ХИМИЧЕСКИ УПРОЧНЕННОЕ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2024 года по МПК C03C21/00 C03C10/04 C03C10/14 C03C3/83 

Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Китая № 202110774451.0, поданной в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая 8 июля 2021 г. и озаглавленной «ХИМИЧЕСКИ УПРОЧНЕННОЕ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ», которая включена в настоящий документ в качестве ссылки в целом.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Эта заявка относится к области технологий производства стеклянных изделий и, в частности, относится к химически упрочненному микрокристаллическому стеклу, способу его получения и применению.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Стекло широко используется в повседневной жизни благодаря своим характеристикам, таким как прозрачность и устойчивость к высоким температурам. Например, стекло широко используется в области защиты устройств, в области декораций и других областях. Однако стекло также имеет некоторые недостатки, такие как слабая ударопрочность и хрупкость, что ограничивает применение стекла в некоторых областях.

С популяризацией электронных изделий к стеклянным материалам предъявляются все более высокие требования. Например, большинство материалов для защиты экрана современных смартфонов представляют собой химически упрочненное стекло. Кроме того, с развитием электронных продуктов материалы задней крышки электронных продуктов постепенно заменяются стеклом и другими материалами.

В настоящее время материал покровного (защитного) стекла в промышленности разрабатывается от первично упрочненного алюмосиликатного стекла до вторично упрочненного литиево-алюмосиликатного стекла. С увеличением степени химического упрочнения эффективно улучшается стойкость покрытия к разрушению на неровной поверхности. С 2016 по 2021 год одним из направлений развития вторично упрочненного стекла в промышленности было развитие в направлении увеличения глубинных напряжений, чтобы добиться постоянного улучшения результатов испытаний при падении на наждачную бумагу с зернистостью.

Однако при фактическом применении у материалов покровного стекла и другого алюмосиликатного стекла в промышленности обнаруживаются следующие недостатки:

В корпусе из вторично упрочненного стекла используется литий-алюмосиликатное стекло, а модуль Юнга литий-алюмосиликатного стекла обычно составляет около 80 ГПа. Дальнейшее улучшение интенсивности напряжений литий-алюмосиликатного стекла ограничено способностью подложки накапливать сжимающие напряжения. Чрезмерное сжимающее напряжение приводит к высокому внутреннему растягивающему напряжению. Если растягивающее напряжение слишком велико, отколовшийся осколок стекла слишком мал (менее 3 мм) или покровное стекло самопроизвольно взрывается. Таким образом, улучшение механической прочности вторично упрочненного стекла ограничено ограничением интенсивности напряжения, вызванного силой сжатия корпуса, а улучшение сопротивления падению относительно ограничено.

С 2020 года в индустрии покровного стекла внедряется микрокристаллическое стекло в качестве нового направления развития покровного стекла. Нанокристалл внутри микрокристаллического стекла может противостоять трещинам и проколам, а сжимающее напряжение, создаваемое обменом ионами, может препятствовать распространению трещин. Эти две функции могут повысить устойчивость покровного стекла к падению (механизм показан на фиг. 1). Таким образом, сопротивление падению на неровную поверхность у микрокристаллического стекла значительно выше, чем у вторично упрочненного стекла.

Например, основной кристаллической фазой типа раскрытого микрокристаллического стекла является петалит и дисиликат лития. Li₂O необходимо активно вводить в упрочняющую кипящую воду микрокристаллического стекла для регулирования концентрации натриевой соли на поверхности, чтобы уменьшить степень осаждения натриевой соли при температуре 85°C и влажности 85%. Эта структура кристаллической фазы обеспечивает увеличение интенсивности за счет двух обменов: обмена K/Na и обмена Na/Li. Однако исследования показали, что микрокристаллическое стекло характеризуется необходимостью относительно высокой кристалличности (более или равной 85 мас. %), чтобы обеспечить превосходные оптические характеристики (коэффициент пропускания более или равный 89,5%, абсолютное значение хроматической аберрации b меньше, чем или равно 0,5, а матовость меньше или равно 0,15%) исходного материала. Однако в процессе 3D горячей гибки кристаллическая фаза этого типа микрокристаллического стекла чувствительна к нагреву, и, следовательно, оптические характеристики ухудшаются. Кроме того, обмен ионами микрокристаллического стекла зависит от кристаллической фазы и требует более длинного пути обмена. Следовательно, трудно получить относительно высокое сжимающее напряжение с помощью химического упрочнения, а улучшение устойчивости к падению все еще неудовлетворительно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть недостатки традиционной технологии и предложить химически упрочненное микрокристаллическое стекло, способ его получения и применения, чтобы решить технические проблемы, связанные с напряжением сжатия существующего алюмосиликатного стекла при условии, что существующее химически упрочненное микрокристаллическое стекло трудно поддается дальнейшему увеличению, а устойчивость к падению неудовлетворительна.

Для реализации вышеуказанной цели в соответствии с одним аспектом вариантов осуществления изобретения предложено химически упрочненное микрокристаллическое стекло. В этом варианте осуществления изобретения, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет обменный слой Na/Li, а глубина Doc слоя сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла составляет от 0,15 до 0,22 t. Интенсивность сжимающих напряжений CS50 при глубине упрочнения 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла составляет от 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа. CS50 и Doc соответствуют следующим требованиям: CS50/(Doc - 50) составляет от 1,4 до 6 в единицах МПа/мкм; t - общая толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения имеет определенную глубину слоя сжимающего напряжения, определенную интенсивность сжимающего напряжения и зависимость между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает относительно высоким сжимающим напряжением и интенсивностью напряжения намного выше, чем у существующих алюмосиликатных стекол и микрокристаллического стекла, и, следовательно, может сопротивляться распространению трещин. Таким образом, в этом варианте изобретения стойкость химически упрочненного микрокристаллического стекла к разрушению на неровной поверхности значительно улучшена, а высота испытания на падение на неровную поверхность выше, чем у существующего алюмосиликатного стекла и микрокристаллического стекла.

Необязательно, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло сжимают металлическим сжимающим стержнем с круглой головкой диаметром 10 мм и раздавливают, средний размер самых длинных сторон осколков больше или равен 5 мм.

Необязательно, когда толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла составляет 0,6 мм, высота испытания на падение на наждачную бумагу с зернистостью больше или равна 1,5 м.

Необязательно, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло хранится в окружающей среде с температурой 85°C и влажностью 85% в течение 72 часов, на внешней поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла не осаждается натриевая соль.

Необязательно, когда толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла меньше, чем или равна 0,8 мм, средний коэффициент пропускания света при длине волны от 400 нм до 940 нм больше, чем или равен 89,5%, разница между точечным пропусканием на длине волны 550 нм и на длине волны 400 нм менее 1%, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равна 0,15%.

На основании того, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет глубину слоя сжимающего напряжения, интенсивность сжимающего напряжения и соотношение между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения, химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности, высокой устойчивостью к падению и хорошей устойчивостью к теплу и влажности. Кроме того, химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает хорошими оптическими характеристиками, такими как хорошее светопропускание.

Необязательно, основная кристаллическая фаза исходного микрокристаллического стекла, которая используется для формирования химически упрочненного микрокристаллического стекла, представляет собой либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, массовая доля содержащейся общей кристаллической фазы составляет от 35% до 75%, а общее содержание вторичной кристаллической фазы менее, чем 5%. За счет контроля типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы исходного микрокристаллического стекла обменный слой Na/Li, включенный в химически упрочненное микрокристаллическое стекло, может быть эффективно защищен от неблагоприятного воздействия Li, а диапазон CS50 можно эффективно контролировать, тем самым дополнительно повышая стойкость химически упрочненного микрокристаллического стекла к разрушению на неровной поверхности. Кроме того, могут быть улучшены ударопрочность и оптические характеристики, такие как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Кроме того, исходное микрокристаллическое стекло включает основную композицию и зародышеобразующий агент. Основной состав включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O и соответствует следующему: содержание SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ составляет 58-85 мол. %, а содержание Li₂O+Na₂O+K₂O составляет 10-32 мол. %. Зародышеобразователь включает TiO₂, P₂O₅ и ZrO₂ и соответствует следующему: содержание TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ составляет 2-8 мол.%. Эти компоненты исходного микрокристаллического стекла наделяют исходное микрокристаллическое стекло и химически упрочненное микрокристаллическое стекло вышеуказанным типом основной кристаллической фазы и содержанием каждой кристаллической фазы, чтобы улучшить стойкость к разрушению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла и улучшить оптические характеристики, такие как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Далее, стеклянную матрицу исходного микрокристаллического стекла готовят с использованием метода плавления и литья или метода каландрирования.

