包括四方氧化锆结晶相的白色玻璃陶瓷基材与制品及其制造方法与流程

技术特征：
1.一种制造玻璃陶瓷制品的方法，该方法包含：(a)在环境具有590℃至820℃的第一温度的同时将前体玻璃在环境中维持1.75小时至4.25小时的第一时间段，基于氧化物计，该前体玻璃具有包含以下各项的组成：55-75摩尔％sio2、0.2-10摩尔％al2o3、0-5摩尔％b2o3、15-30摩尔％li2o、0-2摩尔％na2o、0-2摩尔％k2o、0-5摩尔％mgo、0-2摩尔％zno、0.2-3.0摩尔％p2o5、0.1-10摩尔％zro2、0-4摩尔％tio2及0-1.0摩尔％sno2；(b)在环境具有850℃至925℃的第二温度的同时将前体玻璃在环境中维持0.75小时至4.25小时的第二时间段，形成玻璃陶瓷基材，其中(i)二硅酸锂及(ii)β-锂辉石或β-石英中的任一种是按玻璃陶瓷基材的重量百分比计的两个主要结晶相，且其中四方zro2是玻璃陶瓷基材的结晶相；及(c)在包含离子na、k及ag中的一者或多者的盐的熔融盐浴中对玻璃陶瓷基材进行离子交换处理，形成玻璃陶瓷制品；其中以下条件中的至少一者为真：(i)前体玻璃的组成特征在于na2o k2o≤0.5摩尔％，但钠离子存在于玻璃陶瓷制品的整个厚度中；(ii)基于氧化物计，从玻璃陶瓷制品的主表面至厚度中的一部分的组成包含超过10摩尔％的na2o；(iii)离子交换处理的浴包含大于98重量百分比的nano3及0.01至1重量百分比的lino3；且玻璃陶瓷制品中na2o的摩尔百分比随着从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中的深度而减少，na2o在任何深度的最大摩尔百分比为7摩尔％na2o，且钠离子存在于玻璃陶瓷制品中达到从主表面起厚度的至少15％的深度；及(iv)离子交换处理包含第一离子交换处理，其中第一浴包含至少98重量百分比的nano3；及第二离子交换步骤，其中第二浴包含钾或银的离子；且(i)玻璃陶瓷制品的厚度的第一部分包含k2o或ag2o中的任一种的摩尔百分比，该摩尔百分比大于na2o的摩尔百分比，及(ii)玻璃陶瓷制品的厚度的第二部分包含na2o的摩尔百分比，该摩尔百分比大于k2o或ag2o中的任一种的摩尔百分比。2.如权利要求1所述的方法，其中：前体玻璃特征在于na2o k2o≤0.5摩尔％，但钠离子存在于玻璃陶瓷制品的整个厚度中。3.如权利要求1所述的方法，其中：基于氧化物计，玻璃陶瓷制品的从主表面至厚度中的一部分的组成包含超过10摩尔％
的na2o。4.如权利要求1所述的方法，其中：离子交换处理的浴包含大于98重量百分比的nano3及0.01至1重量百分比的lino3；且玻璃陶瓷制品中na2o的摩尔百分比随着从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中的深度而减少，na2o在任何深度的最大摩尔百分比为7摩尔％na2o，且钠离子存在于玻璃陶瓷制品中达到从主表面起厚度的至少15％的深度。5.如权利要求1所述的方法，其中：离子交换处理包含第一离子交换处理，其中第一浴包含至少98重量百分比的nano3；及第二离子交换步骤，其中第二浴包含钾或银的离子；且(i)玻璃陶瓷制品的厚度的第一部分包含k2o或ag2o中的任一种的摩尔百分比，该摩尔百分比大于na2o的摩尔百分比，及(ii)玻璃陶瓷制品的厚度的第二部分包含na2o的摩尔百分比，该摩尔百分比大于k2o或ag2o的摩尔百分比。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中：前体玻璃基本上不含na2o。7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中：第一温度在590℃至770℃的范围内。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中：玻璃陶瓷基材具有1.0至3.0mpa m1/2的断裂韧性。9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中：玻璃陶瓷制品的厚度为0.3mm至2.0mm。10.如权利要求9所述的方法，其中：玻璃陶瓷制品展现出至少120kgf的环上环失效负载。11.如权利要求9或10中任一项所述的方法，其中：在45psi的磨损压力下用sic颗粒磨损后，玻璃陶瓷制品展现出至少80kgf的环上环失效负载。12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中：玻璃陶瓷基材在f02光源下展现出呈现于以下cielab颜色空间坐标中的颜色：l*＝88至98；a*＝-1.0至1；及b*＝-4.0至4.0。13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中：基于氧化物计，前体玻璃的组成包含：68.6-71.5摩尔％sio2、1.0-4.5摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.7-1.2摩尔％p2o5、1.5-5.0摩尔％zro2及0-1.0摩尔％sno2，其中前体玻璃基本上不含b2o3、na2o、k2o、mgo、zno及tio2。14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中：基于氧化物计，前体玻璃的组成包含：68.6-70.9摩尔％sio2、
1.0-4.3摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.9-1.2摩尔％p2o5、2.0-5.0摩尔％zro2及0-1.0摩尔％sno2，其中前体玻璃基本上不含b2o3、na2o、k2o、mgo、zno及tio2。15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，其中：玻璃陶瓷基材具有1.4至2.4mpa m1/2的断裂韧性。16.如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中：玻璃陶瓷基材在f02光源下展现出呈现于以下cielab颜色空间坐标中的颜色：l*＝93至97；a*＝-1.0至0；及b*＝-1.0至3.0。17.如权利要求1-16中任一项所述的方法，其中：在厚度为0.8mm时，玻璃陶瓷基材在400nm至700nm的整个波长范围内具有79％至96％的平均不透明度。