鉀離子置換存在於玻璃中較小的鈉離子。在離子交換過程之後，表面壓縮應力(「CS」)層在玻璃表面上形成。表面壓縮應力層的壓縮應力是由於在具有較大離子半徑的鹼金屬離子的化學強化期間的取代所引起。表面壓縮應力層的深度一般是指CS層深(depth of layer，「DOL」)。中央張力區域(「CT」)也是於相同的時間在玻璃兩側上的CS層之間形成。壓縮應力與層深的比值(以CS/DOL表示)是與這樣的化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的強度及薄度直接相關。
化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃通常是由浮動法或溢流熔融下引法而製造。傳統產品的CS/DOL比值(例如，可購自Corning公司的Gorilla® Glass 2及Gorilla® Glass 3；可購自Asahi玻璃公司的Dragontrail®；以及可購自Schott公司的Xensation®)一般具有小於30的CS/DOL比值。這暗示為了獲得較高表面壓縮應力以用於這樣的傳統產品，就必須增加表面壓縮應力層的深度。然而，增加表面壓縮應力層的深度並非實用的解決方案，因為它導致了玻璃厚度的增加。
此外，較長的離子交換過程一般是需要的，以增加表面壓縮應力層的深度。此外，表面壓縮應力層的深度愈大，就愈難處理玻璃。特別地，為了將玻璃切割成具有平滑的邊緣且無缺口，玻璃切割機器的劃線刀輪必須穿過玻璃至超過表面壓縮應力層的深度。明顯地，隨著表面壓縮應力層的深度增加，將會愈來愈難切割玻璃。
隨著電子移動裝置市場持續需要愈來愈薄的覆蓋玻璃，表面壓縮應力層的深度也必須伴隨地減少。為了製造具有適合性質的可行覆蓋玻璃，具有增加的CS/DOL比值但沒有增加DOL的化學強化玻璃是有需要的。
在幾個例示具體實施例中，本發明提供一種離子可交換的玻璃組成物，用於製造具有表面壓縮應力層的化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，該表面壓縮應力層具有高壓縮應力(CS)及低層深(DOL)，其因此具有增加的CS/DOL比值。高壓縮應力(CS)連同低層深(DOL)是透過化學強化過程而獲得，其中在玻璃表面上的鈉離子被較大的鉀離子取代。低DOL有利於玻璃加工，因為增加了劃線過程的產率。而且，具有高壓縮應力的玻璃表面會產生較強的玻璃，該玻璃可禁得起增加的外部壓緊力。
在幾個例示具體實施例中，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括：從約60.0至約70.0莫耳百分比(mol%)的二氧化矽(SiO2)，從約6.0至約12.0mol%的氧化鋁(Al2O3)，至少約10.5mol%的氧化鈉(Na2O)，從約0至約5.0mol%的三氧化硼(B2O3)，從約0至約0.4mol%的氧化鉀(K2O)，至少約8.0mol%的氧化鎂(MgO)，從約0至約6.0mol%的氧化鋅(ZnO)，以及從約0至約2.0mol%的Li2O，其中13.0mol%是<Li2O+Na2O+K2O。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約60.0至約70.0mol%的二氧化矽(SiO2)。二氧化矽是鹼鋁矽酸鹽玻璃組成物的最大單一成分，並且形成玻璃的基質。二氧化矽也當做玻璃的結構協調物，並且貢獻玻璃的可成形性、堅硬度及化學耐久性。在濃度高於70.0mol%時，二氧化矽提高了玻璃組成物的熔化溫度，使得熔融的玻璃變得非常難以操作，這可導致困難的成形。在濃度低於60.0mol%時，二氧化矽不利地傾向於造成玻璃的液相溫度實質地增加(特別是在具有高濃度的氧化鈉或氧化鎂的玻璃組成物)，並且也傾向造成玻璃的反玻璃化。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約6.0至約12.0mol%的氧化鋁(Al2O3)。在約6.0至約12.0mol%的濃度時，氧化鋁增強了化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的強度，並且促進在玻璃表面中的鈉離子及離子交換溶液中的鉀離子之間的離子交換。在氧化鋁的濃
度高於15.0mol%時，玻璃的黏度變得過高，並且傾向使玻璃反玻化，而且液相溫度變得太高以致於無法進行連續片材形成過程。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括至少約10.5mol%的氧化鈉(Na2O)。在幾個例示具體實施例中，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約10.5至約20.0mol%的氧化鈉。在幾個例示具體實施例中，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約14.0至約20.0mol%的氧化鈉。鹼金屬氧化物當做協助達到低液相溫度及低熔化溫度。在鈉的例子中，Na2O是用於能夠成功的離子交換。為了容許充分的離子交換以製造實質上增強的玻璃強度，將氧化鈉以上述所列濃度納入組成物中。而且，為了增加在鈉離子及鉀離子之間的離子交換的可能性，根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約0至約0.4mol%的氧化鉀(K2O)。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約0至約2.0mol%的氧化鋰(Li2O)。根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括組合的總體大於13.0mol%的氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)及氧化鉀(K2O)。