Далее, стеклянная матрица исходного микрокристаллического стекла подвергается термообработке в следующие два этапа:

этап термообработки 1: температура от 500°С до 600°С, время обработки от 0,1 ч до 10 ч; и

этап термообработки 2: температура от 640°С до 800°С, время обработки от 0,1 ч до 10 ч.

Двухступенчатую термообработку стеклянной матрицы исходного микрокристаллического стекла выполняют так, что сформированное исходное микрокристаллическое стекло получает требуемую основную кристаллическую фазу, а содержание основной кристаллической фазы и других вторичных кристаллических фаз можно регулировать, тем самым улучшая стойкость к разрушению на неровной поверхности и оптические характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Кроме того, модуль Юнга химически упрочненного микрокристаллического стекла больше или равен 95 ГПа. В зависимости от типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы исходного микрокристаллического стекла химически упрочненного микрокристаллического стекла, химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает высоким модулем Юнга, так что химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает более широкими возможностями для хранения, которые позволяют ему выдерживать большее сжимающее напряжение, обеспечивая условия для увеличения сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Необязательно, поверхностный слой химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно имеет обменный слой K/Na. Введение обменного слоя K/Na (слоя калия) дополнительно повышает ударопрочность химически упрочненного микрокристаллического стекла и помогает поддерживать сопротивление падению химически упрочненного микрокристаллического стекла на неровной поверхности.

Кроме того, толщина обменного слоя K/Na меньше или равна 3 мкм. Путем контроля толщины обменного слоя K/Na (слоя калия) ударопрочность и устойчивость к падению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла могут быть дополнительно улучшены. В зависимости от глубины слоя сжимающего напряжения, интенсивности сжимающего напряжения и соотношения между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения можно эффективно снизить требования к толщине обменного слоя K/Na.

Необязательно, химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой любое из химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2D-морфологией, химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2,5D-морфологией или химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией. Поскольку химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает вышеупомянутой превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и оптическими характеристиками, химически упрочненное микрокристаллическое стекло может представлять собой любое из химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2D-морфологией, химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2,5D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией. Это расширяет область применения химически упрочненного микрокристаллического стекла, повышает качество и стабильность работы соответствующих изделий.

Кроме того, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией и/или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,3, а матовость меньше или равна 0,14% для химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2D-морфологией и/или химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2,5D-морфологией.

Когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет превосходную стойкость к разрушению на неровной поверхности и превосходное светопропускание.

Кроме того, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, угол изгиба вдоль длинной стороны химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией составляет от 15° до 89°.

Кроме того, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равна 0,15% для химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией.

Как и химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D- морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло по-прежнему обладает превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и превосходным светопропусканием.

В соответствии с другим аспектом вариантов осуществления изобретения предложен способ получения химически упрочненного микрокристаллического стекла, согласно предыдущему варианту осуществления изобретения. Способ приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения включает следующую стадию:

в ванне, содержащей натриевую соль, осуществляют первичную химическую обработку для повышения упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла, которое должно пройти химическую обработку для повышения упрочняющей обработки, с образованием обменного слоя Na/Li.

В соответствии со способом приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла в изобретении, первичную химическую обработку для повышения упрочнения исходного микрокристаллического стекла выполняют в ванне, содержащей натриевую соль, так что обменный слой Na/Li формируется в поверхностном слое исходного микрокристаллического стекла. Кроме того, в вышеупомянутом воплощении изобретения, за счет управления первичным химическим упрочнением, химически упрочненное микрокристаллическое стекло, полученное путем химического упрочнения, может иметь глубину слоя сжимающего напряжения, диапазон интенсивности сжимающего напряжения CS50 и соотношение между химически упрочненным микрокристаллическим стеклом. Таким образом, приготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает относительно высоким сжимающим напряжением и значительно улучшенной интенсивностью напряжения, может сопротивляться распространению трещин и обладает отличной стойкостью к разрушению на неровной поверхности. Кроме того, в этом воплощении условия химического упрочнения для способа приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла легко контролировать, так что приготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет стабильные характеристики, высокую эффективность и сниженные затраты на подготовку.

Необязательно натрийсодержащая солевая ванна включает NaNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃, и в смеси солей NaNO₃ и KNO₃ содержание NaNO₃ больше или равно 50 мас. %.

Необязательно, при первичном химическом упрочнении температура составляет от 380°С до 450°С, а время упрочнения составляет от 0,5 до 6 часов.

За счет регулирования типа натрийсодержащей солевой ванны, содержания NaNO₃ и первичного химического упрочнения, эффект химической упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла улучшается, а глубина слоя напряжения сжатия и диапазон интенсивности сжимающего напряжения CS50 сформированного химически упрочненного микрокристаллического стекла оптимизированы, так что сжимающее напряжение химически упрочненного микрокристаллического стекла увеличивается, а сопротивление разрушению на неровной поверхности и характеристики светопропускания химически упрочненного микрокристаллического стекла улучшаются.

Необязательно, после первичной химической обработки для повышения ударопрочности способ дополнительно включает: проведение в ванне, содержащей калийную соль, вторичной химической обработки для повышения ударопрочности на химически упрочненном микрокристаллическом стекле, в котором сформирован обменный слой Na/Li, для образования обменного слоя K/Na. При дополнительном выполнении вторичного химического упрочнения на химически упрочненном микрокристаллическом стекле, полученном в результате первичной химической упрочняющей обработки, в поверхностном слое формованного химически упрочненного микрокристаллического стекла формируется обменный слой K/Na, так что ударопрочность и устойчивость к падению стойкость химически упрочненного микрокристаллического стекла к неровной поверхности дополнительно улучшается.

Кроме того, калийсодержащая солевая ванна включает KNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃, и в смеси солей NaNO₃ и KNO₃ содержание KNO₃ больше или равно 80 мас. %.

Кроме того, при вторичном химическом упрочнении температура составляет от 380°C до 450°C, а время упрочнения составляет от 0,2 часа до 1 часа.

Посредством контроля типа калийсодержащей солевой ванны, содержания KNO₃ и вторичной химической обработки для повышения ударной прочности, эффект вторичной химической обработки для повышения ударопрочности улучшается, а ударопрочность и устойчивость к падению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно улучшаются.

Необязательно, перед выполнением в ванне, содержащей натриевую соль, первичной химической упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла, которое должно быть подвергнуто химической упрочняющей обработке, способ дополнительно включает стадию следующей обработки горячей гибкой исходного микрокристаллического стекла:

Горячую гибку исходного микрокристаллического стекла проводят при температуре от 650°С до 750°С для формирования исходного 3D микрокристаллического стекла. Время для каждой рабочей станции горячей гибки составляет от 30 до 120 с, а давление для обработки горячей гибки составляет от 0,1 МПа до 0,9 МПа.

Исходное 3D-микрокристаллическое стекло формируют путем выполнения горячей гибки исходного микрокристаллического стекла, так что после первичной химической упрочняющей обработки или последующей вторичной химической упрочняющей обработки можно сформировать химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, и гарантируется, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией обладает высоким сжимающим напряжением, отличной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и отличными характеристиками светопропускания.

В соответствии с другим аспектом вариантов осуществления изобретения предложено электронное устройство. Электронное устройство в этом варианте осуществления изобретения включает стеклянный компонент, и стеклянный компонент представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло согласно предшествующему варианту осуществления изобретения или химически упрочненное микрокристаллическое стекло, полученное с использованием способа приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла согласно предыдущему варианту осуществления изобретения. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения обладает вышеупомянутой превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и оптическими характеристиками или, кроме того, имеет превосходную ударопрочность. Таким образом, стеклянный компонент обладает отличной устойчивостью к падениям и ударам, а также высокой прочностью. Таким образом, электронное устройство в этом варианте осуществления изобретения обладает превосходной устойчивостью к падениям и ударам, а также ударопрочностью, а качество и стабильность рабочих характеристик электронного устройства являются высокими.

Кроме того, стеклянный компонент включает по меньшей мере одно из следующего: защитный слой дисплея, защитное покрытие или защитный экран. Стеклянный компонент имеет хорошее светопропускание, надежную защиту, устойчивость к падениям и ударам, а также обладает высокой прочностью, хорошими характеристиками дисплея и стабильностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение механизма сопротивления разрушению кристаллического стекла;

Фиг. 2 представляет собой диаграмму кривых напряжения существующего первично упрочненного алюмосиликатного стекла, существующего вторично упрочненного литий-алюмосиликатного стекла и химически упрочненного микрокристаллического стекла в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и

Фиг. 3 представляет собой блок-схему способа изготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Чтобы прояснить подлежащие разрешению технические проблемы, технические решения и полезные эффекты этого изобретения, далее изобретение подробно описывается со ссылкой на варианты осуществления. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, описанные в данном документе, используются просто для пояснения, а не для ограничения изобретения.

