化学强化的焦硅酸锂-透锂长石玻璃陶瓷的制作方法

本说明书一般涉及玻璃制品，更具体而言，涉及具有改进的化学耐久性和抗损伤性的玻璃陶瓷制品及其形成方法。

背景技术：

1、当具有焦硅酸锂晶相的玻璃陶瓷经历常规离子交换过程时，在玻璃陶瓷的表面上形成了富含钠的低折射率层。该富含钠的表面层的存在使得玻璃陶瓷的表面易受到亚表面水化，这可导致在玻璃陶瓷表面上生长碳酸钠晶体，进而可产生表面朦胧。富含钠的表面层还表现出低的化学耐久性，导致玻璃陶瓷易受到优先蚀刻、点蚀和其他表面损伤。

2、除了改变玻璃陶瓷的性质之外，低折射率层的存在可使fsm成像期间产生的图像变模糊，这导致使用这些图像来进行离子交换过程的质量控制变得不可靠。

3、因此，需要具有改进的化学耐久性，改进的抗损伤性的玻璃陶瓷制品，以及用于改进离子交换过程的质量控制的方法。

技术实现思路

1、根据本文公开的第1个方面，一种离子交换玻璃陶瓷制品具有厚度

t，其中：所述玻璃制品包括应力，所述应力根据基本线性函数，从离子交换玻璃陶瓷制品的外表面向着中心线，从约0.07

t的深度到约0.26

t的深度随着距离增加而减小；所述应力在距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面约0.18

t至约0.25

t的深度处从压缩应力转变成拉伸应力；并且离子交换玻璃陶瓷制品的外表面处的最大压缩应力的绝对值是离子交换玻璃陶瓷制品的最大中心张力（ct）的绝对值的1.8至2.2倍；并且离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度大于或等于1 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

2、根据本文公开的第2个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第1个方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大中心张力大于或等于70 mpa。

3、根据本文公开的第3个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据前述任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大中心张力为80 mpa至140 mpa。

4、根据本文公开的第4个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据前述任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大压缩应力为180 mpa至350 mpa。

5、根据本文公开的第5个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据前述任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，断裂韧度为1 mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

6、根据本文公开的第6个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据前述任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品在外表面处的na2o浓度小于10摩尔%。

7、根据本文公开的第7个方面，一种离子交换玻璃陶瓷制品具有厚度

t，其中：li离子浓度根据距离离子交换玻璃陶瓷制品外表面的距离增加而从表面li离子浓度增大到最大li离子浓度，其中，表面li离子浓度与最大li离子浓度之间的差异小于5摩尔%；na离子浓度随着距离离子交换玻璃陶瓷制品外表面的距离增加而从表面na离子浓度增加并接着减小到最小na离子浓度，其中，表面na离子浓度与最小na离子浓度之间的差异小于5摩尔%，表面na离子浓度小于10摩尔%；并且离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度大于1 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

8、根据本文公开的第8个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7个方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，在离子交换玻璃陶瓷制品的整个厚度

t中，na离子浓度大于0摩尔%。

9、根据本文公开的第9个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7或8个方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，na离子浓度大于0摩尔%且小于2.5摩尔%。

10、根据本文公开的第10个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至9个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，li离子的最大浓度为19摩尔%至32摩尔%。

11、根据本文公开的第11个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至10个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，断裂韧度为1 mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

12、根据本文公开的第12个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至11个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含大于0摩尔%至6摩尔%的al2o3。

13、根据本文公开的第13个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至12个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含0.7摩尔%至2.2摩尔%的p2o5。

14、根据本文公开的第14个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至13个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含1.7摩尔%至4.5摩尔%的zro2。

15、根据本文公开的第15个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第7至14个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含60摩尔%至72摩尔%的sio2。

16、根据本文公开的第16个方面，一种离子交换玻璃陶瓷制品包括1%至30%的残余玻璃含量和70%至99%的结晶相，所述结晶相选自焦硅酸锂、透锂长石、β-石英、β-锂辉石固溶体及其组合；所述离子交换玻璃陶瓷制品具有厚度t并且包括应力，所述应力随着从离子交换玻璃陶瓷制品的外表面向着中心线的距离增加而减小，其中从距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面的约0.07

t的深度到约0.26

t的深度，所述应力根据基本线性函数减小；所述应力在距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面约0.18

t至约0.25

t的深度处从压缩应力转变成拉伸应力；并且离子交换玻璃制品的外表面处的最大压缩应力是离子交换玻璃制品的最大中心张力（ct）的值的1.8至2.2倍。

17、根据本文公开的第17个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第16个方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度为1 mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

18、根据本文公开的第18个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第16或17个方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷是不透明的。