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約0至約5.0mol%的三氧化硼(B2O3)。三氧化硼當做助熔劑及玻璃協調物。而且，玻璃熔化溫度傾向隨著三氧化硼的濃度增加而降低，然而，在鈉及鉀離子之間的離子交換方向是受到三氧化硼的濃度增加而負面地影響。因此，隨著增加的三氧化硼濃度而在玻璃的可熔性及玻璃的離子可交換性之間取捨。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括至少8.0mol%的氧化鎂(MgO)。在幾個例示具體實施例中，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約8.0至約12.0mol%的氧化鎂。在至少8.0mol%的氧化鎂(MgO)的濃度時，壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值會引人注目地增加。相較於其他的鹼金屬氧化物，例如氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)及氧化鋇(BaO)，氧化鎂咸信也會增加玻璃的強度並且降低玻璃的比重。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括氧化鈉(Na2O)及氧化鎂(MgO)的組合總體含量從約22.4至約24.3mol%。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括氧化鈉(Na2O)及氧化鎂(MgO)的組合總體含量與二氧化矽(SiO2)及氧化鋁(Al2O3)的組合總體含量的比值從約0.29至約0.33。
根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約0至約6.0mol%的氧化鋅(ZnO)。根據幾個例示具體實施例，用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物包括從約1.0至約2.5mol%的氧化鋅。氧化鋅及氧化鎂(MgO)增強了離子交換速率，特別是相較於其他二價離子氧化物，例如氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)及氧化鋇(BaO)。
根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物的例示具體實施例，該玻璃具有至少約900℃的液相溫度(第一次觀察到結晶的溫度)。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物的例示具體實施例，該玻璃具有至少約950℃的液相溫度。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物的例示具體實
施例，該玻璃具有至少約1000℃的液相溫度。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物的例示具體實施例，該玻璃具有高達約1100℃的液相溫度。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物的例示具體實施例，該玻璃具有從約900℃至約1100℃的液相溫度。
根據幾個例示具體實施例，本發明提供一種用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法。根據幾個例示具體實施例，該方法包括：混合及熔化成分以形成均質玻璃熔體，使用下引法、漂浮法及其組合來成形玻璃；將玻璃退火；以及通過離子交換而化學地強化該玻璃。
根據幾個例示具體實施例，化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的製造可利用傳統的下引法進行，其為在此技藝中具有通常知識者所熟知的，並且其通常包括直接或間接加熱的貴金屬系統，該貴金屬系統由均質化裝置、以細微化作用而降低氣泡含量的裝置(精磨機)、用於冷卻及熱均質化作用的裝置、分散裝置及其他裝置所組成。漂浮法包括使熔融的玻璃漂浮在熔融的金屬(通常是錫)床上，產生非常平坦並具有均勻厚度的玻璃。
根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子可交換的玻璃組成物在約1650℃被熔化多達約12小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子可交換的玻璃組成物在約1650℃被熔化多達約6小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子可交換的玻璃組成物在約1650℃被熔化多達約4小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子可交換的玻璃組成物在約1650℃被熔化多達約2小時。
根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子可交換的玻璃組成物在約0.5℃/小時的速率退火，直到玻璃達到室溫(或約21℃)為止。
根據幾個例示具體實施例，用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的離子可交換的玻璃組成物是根據傳統的離子交換條件而被化學地強化。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子交換過程在熔融的鹽浴中發生。在幾個例示具體實施例中，熔融的鹽是硝酸鉀(KNO3)。