Следует понимать, что в описании изобретения термин «и/или» описывает ассоциативное отношение связанных объектов и представляет, что могут существовать три отношения. Например, A и/или B могут представлять следующие три случая: существует только A, существуют и A, и B, и существует только B. А и В могут быть как в единственном, так и во множественном числе. Символ «/» обычно представляет отношение «или» между связанными объектами.

В данном описании «по меньшей мере один» означает один или более, а «множество» означает два или более. «По меньшей мере, один из следующих элементов» или аналогичное выражение означает любую комбинацию этих элементов, включая один элемент или любую комбинацию нескольких элементов. Например, «по меньшей мере один из a, b или c» или «по меньшей мере один из a, b и c» могут оба означать: a, b, c, a-b (то есть, a и b), a-c , b-c или a-b-c, где может быть один или несколько из a, b и c.

Термины, используемые в вариантах осуществления изобретения, используются просто с целью описания конкретного варианта осуществления и не предназначены для ограничения этого изобретения. Термины «один», «указанный» и «этот» в формах единственного числа, используемые в вариантах осуществления и прилагаемой формуле изобретения, также предназначены для включения форм множественного числа, если иное не указано явно в контексте.

В вариантах осуществления изобретения термин «и/или» описывает отношение ассоциации связанных объектов и представляет, что могут существовать три отношения. Например, A и/или B могут представлять следующие три случая: существует только A, существуют и A, и B, и существует только B. А и В могут быть как в единственном, так и во множественном числе. Символ «/» обычно представляет отношение «или» между связанными объектами.

Следует понимать, что в различных вариантах осуществления изобретения порядковый номер каждого из вышеупомянутых процессов не означает последовательность выполнения. Некоторые или все этапы могут выполняться параллельно или выполняться последовательно. Последовательность выполнения процессов должна определяться на основе функций и внутренней логики процессов, и на процесс реализации вариантов осуществления изобретения не должно накладываться никаких ограничений.

Масса в отношении компонента, упомянутого в описании вариантов осуществления изобретения, может относиться не только к конкретному содержанию каждого компонента, но также может представлять пропорциональное соотношение между массами компонентов. Следовательно, если масса в отношении компонента увеличена или уменьшена пропорционально в зависимости от содержания компонента в описании вариантов осуществления изобретения, масса компонента попадает в объем, раскрытый в описании вариантов осуществления этого изобретения. В частности, масса, описанная в описании вариантов осуществления изобретения, может выражаться в единицах массы, хорошо известных в области химической технологии, таких как мкг, мг, г или кг.

Термины «первый» и «второй» используются только в описательных целях, чтобы различать объекты, такие как вещества, друг от друга, и их не следует понимать, как указывающие или подразумевающие относительную важность или количество указанных технических характеристик. Например, не выходя за рамки вариантов осуществления изобретения , «первый XX» также может упоминаться как «второй XX», аналогичным образом «второй XX» также может упоминаться как «первый XX». Следовательно, признак, определенный как «первый» или «второй», может явно или неявно включать в себя один или несколько признаков.

Ниже приведены пояснения соответствующих специальных наименований:

Исходное микрокристаллическое стекло: неупрочненное микрокристаллическое стекло.

Химически упрочненное микрокристаллическое стекло: химически упрочненное микрокристаллическое стекло, обработанное с использованием процесса высокотемпературного обмена ионами. В высокотемпературном расплаве соли большие ионы щелочных металлов заменяют маленькие ионы щелочных металлов в стекле, чтобы создать разницу в объеме между обменными ионами и создать сжимающие напряжения от высокого до низкого в поверхностном слое исходного стекла, тем самым предотвращая и замедляя распространение микротрещин стекла, и достигая цели повышения механической прочности стекла.

Глубина слоя сжимающего напряжения (Doc): глубина слоя сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Значение сжимающего напряжения (CS50) на глубине 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла: представляет собой значение сжимающего напряжения на глубине 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Обменный слой Na/Li: относится к слою, содержащему натрий, в котором часть ионов лития заменена ионами натрия в химически упрочненном микрокристаллическом стекле.

Обменный слой K/Na: относится к слою, содержащему калий, в котором некоторые ионы натрия заменены ионами калия в химически упрочненном микрокристаллическом стекле.

Натриево-литиевый обмен ионами: при химическом упрочнении ионы натрия в солевой ванне заменяют ионы лития в стекле.

Калийно-натриевый обмен ионами: при химическом упрочнении ионы калия в солевой ванне заменяют ионы натрия в стекле.

Согласно одному аспекту, вариант осуществления изобретения обеспечивает химически упрочненное микрокристаллическое стекло. В этом варианте осуществления изобретения химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет обменный слой Na/Li и слой сжимающего напряжения. Измерения показывают, что кривая напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения показана на фиг.2, а глубина слоя сжимающего напряжения и интенсивность сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла имеют по меньшей мере следующие характеристики 1-3:

1. Глубина Doc слоя сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла и общая толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют соотношению, показанному в следующей формуле 1-1:

Doc = 0,15 t - 0,22 t (1-1).

2. Интенсивность сжимающего напряжения в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла удовлетворяет соотношению, показанному в следующей формуле 1-2.

Интенсивность сжимающего напряжения CS50 при глубине упрочнения 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствует соотношению, показанному в следующей формуле 1-2:

CS50 = 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа; (1-2).

3. Зависимость между интенсивностью сжимающего напряжения в поверхностном слое и глубиной слоя Doc сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла удовлетворяет следующей формуле 1-3:

CS50/(Doc - 50) = от 1,4 до 6, в единицах МПа/мкм; (1-3).

В формуле 1-1 и формуле 1-2, t представляет собой общую толщину химически упрочненного микрокристаллического стекла. Следовательно, t представляет положительное число, больше, чем 0, и единицей измерения t может быть мм. В этом варианте осуществления изобретения t, а именно общая толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла, составляет от 0,3 мм до 0,8 мм.

Глубина упрочнения 50 мкм в поверхностном слое, относящемся к формуле 1-2, относится к области на глубине 50 мкм в направлении от поверхности к внутренней части химически упрочненного микрокристаллического стекла. В процессе эксперимента было обнаружено, что, когда CS50 химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения чрезмерно низкое, способность химически упрочненного микрокристаллического стекла, такая как стойкость к разрушению на неровной поверхности, снижается, и это влияет на надежность; когда CS50 слишком высокое, осколки химически упрочненного микрокристаллического стекла становятся слишком маленькими.

Кроме того, для существующего первично упрочненного алюмосиликатного стекла (основной состав следующий: SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ + P₂O₅ = 75-85 мол.% и Na₂O + K₂O = 10-16 мол.%, без учета Li₂O; и в процессе упрочнения этого стекла обычно используется чистый KNO₃ для упрочнения при 380 °C-460 °C в течение 1ч-10ч), как показано на фиг. 2, CS первично упрочненного алюмосиликатного стекла больше или равен 700 МПа, CS50 приблизительно равен 0, а толщина слоя упрочнения (а именно слоя обмена K/Na) составляет от 0,04 до 0,09 t. Для существующего вторично упрочненного литиево-алюмосиликатного стекла (основной состав следующий: SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ + P₂O₅ = 75-85 мол. % и Li₂O + Na₂O + K₂O = 10-20 мол. %, обычно используется процесс вторичного упрочнения: для первичного упрочнения используется чистый NaNO₃ или смесь солей NaNO₃/KNO₃, температура упрочнения составляет от 380°C до 450°C, а для вторичного упрочнения используется чистый KNO₃ или смесь солей NaNO₃/KNO₃), CS вторично-упрочненного литиево-алюмосиликатного стекла больше или равно 700 МПа, глубина упрочнения Dol калиевого слоя больше или равна 5 мкм, CS50 равно меньше 130 + (20 t - 13) × 15 МПа, а глубина упрочнения Doc слоя напряжения сжатия больше или равен 0,18 т.

На основании приведенного выше описания, химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения, имеет определенную глубину слоя сжимающего напряжения, определенную интенсивность сжимающего напряжения и соотношение между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения, по сравнению с существующим первично упрочненным алюмосиликатным стеклом и вторично упрочненным литиево-алюмосиликатным стеклом, химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте изобретения имеет относительно высокое сжимающее напряжение и интенсивность напряжения намного выше, чем у существующего алюмосиликатного стекла и микрокристаллического стекла, и, следовательно, может противостоять распространению трещин. По сравнению с обычным упрочненным стеклом в реальной жизни (например, глубина разрушения на неровной поверхности, которая приводит к выходу из строя мобильного телефона, обычно составляет 40-70 мкм), химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения, имеет значительно улучшенную в стойкость к разрушению на неровной поверхности, а высота испытания на падение на неровную поверхность выше, чем у существующих алюмосиликатного стекла и микрокристаллического стекла. На фиг.2 кривая первично упрочненного алюмосиликатного стекла (с обменом K/Na) получена в результате испытания, проведенного на обычном промышленном приборе для испытания поверхностного напряжения FSM-6000LEUV, кривая вторично упрочненного литий-алюмосиликатного стекла (как с обменом K/Na, так и с обменом Na/Li) получена путем совмещения посредством испытаний, проводимых с помощью промышленного прибора для испытания поверхностного напряжения FSM-6000LEUV и измерителя фотоупругого напряжения рассеянного света SLP2000, и кривая химически упрочненного микрокристаллического стекла в изобретения получена в результате теста, выполненного с использованием SLP2000.