19、根据本文公开的第19个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第16至18个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大压缩应力为180 mpa至350 mpa。

20、根据本文公开的第20个方面，所述离子交换玻璃陶瓷制品包括根据第16至19个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品在外表面处的na2o浓度小于10摩尔%。

21、根据本文公开的第21个方面，一种强化具有晶相并且所述晶相选自透锂长石、焦硅酸锂及其组合的玻璃陶瓷制品的方法，所述方法包括：向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，其中，所述离子交换介质包含大于0重量%且小于或等于20重量%的nano3，80重量%至小于100重量%的kno3，以及0.01重量%至0.5重量%的lino3。

22、根据本文公开的第22个方面，所述方法包括根据第21个方面所述的方法，其中，离子交换介质的温度为380 ℃至550 ℃。

23、根据本文公开的第23个方面，所述方法包括根据第21或22个方面所述的方法，其中，向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，并且持续2小时至16小时的时间。

24、根据本文公开的第24个方面，所述方法包括根据第21至23个方面中任一方面所述的方法，其中，所述离子交换介质是第二离子交换介质，并且所述方法还包括：向玻璃陶瓷制品施加第一离子交换介质，其中，所述第一离子交换介质包含nano3、kno3和0.01重量%至0.5重量%的lino3，以及在施加第一离子交换介质后，施加第二离子交换介质。

25、根据本文公开的第25个方面，所述方法包括根据第24个方面所述的方法，其中，第一离子交换介质包括大于20重量%的nano3。

26、根据本文公开的第26个方面，所述方法包括根据第24或25个方面所述的方法，其中，第二离子交换介质包含大于95重量%且小于100重量%的kno3和大于0重量%且小于5重量%的nano3。

27、根据本文公开的第27个方面，一种强化具有晶相并且所述晶相选自透锂长石、焦硅酸锂及其组合的玻璃陶瓷制品的方法，所述方法包括：向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，其中，所述离子交换介质包含大于20重量%且小于或等于50重量%的nano3，50重量%至小于80重量%的kno3，以及0.01重量%至0.5重量%的lino3。

28、根据本文公开的第28个方面，所述方法包括根据第27个方面所述的方法，其中，离子交换介质的温度为380 ℃至550 ℃。

29、根据本文公开的第29个方面，所述方法包括根据第27或28个方面所述的方法，其中，向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，并且持续2小时至16小时的时间。

30、根据本文公开的第30个方面，所述方法包括根据第27至29个方面中任一方面所述的方法，其中，所述离子交换介质包括30重量%至50重量%的nano3和50重量%至70重量%的kno3。

31、根据本文公开的第31个方面，一种消费电子产品，其包括包括前表面、后表面和侧表面的壳体；至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或者毗邻所述壳体的前表面；以及设置在所述显示器上方的盖板基材，其中，一部分的壳体或盖板基材中的至少一者包括如第1至20个方面中任一方面所述的离子交换玻璃陶瓷制品。

32、在以下的具体实施方式中给出了另外的特征和优点，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言通过所作描述是显而易见的，或者通过实施本文所述的实施方式，包括以下的具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。

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

34、本技术还包括以下实施方案。

35、1. 一种离子交换玻璃陶瓷制品,其具有厚度

t，其中：

36、所述玻璃制品包括应力，所述应力根据基本线性函数，在从离子交换玻璃陶瓷制品的外表面向着中心线的约0.07

t的深度到约0.26

t的深度，随着距离增加而减小；

37、所述应力在距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面约0.18

t至约0.25

t的深度处从压缩应力转变成拉伸应力；并且

38、离子交换玻璃陶瓷制品的外表面处的最大压缩应力的绝对值是离子交换玻璃陶瓷制品的最大中心张力（ct）的绝对值的1.8至2.2倍；并且

39、离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度大于或等于1 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

40、2.根据实施方案1所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大中心张力大于或等于70 mpa。

41、3. 根据实施方案1所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大中心张力为80 mpa至140 mpa。

42、4. 根据实施方案1-3中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大压缩应力为180 mpa至350 mpa。

43、5. 根据实施方案1-4中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，断裂韧度为1mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

44、6. 根据实施方案1-5中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品在外表面处的na2o浓度小于10摩尔%。

45、7. 一种离子交换玻璃陶瓷制品，其具有厚度

t，其中：

46、li离子浓度随着距离离子交换玻璃陶瓷制品外表面的距离增加而从表面li离子浓度增大到最大li离子浓度，其中，表面li离子浓度与最大li离子浓度之间的差异小于5摩尔%；

47、na离子浓度随着距离离子交换玻璃陶瓷制品外表面的距离增加而从表面na离子浓度增加并接着减小到最小na离子浓度，其中，表面na离子浓度与最小na离子浓度之间的差异小于5摩尔%，表面na离子浓度小于10摩尔%；并且