根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示的具體實施例，離子交換處理在從約390℃至約450℃的溫度範圍發生。
根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子交換處理進行多達約8小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子交換處理進行多達約4小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子交換處理進行多達約2小時。根據幾個用於製造上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的方法的例示具體實施例，離子交換處理進行約2小時至約8小時。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有至少約500MPa的壓縮應力的表面壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有至少約800MPa的壓縮應力的表面壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有至少約1100MPa的壓縮應力的表面壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有多達約1350MPa的壓縮應力的表面壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有從約500MPa至約1350MPa的壓縮應力的表面壓縮應力層。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有至少約18.5μm的深度的壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有至少約22.0μm的深度的壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有擁有多達約35.0μm的深度的壓縮應力層。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示的具體實施例，該玻璃具有擁有從約18.5μm至約35.0μm的深度的壓縮應力層。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有至少約26的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有至少約30的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有多達約70的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有從約26至約70的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有從約30至約70的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有從約35至約70的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有從約40至約70的壓縮應力與壓縮應力層的深度的比值。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有從約0.3至約2.0mm的厚度。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃具有多達約2.6g/cm3的密度，以及範圍從約86.0至約99.0的線性膨脹係數α 25-300 10-7/℃。
根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃可使用作為在例如太陽能電池板、冰箱門及其他家用產品的應用中的保護玻璃。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃可使用作為電視的保護玻璃、作為自動提款機及其他電子產品的安全玻璃。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃可使用作為消費性移動電子裝置(例如，智慧型手機、平板電腦及文字編譯器)的覆蓋玻璃。根據幾個上述化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃的例示具體實施例，該玻璃因為其高強度而可使用作為觸控螢幕或觸控面板。
以下的實施例是上述組成物及方法的例示。
實施例：
一種包括下表1所示成分的離子可交換的玻璃組成物，製備如下：
將表2所示的批次材料秤重並混合，再加到2公升的塑膠容器。所使用的批次材料具有化學試劑級的品質。
砂的顆粒大小是介於0.045至0.25mm之間。將滾筒用於混合原料，以製造均質的批次並使軟性結塊崩散。將混合的批次從塑膠容器轉移至800ml的鉑-銠合金坩鍋以用於玻璃熔化。將鉑-銠坩鍋置於氧化鋁襯墊中，並且裝載於配置MoSi加熱元件高溫熔爐，在900℃的溫度操作。將熔爐的溫度逐漸增加至1650℃，並將具有其襯墊的鉑-銠坩鍋維持在這個溫度4小時。然後玻璃樣品是通過將熔融的批次材料從鉑-銠坩鍋倒入不銹鋼盤而形成，以形成玻璃餅。在玻璃餅還是熱的同時，將它轉移至一回火器，並且在620℃的溫度維持2小時，然後以0.5℃/min的速率冷卻至室溫(21℃)。