Согласно дополнительному измерению, химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения также имеет следующие связанные механические характеристики и оптические характеристики:

В этом варианте осуществления, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло сжимают с помощью металлического прессующего стержня с круглой головкой диаметром 10 мм и раздавливают, средний размер самых длинных сторон осколков больше или равен 5 мм. Следовательно, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет надлежащее внутреннее растягивающее напряжение и высокую стойкость к разрушению на неровной поверхности, что позволяет избежать риска самопроизвольного взрыва.

В этом варианте осуществления, когда толщина составляет 0,6 мм, высота испытания на падение на наждачную бумагу с зернистостью для химически упрочненного микрокристаллического стекла больше или равна 1,5 м. Это отражает превосходную устойчивость химически упрочненного микрокристаллического стекла к падению. Данные об испытании на падение с высоты на наждачную бумагу получены в результате испытания с наждачной бумагой зернистостью #180/нагрузкой 200 г. В частности, испытуемую плоскость химически упрочненного микрокристаллического стекла размещают лицевой стороной вниз, а другая поверхность выдерживает стандартную нагрузку 200 г. Стекло роняют, начиная с высоты 0,5 м, и при каждом падении проверяют внешний вид стекла. Если проблем нет, высота поднимается на 0,1 м. Испытание повторяют до тех пор, пока стекло не разобьется, и записывают высоту разрушения.

В этом варианте осуществления, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло хранится в окружающей среде с температурой 85°C и влажностью 85% в течение 72 часов, на внешней поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла не осаждается натриевая соль. Это отражает превосходную стабильность тепло- и влагостойкости химически упрочненного микрокристаллического стекла.

В этом варианте осуществления, когда толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла меньше или равна 0,8 мм, средний коэффициент пропускания света при длине волны от 400 нм до 940 нм больше или равен 89,5%, разница между точечным коэффициентом пропускания на длине волны 550 нм и на длине волны 400 нм меньше 1%, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равна до 0,15%. Это отражает превосходные оптические характеристики, такие как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Следовательно, на основании того, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет глубину слоя сжимающего напряжения, интенсивность сжимающего напряжения и взаимосвязь между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет высокую интенсивность сжимающего напряжения, отличную стойкость к разрушению на неровной поверхности и высокую устойчивость к падению с высоты, как описано в следующей таблице 1. Кроме того, химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает отличной стабильностью термостойкости и влагостойкости и хорошими оптическими характеристиками, такими как светопропускание.

В этом варианте осуществления, основная кристаллическая фаза исходного микрокристаллического стекла, которая используется для формирования химически упрочненного микрокристаллического стекла, представляет собой либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, массовая доля содержащейся общей кристаллической фазы составляет 35% до 75%, а общее содержание вторичной кристаллической фазы менее 5%. За счет контроля типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы исходного микрокристаллического стекла обменный слой Na/Li, включенный в химически упрочненное микрокристаллическое стекло, может быть эффективно защищен от неблагоприятного воздействия Li, а диапазон CS50 можно эффективно контролировать, тем самым дополнительно повышая стойкость химически упрочненного микрокристаллического стекла к разрушению на неровной поверхности. Кроме того, оптические характеристики, такие как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла, могут быть дополнительно улучшены.

В некоторых вариантах осуществления, исходное микрокристаллическое стекло включает основную композицию и зародышеобразующий агент. Основной состав включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O и соответствует следующему: содержание SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ составляет 58-85 мол.%, а содержание Li₂O + Na₂O + K₂O составляет 10-32 мол.%. Зародышеобразователь включает TiO₂, P₂O₅ и ZrO₂ и соответствует следующему: содержание TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ составляет 2-8 мол.%. Эти компоненты исходного микрокристаллического стекла наделяют исходное микрокристаллическое стекло и химически упрочненное микрокристаллическое стекло вышеуказанным типом основной кристаллической фазы и содержанием каждой кристаллической фазы, чтобы улучшить стойкость к разрушению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла и улучшить оптические характеристики, такие как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла.

В этом варианте осуществления, стеклянная матрица исходного микрокристаллического стекла может быть приготовлена с использованием метода плавления и литья или метода каландрирования. В некоторых вариантах осуществления, стеклянная матрица исходного микрокристаллического стекла подвергается термообработке в два следующих этапа:

этап термообработки 1: температура от 500°С до 600°С, время обработки от 0,1 ч до 10 ч; и

этап термообработки 2: температура от 640°С до 800°С, время обработки от 0,1 ч до 10 ч.

Двухступенчатую термообработку стеклянной матрицы исходного микрокристаллического стекла выполняют так, что сформированное исходное микрокристаллическое стекло получает требуемую основную кристаллическую фазу, а содержание основной кристаллической фазы и других вторичных кристаллических фаз можно регулировать, тем самым улучшая стойкость к разрушению на неровной поверхности и оптические характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла.

Испытания показывают, что из-за типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы в исходном микрокристаллическом стекле, исходное микрокристаллическое стекло дополнительно обладает превосходными механическими характеристиками, такими как модуль Юнга, и превосходными оптическими характеристиками, такими как светопропускание.

Например, в этом варианте осуществления, когда толщина исходного микрокристаллического стекла меньше или равна 0,8 мм, средний коэффициент пропускания света на длине волны от 400 нм до 940 нм больше или равен 89,5%, разница между точечным коэффициентом пропускания на длине волны 550 нм и на длине волны 400 нм составляет менее 1 %, абсолютное значение координаты цвета b меньше или равно 0,3, матовость менее или равно 0,14%. За счет контроля типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы исходного микрокристаллического стекла исходное микрокристаллическое стекло имеет хорошие оптические характеристики, такие как светопропускание, и имеет стабильные оптические характеристики.

В этом варианте модуль Юнга исходного микрокристаллического стекла больше или равен 95 ГПа. В зависимости от типа основной кристаллической фазы и содержания каждой кристаллической фазы в исходном микрокристаллическом стекле исходное микрокристаллическое стекло обладает высоким модулем Юнга, так что химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает высоким модулем Юнга, например, высокий модуль Юнга химически упрочненного микрокристаллического стекла больше или равен 95 ГПа. Таким образом, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет более широкие возможности для хранения, которые позволяют ему выдерживать большее сжимающее напряжение, обеспечивая условия для увеличения сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла. Кроме того, исходное микрокристаллическое стекло и химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладают высокой ударопрочностью. Например, испытания показывают, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло может противостоять удару примерно на 25-30 ГПа больше, чем у существующего алюмосиликатного стекла, тем самым эффективно снижая требования и зависимость химически упрочненного микрокристаллического стекла от обменного слоя K/Na.

В этом варианте осуществления, поверхностный слой химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно имеет обменный слой K/Na. Обменный слой K/Na дополнительно формируют в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла, то есть в поверхностный слой химически упрочненного микрокристаллического стекла добавляют слой калия. На основании того, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет высокую стойкость к разрушению на неровной поверхности, сопротивление падению химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно улучшается, и ударопрочность химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно улучшается.

Кроме того, на основании того, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения имеет высокий модуль Юнга, например, модуль Юнга больше или равен 95 ГПа, а высокий модуль Юнга поддерживает относительно хорошую ударопрочность, тем самым эффективно снижая зависимость от обменного слоя K/Na. Согласно сравнению кривой напряжения и кривой существующего первично упрочненного алюмосиликатного стекла, показанного на фиг. 2, химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения не требует относительно большого обменного слоя K/Na. Например, в этом варианте осуществления толщина обменного слоя K/Na, включенного в химически упрочненное микрокристаллическое стекло в предыдущих вариантах осуществления, меньше или равна 3 мкм. Путем контроля толщины обменного слоя K/Na (слоя калия) ударопрочность и устойчивость к падению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла могут быть дополнительно улучшены. В зависимости от глубины слоя сжимающего напряжения, интенсивности сжимающего напряжения и соотношения между глубиной слоя сжимающего напряжения и интенсивностью сжимающего напряжения можно эффективно снизить требования к толщине обменного слоя K/Na.