48、离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度大于1 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

49、8. 根据实施方案7所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，在离子交换玻璃陶瓷制品的整个厚度

t中，na离子的浓度大于0摩尔%。

50、9. 根据实施方案8所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，na离子的浓度大于0摩尔%且小于2.5摩尔%。

51、10. 根据实施方案7-9中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，li离子的最大浓度为19摩尔%至32摩尔%。

52、11. 根据实施方案7-10中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，断裂韧度为1 mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

53、12. 根据实施方案7-11中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含大于0摩尔%至6摩尔%的al2o3。

54、13. 根据实施方案7-12中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含0.7摩尔%至2.2摩尔%的p2o5。

55、14. 根据实施方案7-13中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含1.7摩尔%至4.5摩尔%的zro2。

56、15. 根据实施方案7-14中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其还包含60摩尔%至72摩尔%的sio2。

57、16. 一种离子交换玻璃陶瓷制品，其包括1%至30%的残余玻璃含量和70%至99%的结晶相，所述结晶相选自焦硅酸锂、透锂长石、β-石英、β-锂辉石固溶体及其组合；所述离子交换玻璃陶瓷制品具有厚度

t并且包括应力，所述应力随着从离子交换玻璃陶瓷制品的外表面向着中心线的距离增加而减小，其中：

58、从距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面的约0.07

t的深度到约0.26

t的深度，所述应力根据基本线性函数减小；

59、所述应力在距离离子交换玻璃陶瓷制品的外表面约0.18

t至约0.25

t的深度处从压缩应力转变成拉伸应力；并且

60、离子交换玻璃制品的外表面处的最大压缩应力是离子交换玻璃制品的最大中心张力（ct）的值的1.8至2.2倍。

61、17. 根据实施方案16所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品的断裂韧度为1 mpa√m至1.5 mpa√m，这根据双悬臂梁方法测量。

62、18. 根据实施方案16或实施方案17所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷是不透明的。

63、19. 根据实施方案16-18中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，最大压缩应力为180 mpa至350 mpa。

64、20. 根据实施方案16-19中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品，其中，所述离子交换玻璃陶瓷制品在外表面处的na2o浓度小于10摩尔%。

65、21. 一种强化具有结晶相并且所述结晶相选自透锂长石、焦硅酸锂及其组合的玻璃陶瓷制品的方法，所述方法包括：

66、向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，其中，所述离子交换介质包含大于0重量%且小于或等于20重量%的nano3、80重量%至小于100重量%的kno3以及0.01重量%至0.5重量%的lino3。

67、22. 如实施方案21所述的方法，其中，所述离子交换介质的温度为380 ℃至550℃。

68、23. 如实施方案22所述的方法，其中，向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，并且持续2小时至16小时的时间。

69、24. 如实施方案21-23中任一项所述的方法，其中，所述离子交换介质是第二离子交换介质，并且所述方法还包括：

70、向玻璃陶瓷制品施加第一离子交换介质，其中，所述第一离子交换介质包含nano3、kno3和0.01重量%至0.5重量%的lino3，以及在施加第一离子交换介质后，施加第二离子交换介质。

71、25. 如实施方案24所述的方法，其中，第一离子交换介质包含大于20重量%的nano3。

72、26. 如实施方案24或实施方案25所述的方法，其中，第二离子交换介质包含大于95重量%且小于100重量%的kno3和大于0重量%且小于5重量%的nano3。

73、27. 一种强化具有晶相并且所述晶相选自透锂长石、焦硅酸锂及其组合的玻璃陶瓷制品的方法，所述方法包括：

74、向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，其中，所述离子交换介质包含大于20重量%且小于或等于50重量%的nano3，50重量%至小于80重量%的kno3，以及0.01重量%至0.5重量%的lino3。

75、28. 如实施方案27所述的方法，其中，所述离子交换介质的温度为380 ℃至550℃。

76、29. 如实施方案28所述的方法，其中，向玻璃陶瓷制品施加离子交换介质，并且持续2小时至16小时的时间。

77、30. 如实施方案27-29中任一项所述的方法，其中，所述离子交换介质包含30重量%至50重量%的nano3和50重量%至70重量%的kno3。

78、31. 一种消费电子产品，其包括：

79、壳体，所述壳体包括前表面、后表面和侧表面；

80、至少部分位于所述壳体内的电学部件，所述电学部件包括控制器、存储器和显示器，所述显示器位于所述壳体的前表面处或附近；以及

81、盖板基材，其设置在所述显示器上方，

82、其中，所述壳体的一部分或者所述盖板基材中的至少一者包括如实施方案1-6中任一项所述的离子交换玻璃陶瓷制品。