接著將玻璃樣品通過放置在熔融的鹽浴槽中而被化學地強化，其中在玻璃中的組成份鈉離子與外部供應的鉀離子在420℃的溫度(低於玻璃的應變點)交換4小時。通過這個方法，玻璃樣品通過離子交換而被強化，以在經處理的表面產生壓縮應力層。
在玻璃表面的壓縮應力及壓縮應力層的深度(根據雙折射)的量測是利用偏光顯微鏡(Berek補償器)在玻璃的切面上測量。玻璃表面的壓縮應力從所量測的雙重折射且假設0.26(nm*cm/N)的應力-光學常數(Scholze,H.,Nature,Structure and Properties,Springer-Verlag,1988,p.260)而計算。
在上述表1中所示的組成物的結果顯示在以下表3中被指定為「Ex.1」的欄位中。在表3中所示並且被指定為「Ex.2」至「Ex.12」的其他組成物是以類似於上述用於被指定為Ex.1的組成物的方式而製備。
列於表3中的符號的定義如下：●d：密度(g/ml)，其是以阿基米德法(ASTM C693)測量；●n D ：折射指數，其是通過折設法測量；●α：熱膨脹係數(CTE)，其為通過膨脹測定法測量的從25至300℃的線性尺寸改變量；●T10e2.5：通過高溫柱狀黏度測定法測量的在102.5泊的黏度處的溫度；
●Tw：在104泊的黏度處的玻璃工作溫度；●Tliq：第一結晶在梯度溫度熔爐內的船中被觀察到的液相溫度(ASTM C829-81)，一般而言測試是針對結晶作用的72小時；●Tsoft：通過纖維伸長法測量的在107.6泊的黏度處的玻璃軟化溫度；●Ta：通過纖維伸長法測量的在1013泊的黏度處的玻璃退火溫度；●Ts：通過纖維伸長法測量的在1014.5泊的黏度的玻璃應變溫度；●VH：維氏(Vicker's)硬度；●VHcs：在化學強化後的維氏硬度；●CS：壓縮應力(平面內應力，其傾向緊壓在表面中的原子)；●DOL：層深，其代表在低於最接近0應力平面的表面的壓縮應力層的深度；●CS/DOL：壓縮應力與層深的比值。
雖然本發明已在特定具體實施例的方面加以說明，但在此技藝中具有通常知識者將理解本發明可以不脫離所附申請專利範圍的精神及範疇內之修飾而實施。
任何空間上的參考，例如，「較上」、「較下」、「以上」、「以下」、「之間」、「底部」、「垂直」、「水平」、「角」、「向上」、「向下」、「側到側」、「左到右」、「左」、「右」、「右到左」、「上到下」、「下到上」、「頂部」、「底部」、「由下而上」、「由上而下」等，都僅是為了說明之目的，且不應限制上述結構的特定方向或位置。
本發明已以相關特定具體實施例而說明。對於在此技藝中具有通常知識者在僅閱讀本發明後是顯而易見的改良或修飾，視為是在本申請案的精神及範疇內。應理解的是，幾個修飾、改變及取代是隱含在上述的揭露中，以及在部分例子中，本發明的部分特徵將在沒有對應使用其他特徵下而使用。因此，適當地，所附的申請專利範圍應被廣泛地並以與本發明範疇一致的方式而解釋。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (43)
- 一種用於製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃之離子可交換的玻璃組成物，包括：從約60.0至約70.0mol%的SiO2，從約6.0至約12.0mol%的Al2O3，至少約10.5mol%的Na2O，從約0至約5.0mol%的B2O3，從約0至約0.4mol%的K2O，10.1mol%的MgO，從約2.4至約6.0mol%的ZnO，以及從約0至約2.0mol%的Li2O，其中Li2O、Na2O和K2O相加的含量13.0mol%或更多。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物包括從約10.5至約20.0mol%的Na2O。
- 如請求項2所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物包括從約14.0至約20.0mol%的Na2O。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中22.4mol%<Na2O+MgO<24.3mol%。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中Na2O和MgO相加的含量除以SiO2和Al2O3相加的含量為0.29至0.33。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物包括從約2.4至2.5mol%的ZnO。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約900℃的液相溫度。
- 如請求項7所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約950℃的液相溫度。
- 如請求項8所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約1000℃的液相溫度。
- 如請求項9所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有至少約1100℃的液相溫度。
- 如請求項1所述之離子可交換的玻璃組成物，其中該玻璃組成物具有從約900℃至約1100℃的液相溫度。