На основании того, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло в вышеизложенных вариантах осуществления обладает превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности, устойчивостью к падению и оптическими характеристиками, такими как светопропускание, химически упрочненное микрокристаллическое стекло может дополнительно иметь высокий модуль Юнга и высокую ударопрочность. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения, может представлять собой любое химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает отличной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и оптическими характеристиками. Это расширяет область применения химически упрочненного микрокристаллического стекла, повышает качество и стабильность работы соответствующих изделий.

Когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло в вышеизложенных вариантах осуществления представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией, в этом варианте осуществления CS50 и Doc химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют следующим требованиям: CS50/(Doc - 50) составляет от 1,4 до 6.

В некоторых других вариантах осуществления, когда толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла меньше или равна 0,8 мм, средний коэффициент пропускания света при длине волны от 400 нм до 940 нм больше или равен 89,5%, разница между точечным коэффициентом пропускания на длине волны 550 нм и на длине волны 400 нм составляет менее 1 %, абсолютное значение координаты цвета b меньше или равно 0,3, матовость меньше или равна равно 0,14%.

Поэтому, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло в вышеизложенных вариантах осуществления представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет превосходную стойкость к разрушению на неровной поверхности и светопередачи. Кроме того, по сравнению с оптическими характеристиками исходного микрокристаллического стекла такие оптические характеристики, как светопропускание химически упрочненного микрокристаллического стекла, являются стабильными.

Когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло в предыдущих вариантах осуществления представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, в этом варианте осуществления угол изгиба вдоль длинной стороны химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией составляет от 15° до 89°. Кроме того, CS50, Doc и соотношение между CS50 и Doc химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют характеристикам, показанным в приведенных выше формулах (1-1)-(1-3). Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по-прежнему обладает отличной стойкостью к разрушению на неровной поверхности и, конечно же, отличной ударопрочностью. Измеренные оптические характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла аналогичны описанным выше: средний коэффициент пропускания света на длине волны от 400 нм до 940 нм больше или равен 89,5%, разница между точечным коэффициентом пропускания на длине волны 550 нм и коэффициентом на длине волны 400 нм меньше 1%, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, матовость меньше или равна 0,15%. Хотя при сравнении с оптическими характеристиками исходного микрокристаллического стекла существует небольшая разница, она не критична. Следовательно, когда химически упрочненное микрокристаллическое стекло в вышеизложенных вариантах осуществления представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло по-прежнему имеет превосходные оптические характеристики, такие как светопропускание.

В соответствии с другим аспектом, вариант осуществления изобретения обеспечивает способ получения вышеупомянутого химически упрочненного микрокристаллического стекла в вариантах осуществления изобретения. Как показано на фиг.3, технологический процесс способа приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения включает следующие этапы.

S01: Выполняют в ванне, содержащей натриевую соль, первичное химическое упрочнение исходного микрокристаллического стекла, которое должно пройти химическое упрочнение, для формирования обменного слоя Na/Li.

В процессе первичной химической упрочняющей обработки ионы натрия в солевой ванне, содержащей натрий, диффундируют в поверхностный слой исходного микрокристаллического стекла под термодинамическим воздействием и обмениваются с ионами лития в поверхностном слое исходного микрокристаллического стекла, то есть осуществляется натриевый обмен ионами, так что обменный слой Na/Li формируется в поверхностном слое исходного микрокристаллического стекла. Кроме того, за счет управления первичным химическим упрочнением химически упрочненное микрокристаллическое стекло, сформированное путем химического упрочнения, может иметь глубину слоя сжимающего напряжения, диапазон интенсивности сжимающего напряжения CS50 и соотношение между глубиной слоя сжимающего напряжения и диапазоном интенсивности сжимающего напряжения CS50 (показанный в приведенных выше формулах от 1-1 до 1-3) химически упрочненного микрокристаллического стекла в вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения. Таким образом, приготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает относительно высоким сжимающим напряжением и значительно улучшенной интенсивностью напряжения, может сопротивляться распространению трещин и обладает отличной стойкостью к разрушению на неровной поверхности. Кроме того, в изобретении условия химического упрочнения для способа приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла легко контролировать, так что приготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет стабильные характеристики, высокую эффективность и сниженные затраты на подготовку.

В этом варианте осуществления солевая ванна, содержащая натрий, включает NaNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃. Когда солевая ванна, содержащая натрий, представляет собой смесь солей, включающую NaNO₃ и KNO₃, содержание NaNO₃ больше или равно 50 мас. % в смеси солей NaNO₃ и KNO₃. В этом варианте осуществления, для первичной химической упрочняющей обработки температура составляет от 380°С до 450°С, а время упрочнения составляет от 0,5 до 6 часов. За счет контроля типа солевой ванны, содержащей натрий, содержания NaNO₃ и первичного химического упрочнения, улучшается эффект химической упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла, а также глубина слоя сжимающего напряжения и интенсивность сжимающего напряжения CS50 в диапазоне формованного химически упрочненного микрокристаллического стекла оптимизирована, так что сжимающее напряжение химически упрочненного микрокристаллического стекла увеличивается, а стойкость к разрушению на неровной поверхности и характеристики светопропускания химически упрочненного микрокристаллического стекла улучшаются.

Кроме того, исходное микрокристаллическое стекло, которое должно пройти химическое упрочнение, представляет собой исходное микрокристаллическое стекло вышеупомянутого химически упрочненного микрокристаллического стекла, например, основная кристаллическая фаза представляет собой либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, массовая доля содержащейся общей кристаллической фазы составляет от 35% до 75%, а общее содержание вторичной кристаллической фазы составляет менее 5%. В конкретном варианте исходное микрокристаллическое стекло включает основной состав и зародышеобразователь. Основной состав включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O и соответствует следующему: содержание SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ составляет 58-85 мол.%, а содержание Li₂O + Na₂O + K₂O составляет 10-32 мол.%. Зародышеобразователь включает TiO₂, P₂O5 и ZrO₂ и соответствует следующему: содержание TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ составляет 2-8 мол. %.

В этом варианте осуществления, когда подготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, перед проведением в ванне с натриевой солью первичной химической упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла, которое должно быть подвергнуто химической упрочняющей обработке, способ дополнительно включает стадию горячей гибки исходного микрокристаллического стекла:

выполнение горячей гибки исходного микрокристаллического стекла при температуре от 650°C до 750°C для формирования исходного 3D микрокристаллического стекла, где время для каждой рабочей станции горячей гибки составляет от 30 до 120 с, а давление для горячей гибки составляет от 0,1 МПа до 0,9 МПа.

Исходное 3D-микрокристаллическое стекло формируют путем горячей гибки исходного микрокристаллического стекла, так что после первичного химического упрочнения или дополнительного вторичной химической упрочняющей обработки может быть сформировано химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, и гарантируется, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией имеет высокое сжимающее напряжение, отличную стойкость к разрушению на неровной поверхности и отличные характеристики светопропускания.

В конкретном варианте осуществления, угол изгиба длинной стороны исходного 3D микрокристаллического стекла составляет от 15° до 89°. В некоторых других конкретных вариантах осуществления, абсолютное значение разности изменения значения координаты цвета b 3D исходного микрокристаллического стекла меньше или равно 0,1. Благодаря контролю условий для вышеуказанной обработки горячей гибкой подготовленное исходное 3D микрокристаллическое стекло имеет требуемый угол изгиба по длинной стороне и имеет стабильные оптические характеристики.

По сравнению с существующим микрокристаллическим стеклом, таким как микрокристаллическое стекло, упомянутое в разделе «УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ», основной кристаллической фазой которого являются петалит и дисиликат лития: температура горячей гибки существующего микрокристаллического стекла, основной кристаллической фазой которого является петалит и дисиликат лития, выше, чем 750°C, а размер кристаллической фазы увеличивается в процессе горячей гибки, что приводит к резкому ухудшению оптических характеристик после 3D формовки (абсолютное значение хроматической аберрации b больше или равно 2, а матовость больше или равна или равна 0,25%). Требование к применению изогнутого в горячем состоянии 3D CG защитного слоя не может быть выполнено. Напротив, в вышеупомянутом исходном микрокристаллическом стекле, основная кристаллическая фаза которого представляет собой либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, по изобретению используется самая высокая температура горячей гибки в диапазоне от 650°C до 750°C, описанная выше. До и после горячей гибки абсолютное значение разницы изменения значения цветовой координаты b стекла меньше или равно 0,1, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равно 0,14%. Может быть выполнено требование к применению изогнутого в горячем состоянии 3D CG защитного слоя.

В этом варианте осуществления, после первичной химической упрочняющей обработки способ дополнительно включает стадию S02, показанную на фиг. 3: выполнение в ванне, содержащей соль калия, вторичной упрочняющей химической обработки химически упрочненного микрокристаллического стекла, в котором сформирован обменный слой Na/Li, с образованием обменного слоя K/Na.

В процессе вторичной химической упрочняющей обработки ионы калия в ванне с калийсодержащей солью диффундируют в поверхностный слой химически упрочненного микрокристаллического стекла под термодинамическим воздействием и обмениваются с ионами натрия в обменном слое Na/Li, то есть выполняется калий-натриевый обмен ионами, и в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла формируется обменный слой K/Na, тем самым дополнительно улучшая упрочнение и сопротивление падению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла.

В этом варианте осуществления солевая ванна, содержащая калий, включает KNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃. Когда солевая ванна, содержащая калий, представляет собой смесь солей, включающую NaNO₃ и KNO₃, содержание KNO₃ больше или равно 80 мас.% в смеси солей NaNO₃ и KNO₃. В этом варианте осуществления для вторичного химического упрочнения температура составляет от 380°C до 450°C, а время упрочнения составляет от 0,2 часа до 1 часа. За счет контроля типа калийсодержащей солевой ванны, содержания KNO₃ и вторичного химического упрочнения улучшается эффект вторичной химической упрочняющей обработки, а также ударопрочность и устойчивость к падению на неровной поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно улучшена.

Кроме того, химически упрочненное микрокристаллическое стекло в предыдущих вариантах осуществления изобретения и химически упрочненное микрокристаллическое стекло, полученное с использованием способа его получения, сравнивают с существующим микрокристаллическим стеклом, таким как микрокристаллическое стекло, которое упоминается в разделе «УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ» и основная кристаллическая фаза, которого представляет петалит и дисиликат лития. Поскольку существующее микрокристаллическое стекло, основной кристаллической фазой которого являются петалит и дисиликат лития, имеет относительно высокую кристалличность (этот материал включает множество основных кристаллических фаз и требует относительно высокой кристалличности для поддержания превосходных оптических характеристик) и требует более высокой потенциальной энергии для обмена ионов, требуется более высокая температура химического упрочнения/более длительное время химического упрочнения. Кроме того, микрокристаллическое стекло чувствительно к концентрации лития в кипящей воде для химического упрочнения, требует точного контроля концентрации лития в процессе химического упрочнения и ограничивается подавлением лития обменом Na/Li в процессе химического упрочнения. Поэтому для химически упрочненного микрокристаллического стекла, полученного путем химического упрочнения существующего микрокристаллического стекла, CS50 составляет менее, чем 130 + (20 t - 13) × 15 МПа. Однако химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения, в частности, химически упрочненное микрокристаллическое стекло, основная кристаллическая фаза которого включает либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, имеет относительно низкую степень кристалличности, например кристалличность меньше или равно 75% масс. Процесс химического упрочнения не чувствителен к литию. CS50, Doc и соотношение между CS50 и Doc химически упрочненного микрокристаллического стекла, полученного путем обработки химическим упрочнением, соответствуют характеристикам, показанным в приведенных выше формулах (1-1)-(1-3). В частности, CS50 составляет от 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа. Таким образом, достигается более высокая стойкость к разрушению на неровной поверхности.

Согласно еще одному аспекту, основанному на вышеизложенном химически упрочненном микрокристаллическом стекле и способе его изготовления, вариант осуществления изобретения обеспечивает электронное устройство. Электронное устройство в этом варианте осуществления изобретения включает стеклянный компонент, и этот стеклянный компонент представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло согласно предшествующему варианту осуществления изобретения. Таким образом, поскольку химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения обладает вышеупомянутой превосходной стойкостью к разрушению на неровной поверхности, оптическими характеристиками и ударопрочностью, стеклянный компонент обладает превосходной устойчивостью к падению и ударам, а также высокой прочностью. Таким образом, электронное устройство в этом варианте осуществления изобретения , которое включает в себя стеклянный компонент, также обладает отличной устойчивостью к падению и ударам, а также ударопрочностью, а электронное устройство имеет высокое качество и высокую стабильность рабочих характеристик.

В этом варианте осуществления стеклянный компонент электронного устройства включает в себя по меньшей мере одно из следующего: защитный слой дисплея, защитное покрытие или защитный экран. Стеклянный компонент имеет хорошее светопропускание и хороший эффект отображения, а также может обеспечить хорошую защиту. Кроме того, стеклянный компонент обладает устойчивостью к падениям и ударам, а также высокой прочностью, что делает электронное устройство стабильным. Стеклянный компонент может дополнительно представлять собой любое химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией, химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией. Это расширяет область применения химически упрочненного микрокристаллического стекла и повышает качество и стабильность работы соответствующего электронного устройства.

В этом варианте осуществления электронное устройство включает в себя по меньшей мере одно из следующего: терминал мобильной связи, электронные часы, браслет и компьютер. В конкретном варианте осуществления, когда электронное устройство представляет собой терминал мобильной связи, такой как мобильный телефон, стеклянный компонент, включенный в электронное устройство, может использоваться в качестве переднего защитного слоя или заднего защитного слоя мобильного телефона. Поскольку электронное устройство включает в себя стеклянный компонент, электронное устройство обладает отличной устойчивостью к падению или, кроме того, имеет отличную ударопрочность и обладает высокой прочностью, так что работа электронных устройств остается стабильной.

Ниже подробно описано вышеуказанное химически упрочненное микрокристаллическое стекло и способ его получения со ссылкой на конкретные варианты осуществления.

Вариант 1

Этот вариант осуществления обеспечивает химически упрочненное микрокристаллическое стекло на основе твердого раствора β-кварца с 3D- морфологией и способ его химического упрочнения. Характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла и соответствующие технологические параметры способа его химического упрочнения отдельно описаны в следующей таблице 2.

Способ приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла включает следующие этапы.

S1: Исходное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

(1) Стеклянную матрицу готовят с использованием способа плавления и литья. Компонентный состав матрицы стекла следующий: SiO₂ + Al₂O3 + B₂O₃ = 85 мол. % и Li₂O + Na₂O + K₂O = 10 мол. %. Для зародышеобразователя TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ = 2 мол. %, а другим компонентом является MgO.

(2) Проводят двухстадийную термообработку подготовленной стеклянной матрицы для получения требуемой кристаллической фазы. На первом этапе термообработки температура составляет 600°C, а время обработки составляет 0,1 часа. На втором этапе термообработки температура составляет от 750°С до 900°С, а время обработки составляет 0,1 часа. Основная кристаллическая фаза полученного кристалла представляет собой твердый раствор β-кварца, а степень кристалличности, полученная с помощью XRD-теста, составляет 35 мас. %.

S2: Исходное трехмерное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

Микрокристаллическое стекло на основе твердого раствора β-кварца, приготовленное на этапе S1, разрезают/шлифуют/полируют до листа необработанного стекла толщиной 0,35 мм. Затем выполняют горячую гибку с использованием 3D-графитовой формы для формирования 3D-модели, где максимальная температура горячей гибки составляет 650°C, напряжение сжатия при горячем изгибе составляет 0,9 МПа, а время горячей гибки для одной станции составляет 30 с.

S3: 3D-стекло, полученное после горячей гибки на этапе S2, полируют на вогнутых и выпуклых поверхностях с использованием щетки для 3D-полировки (толщина после полировки составляет 0,3 мм); а затем проводят химическое упрочнение с образованием химически упрочненного микрокристаллического стекла на основе твердого раствора β-кварца с 3D-морфологией, где условия упрочнения для химического упрочнения описаны в таблице 2.

Вариант 2

Этот вариант осуществления обеспечивает химически упрочненное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития с 2,5D-морфологией и способ его химического упрочнения. Характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла и соответствующие технологические параметры способа его химического упрочнения отдельно описаны в следующей таблице 2.

Способ приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла включает следующие этапы.

S1: Исходное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

(1) Стеклянную матрицу готовят с использованием способа плавления и литья. Компонентный состав матрицы стекла следующий: SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ = 58 мол. % и Li₂O + Na₂O + K₂O = 32 мол. %. Для зародышеобразователя TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ = 8 мол. %, а другой компонент представляет MgO 2 мол. %.

(2) Проводят двухстадийную термообработку подготовленной стеклянной матрицы для получения требуемой кристаллической фазы. На первом этапе термообработки температура составляет 500°C, а время обработки составляет 10 часов. На втором этапе термообработки температура составляет 640°C, а время обработки составляет 10 часов. Основной кристаллической фазой полученного кристалла является метасиликат лития, а степень кристалличности, полученная с помощью XRD-теста, составляет 75 мас.%.

S2: Исходное микрокристаллическое стекло 2,5D и его подготовка.