- 一種化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，係從一玻璃組成物而製得，該玻璃組成物包括：從約60.0至約70.0mol%的SiO2，從約6.0至約12.0mol%的Al2O3，至少約10.5mol%的Na2O，從約0至約5.0mol%的B2O3，從約0至約0.4mol%的K2O，10.1mol%的MgO，以及從約2.4至約6.0mol%的ZnO，以及從約0至約2.0mol%的Li2O，其中Li2O、Na2O和K2O相加的含量是13.0mol%或更多；其中該玻璃組成物是被離子交換的，以及具有一表面壓縮應力層；其中該表面壓縮應力層具有一壓縮應力及一深度；以及其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是至少約26MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該玻璃組成物包括：從約14.0至約20.0mol%的Na2O。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約500MPa的壓縮應力。
- 如請求項14所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約800MPa的壓縮應力。
- 如請求項15所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約1100MPa的壓縮應力。
- 如請求項16所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有至少約1350MPa的壓縮應力。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層具有從約500MPa至約1350MPa的壓縮應力。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的深度是至少約18.5μm。
- 如請求項19所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的深度是至少約22.0μm。
- 如請求項20所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的深度是至少約35.0μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的深度是從約18.5μm至約35.0μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是至少約30MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是約26至約70MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是約30至約70MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是約35至約70MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該表面壓縮應力層的壓縮應力與該表面壓縮應力層的深度之比值是約40至約70MPa/μm。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該玻璃具有從約0.3至約2.0mm的厚度。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該玻璃具有多達約2.6g/cm3的密度。
- 如請求項12所述之化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃，其中該玻璃具有從25至300℃的一溫度所測量的約86.0至約99.0×10-7/℃的線性膨脹係數。
- 一種製造化學強化鹼鋁矽酸鹽玻璃之方法，包括：混合及熔化玻璃原料成分以形成一均質玻璃熔體，包括：從約60.0至約70.0mol%的SiO2，從約6.0至約12.0mol%的Al2O3，至少約10.5mol%的Na2O，從約0至約5.0mol%的B2O3，從約0至約0.4mol%的K2O，10.1mol%的MgO，從約2.4至約6.0mol%的ZnO，以及從約0至約2.0mol%的Li2O，其中Li2O、Na2O和K2O相加的含量是13.0mol%或更多；使用選自下引法、浮動法及其組合之方法而使玻璃成形；將玻璃回火；以及藉由離子交換而化學強化該玻璃。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃原料成分係在約1650℃的溫度熔化多達約12小時。
- 如請求項32所述之方法，其中該玻璃原料成分係在約1650℃的溫度熔化多達約6小時。
- 如請求項33所述之方法，其中該玻璃原料成分係在約1650℃的溫度熔化多達約4小時。
- 如請求項34所述之方法，其中該玻璃原料成分係在約1650℃的溫度熔化多達約2小時。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃是以約0.5℃/小時的速率回火。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃是在熔融的鹽浴中藉由離子交換而化學強化。
- 如請求項37所述之方法，其中該熔融的鹽是KNO3。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃是在從約390℃至約450℃的溫度藉由離子交換而化學強化。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃藉由離子交換多達約8小時而化學強化。
- 如請求項40所述之方法，其中該玻璃藉由離子交換多達約4小時而化學強化。
- 如請求項41所述之方法，其中該玻璃藉由離子交換多達約2小時而化學強化。
- 如請求項31所述之方法，其中該玻璃藉由離子交換約2小時至約8小時而化學強化。
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