Исходное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития, приготовленное на этапе S1, разрезают/шлифуют/обрабатывают с использованием станка с числовым программным управлением (ЧПУ)/Computer numerical control, CNC) полируют до носителя размером 0,65 мм с 2,5D-морфологией.

S3: Исходное микрокристаллическое стекло 2,5D на этапе S2 полируют на вогнутых и выпуклых поверхностях с использованием полировальной щетки; а затем проводят химическое упрочнение для получения химически упрочненного микрокристаллического стекла на основе метасиликата лития с морфологией 2,5D, где толщина готового изделия составляет 0,6 мм, а условия упрочнения для химического упрочнения описаны в таблице 2.

Вариант 3

Этот вариант осуществления обеспечивает химически упрочненное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития с 3D-морфологией и способ его химического упрочнения. Характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла и соответствующие технологические параметры способа его химического упрочнения отдельно описаны в следующей таблице 2.

Способ приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла включает следующие этапы.

S1: Исходное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

(1) Стеклянную матрицу готовят с использованием способа плавления и литья. Компонентный состав матрицы стекла следующий: SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ = 65 мол. % и Li₂O + Na₂O + K₂O = 30 мол. %. Для зародышеобразователя TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ = 5 мол. %.

(2) Двухстадийную термообработку проводят на подготовленной стеклянной матрице для получения требуемой кристаллической фазы. На первом этапе термообработки температура составляет 550°С, а время обработки составляет 6 часов. На втором этапе термообработки температура составляет 800°C, а время обработки составляет 2 часа. Основной кристаллической фазой полученного кристалла является метасиликат лития, а степень кристалличности, полученная с помощью XRD-теста, составляет 65 мас. %.

S2: Исходное трехмерное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

Исходное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития, приготовленное на этапе S1, разрезают/шлифуют/полируют до листа необработанного стекла толщиной 0,7 мм. Затем выполняется горячая гибка с использованием 3D-графитовой формы для формирования 3D-модели, где максимальная температура горячей гибки составляет 750°C, напряжение сжатия при горячем изгибе составляет 0,1 МПа, а время горячей гибки для одной станции составляет 120 с.

S3: Исходное микрокристаллическое стекло на этапе S2 полируют на вогнутых и выпуклых поверхностях с использованием щетки для трехмерной полировки; а затем проводят химическое упрочнение для получения химически упрочненного микрокристаллического стекла на основе метасиликата лития с трехмерной морфологией, где толщина готового изделия составляет 0,65 мм, а условия упрочнения для химического упрочнения описаны в таблице 2.

Вариант 4

Этот вариант осуществления обеспечивает химически упрочненное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития с 2,5D-морфологией и способ его химического упрочнения. Характеристики химически упрочненного микрокристаллического стекла и соответствующие технологические параметры способа его химического упрочнения отдельно описаны в следующей таблице 2.

Способ приготовления химически упрочненного микрокристаллического стекла включает следующие этапы.

S1: Исходное микрокристаллическое стекло и его подготовка.

(1) Стеклянную матрицу готовят с использованием способа плавления и литья. Компонентный состав матрицы стекла следующий: SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ = 65 мол. % и Li₂O + Na₂O + K₂O = 30 мол. %. Для зародышеобразователя TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ = 5 мол. %.

(2) Проводят двухстадийную термообработку подготовленной стеклянной матрицы для получения требуемой кристаллической фазы. На первом этапе термообработки температура составляет 550°С, а время обработки составляет 6 часов. На втором этапе термообработки температура составляет 800°C, а время обработки составляет 2 часа. Основной кристаллической фазой полученного кристалла является метасиликат лития, а степень кристалличности, полученная с помощью XRD-теста, составляет 65 мас. %.

S2: Исходное микрокристаллическое стекло 2,5D и его подготовка.

Исходное микрокристаллическое стекло на основе метасиликата лития, приготовленное на этапе S1, разрезают/шлифуют/полируют до листа необработанного стекла толщиной 1 мм с морфологией 2,5D.

S3: Химической упрочнение исходного микрокристаллического стекла 2,5D выполняется на этапе S2, где условия для химического упрочнения описаны в Таблице 1.

Эксплуатационные испытания химически упрочненного микрокристаллического стекла:

Испытания производительности, описанные в следующей Таблице 2, выполняют отдельно на основе вышеприведенных варианта осуществления 1 - варианта осуществления 4. Методы испытаний следующие. Результаты испытаний описаны в следующей таблице 1:

Таблица 1 тестируемый параметр вариант осуществления 1 вариант осуществления 2 вариант осуществления 3 вариант осуществления 4 Физическое свойство Кристалличность 35% 75% 65% 65% Модуль Юнга E (ГПа) 95 105 100 100 Толщина (мм) 0,3 0,6 0,65 1 Процесс химического упрочнения Упрочнение 1 чистый NaNO₃:
380°C/0,5 ч 50% NaNO₃ и 50% KNO₃:
450°C/6 ч чистый NaNO₃:
450°C/3 ч 80% NaNO₃ и 20% KNO₃:
450°C/2 ч Упрочнение 2 чистый KNO₃:
380°C/0.2 ч / 80% KNO₃ и 20% NaNO₃: 380°C/0,5 ч 99% KNO₃ и 1% NaNO₃:
400°C/1 ч кривая напряжений CS50 (МПa) 45 115 230 300 Глубина Doc слоя сжимающего напряжения (мкм) 60 132 102 100 Глубина слоя обмена K
(мкм) (EPMA тест) 1,5 3 1,2 2,5 CS50/(Doc - 50) 4,50 1,40 4,42 6,00 Оптические характеристики Коэффициент пропускания 91,50% 90,80% 90,50% 89,50% Разница пропускания (550 нм и 400 нм) 0,50% 0,90% 1% 0,80% Хроматическая аберрация |b| 0,25 0,3 0,2 0,4 матовость (%) 0,11 0,14 0,12 0,15 испытания на удар Среднее значение m высот испытаний падений на наждачную бумагу с зернистостью 0,9 1,5 1,8 2,5 проба на сжатие Размер самой длинной стороны осколка
мм 5 7 6 7 условия испытаний Высокая температура и высокая влажность в течение 72 часов (85°C/85% влажности) Натриевая соль не осаждается. Натриевая соль не осаждается. Натриевая соль не осаждается. Натриевая соль не осаждается.

Из Таблицы 1 следует, что в каждом варианте осуществления глубина Doc слоя сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла и толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют следующим значениям: Doc составляет от 0,15 до 0,22t. Интенсивность сжимающих напряжений CS50 при глубине упрочнения 50 мкм в поверхностном слое каждого вида химически упрочненного микрокристаллического стекла и толщина химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют следующим значениям: CS50 составляет 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа. CS50 и Doc удовлетворяют следующему соотношению: CS50/(Doc - 50) составляет от 1 до 7,5. Кроме того, химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает высокой стойкостью к разрушению на неровной поверхности, отличными оптическими характеристиками, такими как светопропускание, и хорошей стабильностью термостойкости и влагостойкости.

Кроме того, существующее первично упрочненное алюмосиликатное стекло толщиной 0,6 мм (с обменом K/Na) и вторично упрочненное литий-алюмосиликатное стекло толщиной 0,6 мм (с обменом K/Na и Na/Li используются в качестве примеров для сравнения с химически упрочненным микрокристаллическим стеклом, полученным с использованием исходного микрокристаллического стекла и химической упрочняющей обработки, которые аналогичны вариантам осуществления 3, для проведения испытаний CS50 (МПа) и испытаний на высоту падения на наждачную бумагу с зернистостью #180 для этих трех видов стекла. Первично упрочненное алюмосиликатное стекло, вторично упрочненное литий-алюмосиликатное стекло и химически упрочненное микрокристаллическое стекло в этом варианте осуществления изобретения имеют одинаковую морфологию и одинаковую толщину. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 Тип стекла Ионообменный режим CS50 (MПa) Высота испытания падением на наждачную бумагу с зернистостью (м) Первично упрочненное алюмосиликатное стекло K/Na обмен 0 0,3-0,4 Вторично упрочненное литиево-алюмосиликатное стекло Na/Li обмен + K/Na обмен 60-110 0,5-1 Химически упрочненное микрокристаллическое стекло в настоящем варианте изобретения Na/Li обмен + K/Na обмен 230 1,8

Из Таблицы 2 следует, что CS50 и испытания на падение по высоте на наждачную бумагу с зернистостью для химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения значительно выше, чем CS50 и испытания на падение по высоте на наждачную бумагу с зернистостью для существующего первично упрочненного алюмосиликатного стекла и вторично упрочненного алюмосиликатного литиевого стекла. Таким образом, стойкость к разрушению химически упрочненного микрокристаллического стекла в этом варианте осуществления изобретения значительно повышается. Следовательно, химически упрочненное микрокристаллическое стекло, предусмотренное в этом варианте осуществления изобретения, пригодно для использования в электронном изделии. Например, стекло используется в качестве переднего защитного покрытия или заднего защитного покрытия мобильного телефона и может быть, в частности, покрытием 2D, 2,5D, 3D и т.п., чтобы повысить устойчивость мобильного телефона и других электронных продуктов к падению, а также наделяет соответствующие электронные продукты отличной ударопрочностью. Стекло может дополнительно улучшить ударопрочность мобильного телефона и других электронных продуктов, чтобы сделать работу электронного продукта стабильной.

Приведенные выше описания являются просто примерными вариантами осуществления изобретения и не должны быть использованы для ограничения изобретения. Любая модификация, равнозначная замена или улучшение, сделанные в соответствии с духом и принципом изобретения, должны подпадать в объем защиты изобретения.

Изобретение относится к химически упрочненному микрокристаллическому стеклу, которое может быть использовано для защиты экранов современных смартфонов. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло, в котором основной состав стеклянной матрицы включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, а зародышеобразователь содержит TiO₂ P₂O₅ и ZrO₂, имеет обменный слой Na/Li и слой сжимающего напряжения. Глубина слоя сжимающего напряжения и общая толщина t химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют следующим требованиям: глубина слоя сжимающего напряжения составляет от 0,15t до 0,22t, где t находится в пределах 0,3 до 0,8 мм. Интенсивность сжимающего напряжения CS50 при глубине упрочнения 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла и общая толщина t химически упрочненного микрокристаллического стекла соответствуют следующему: CS50 составляет 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа. CS50 и глубина слоя сжимающего напряжения соответствуют следующему: CS50/(Doc - 50) составляет от 1,4 до 6. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло обладает высокой стойкостью к разрушению на неровной поверхности, а условия химического упрочнения микрокристаллического стекла легко контролировать, так что приготовленное химически упрочненное микрокристаллическое стекло имеет стабильные характеристики, высокую эффективность и сниженные затраты на подготовку. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 4 пр.

1. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло, полученное термообработкой стеклянной матрицы исходного микрокристаллического стекла и содержащее обменный слой Na/Li, в котором основной состав стеклянной матрицы включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, причем содержание SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ составляет 58-85 мол.%, содержание Li₂O + Na₂O + K₂O составляет 10-32 мол.%, и зародышеобразователь стеклянной матрицы включает TiO₂, P₂O₅ и ZrO₂, причем содержание TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ составляет 2-8 мол.% и глубина Doc слоя сжимающего напряжения химически упрочненного микрокристаллического стекла составляет от 0,15 t до 0,22 t;

интенсивность сжимающего напряжения CS50 при глубине упрочнения 50 мкм в поверхностном слое химически упрочненного микрокристаллического стекла составляет от 130 + (20 t - 13) × 15 МПа до 230 + (20 t - 13) × 15 МПа; и

CS50 и Doc соответствуют следующим требованиям: CS50/(Doc - 50) составляет от 1,4 до 6, в единицах МПа/мкм; где

t обозначает общую толщину химически упрочненного микрокристаллического стекла и составляет от 0,3 до 0,8 мм.

2. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 1, отличающееся тем, что при сжатии химически упрочненного микрокристаллического стекла металлическим сжимающим стержнем с круглой головкой диаметром 10 мм и дроблении средний размер самых длинных сторон осколков больше или равен 5 мм; и/или

при толщине химически упрочненного микрокристаллического стекла, равной 0,6 мм, высота при испытании на падение на наждачную бумагу с зернистостью больше или равна 1,5 м; и/или

при хранении химически упрочненного микрокристаллического стекла в среде с температурой 85°С и влажностью 85% в течение 72 ч на внешней поверхности химически упрочненного микрокристаллического стекла не осаждается натриевая соль; и/или

при толщине химически упрочненного микрокристаллического стекла менее или равной 0,8 мм средний коэффициент пропускания света на длине волны от 400 нм до 940 нм больше или равен 89,5%, разница между точечным коэффициентом пропускания при длине волны 550 нм и при длине волны 400 нм меньше 1%, абсолютное значение цветовой координаты b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равна 0,15%.

3. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что основная кристаллическая фаза исходного микрокристаллического стекла, используемая для формирования химически упрочненного микрокристаллического стекла, представляет собой либо метасиликат лития, либо твердый раствор β-кварца, массовая доля общего содержания кристаллической фазы составляет от 35% до 75%, а общее содержание вторичной кристаллической фазы составляет менее 5%.

4. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 3, отличающееся тем, что стеклянная матрица исходного микрокристаллического стекла изготовлена с использованием метода плавления и литья или метода каландрирования; и

стеклянная матрица исходного микрокристаллического стекла подвергнута термообработке в два следующих этапа:

этап термообработки 1: температура равна от 500°С до 600°С, время обработки составляет от 0,1 ч до 10 ч; и

этап термообработки 2: температура от 640°С до 800°С, время обработки от 0,1 ч до 10 ч.

5. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 3, отличающееся тем, что модуль Юнга химически упрочненного микрокристаллического стекла больше или равен 95 ГПа.

6. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 3, отличающееся тем, что поверхностный слой химически упрочненного микрокристаллического стекла дополнительно имеет обменный слой K/Na.

7. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 6, отличающееся тем, что толщина обменного слоя K/Na меньше или равна 3 мкм.

8. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по любому из пп. 1, 2 или 4-7, отличающееся тем, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой любое из химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2D-морфологией, химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2,5D-морфологией или химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией.

9. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 8, отличающееся тем, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2D-морфологией и/или химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 2,5D-морфологией, а абсолютное значение цветовой координаты b равно меньше или равно 0,3, а матовость меньше или равна 0,14% для химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2D-морфологией и/или химически упрочненного микрокристаллического стекла с 2,5D-морфологией.

10. Химически упрочненное микрокристаллическое стекло по п. 8, отличающееся тем, что химически упрочненное микрокристаллическое стекло представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло с 3D-морфологией, а угол продольного изгиба химически упрочненного микрокристаллического стекла с трехмерной морфологией составляет от 15° до 89°; и/или

абсолютное значение координаты цвета b меньше или равно 0,4, а матовость меньше или равна 0,15% для химически упрочненного микрокристаллического стекла с 3D-морфологией.

11. Способ получения химически упрочненного микрокристаллического стекла по любому из пп. 1-10, включающий термообработку стеклянной матрицы, содержащей основной состав, который включает SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, причем содержание SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ составляет 58-85 мол.%, содержание Li₂O + Na₂O + K₂O составляет 10-32 мол.%, и зародышеобразователь, который включает TiO₂, P₂O₅ и ZrO₂, причем содержание TiO₂ + P₂O₅ + ZrO₂ составляет 2-8 мол.%, и следующую стадию, на которой выполняют первичную химическую упрочняющую обработку исходного микрокристаллического стекла с образованием обменного слоя Na/Li в ванне, содержащей натриевую соль, которая содержит NaNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃, и в смеси солей NaNO₃ и KNO₃ содержание NaNO₃ больше или равно 50 мас. %; при температуре от 380°C до 450°C и времени упрочнения от 0,5 до 6 часов.

12. Способ получения по п. 11, который дополнительно включает после первичной химической упрочняющей обработки проведение в ванне, содержащей калийную соль, вторичной химической упрочняющей обработки химически упрочненного микрокристаллического стекла, на котором был сформирован обменный слой Na/Li, чтобы сформировать обменный слой K/Na.

13. Способ получения по п. 12, отличающийся тем, что ванна, содержащая калийную соль, содержит KNO₃ или смесь солей NaNO₃ и KNO₃, а в смеси солей NaNO₃ и KNO₃ содержание KNO₃ больше или равно 80 мас. %; и

при вторичном химическом упрочнении температура составляет от 380°C до 450°C, а время упрочнения составляет от 0,2 до 1 часа.

14. Способ получения по п. 11, отличающийся тем, что перед выполнением первичной химической упрочняющей обработки исходного микрокристаллического стекла, подлежащего химической упрочняющей обработке в ванне с натриевой солью, дополнительно включает этап горячей гибки исходного микрокристаллического стекла, причем выполнение горячей гибки исходного микрокристаллического стекла осуществляют при температуре от 650°C до 750°C для формирования исходного 3D- микрокристаллического стекла, при этом время для каждой рабочей станции горячей гибки составляет от 30 до 120 с, а давление для горячей гибки составляет от 0,1 МПа до 0,9 МПа.

15. Электронное устройство, содержащее стеклянный компонент, при этом стеклянный компонент представляет собой химически упрочненное микрокристаллическое стекло по любому из пп. 1-10 или химически упрочненное микрокристаллическое стекло, полученное способом по любому из пп. 11-14.