18.如权利要求1-17中任一项所述的方法，其中：前体玻璃包含3.4摩尔％至4.3摩尔％的al2o3；且二硅酸锂及β-锂辉石是按玻璃陶瓷制品的重量的两个主要结晶相。19.如权利要求1-5和7-12中任一项所述的方法，其中：以氧化物计，前体玻璃包含：70.0-70.6摩尔％sio2、4.85-4.95摩尔％al2o3、19.2-19.4摩尔％li2o、0.195-0.205摩尔％na2o、0.9-1.1摩尔％p2o5、1.8-2.6摩尔％zro2、1.9-2.1摩尔％tio2及0.09-0.11摩尔％sno2，其中前体玻璃基本上不含b2o3、k2o、mgo及zno；且β-锂辉石及二硅酸锂是按玻璃陶瓷制品的重量计的两个主要结晶相。20.如权利要求19所述的方法，其中：玻璃陶瓷制品还包含金红石作为结晶相。21.一种玻璃陶瓷基材，其包含：基于氧化物计包含以下各项的组成：68.6-71.5摩尔％sio2、1.0-4.5摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.7-1.2摩尔％p2o5、1.5-5.0摩尔％zro2及0-1.0摩尔％sno2；其中(i)二硅酸锂及(ii)β-锂辉石或β-石英中的任一种是按玻璃陶瓷基材的重量百分
比计的两个主要结晶相；且其中四方zro2是玻璃陶瓷基材的结晶相。22.如权利要求21所述的玻璃陶瓷基材，包含：68.6-70.9摩尔％sio2、1.0-4.3摩尔％al2o3、0.9-1.2摩尔％p2o5及3.0-5.0摩尔％zro2。23.如权利要求21-22中任一项所述的玻璃陶瓷基材，其中：玻璃陶瓷基材的组成基本上不含b2o3、na2o、k2o、mgo、tio2及zno。24.如权利要求21-23中任一项所述的玻璃陶瓷基材，其中：玻璃陶瓷基材具有大于或等于2.2mpa m1/2的断裂韧性。25.一种玻璃陶瓷制品，其包含：中心体积处基于氧化物计包含以下各项的组成：55-75摩尔％sio2、0.2-10摩尔％al2o3、0-5摩尔％b2o3、15-30摩尔％li2o、0-2摩尔％na2o、0-2摩尔％k2o、0-5摩尔％mgo、0-2摩尔％zno、0.2-3.0摩尔％p2o5、0.1-10摩尔％zro2、0-4摩尔％tio2及0-1.0摩尔％sno2；其中(i)二硅酸锂及(ii)β-锂辉石或β-石英中的任一种是玻璃陶瓷制品(按重量计)的两个主要结晶相；其中玻璃陶瓷制品还包含四方zro2作为结晶相；且其中以下条件中的至少一者为真：(i)基于氧化物计，玻璃陶瓷制品从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中的组成包含超过10摩尔％的na2o，na2o的摩尔百分比从主表面向中心体积减少；及(ii)玻璃陶瓷制品中na2o的摩尔百分比随着从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中的深度而减少，na2o在任何深度的最大摩尔百分比为7摩尔％na2o，且钠离子存在于玻璃陶瓷制品中达到从主表面起厚度的至少15％的深度。26.如权利要求25所述的玻璃陶瓷制品，其中：从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中，玻璃陶瓷制品的组成包含超过10摩尔％的na2o，na2o的摩尔百分比从主表面向中心体积减少。27.如权利要求25所述的方法，其中：玻璃陶瓷制品中na2o的摩尔百分比随着从主表面至玻璃陶瓷制品的厚度中的深度而减
少，na2o在任何深度的最大摩尔百分比为7摩尔％na2o，且钠离子存在于玻璃陶瓷制品中达到从主表面起厚度的至少15％的深度。28.如权利要求25-27中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品的厚度为0.3mm至2.0mm。29.如权利要求28所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品展现出至少120kgf的环上环失效负载。30.如权利要求28-29中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：在45psi的磨损压力下用sic颗粒磨损后，玻璃陶瓷制品展现出至少80kgf的环上环失效负载。31.如权利要求25-30中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品在中心体积处的组成以氧化物为基础包含：68.6-71.5摩尔％sio2、1.0-4.5摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.7-1.2摩尔％p2o5、1.5-5.0摩尔％zro2及0-0.1摩尔％sno2，其中玻璃陶瓷制品基本上不含b2o3、mgo、zno及tio2。32.如权利要求25-31中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品在中心体积处的组成以氧化物计包含：68.6-70.9摩尔％sio2、1.0-4.3摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.9-1.2摩尔％p2o5、2.0-5.0摩尔％zro2及0-0.1摩尔％sno2，其中玻璃陶瓷制品基本上不含b2o3、mgo、zno及tio2。33.如权利要求25-32中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品在中心体积处的组成(基于氧化物计)包含：68.6-70.9摩尔％sio2、1.0-4.3摩尔％al2o3、21.5-22.2摩尔％li2o、0.9-1.2摩尔％p2o5、3.0-5.0摩尔％zro2及0-1.0摩尔％sno2。34.如权利要求25-33中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品在f02光源下展现出呈现于以下cielab颜色空间坐标中的颜色：l*：93至97；a*：-1.0至0；及b*：-1.0至3.0。35.如权利要求25-34中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：
对于0.8mm的厚度，玻璃陶瓷基材在400nm至700nm的整个波长范围内具有79％至96％的平均不透明度。36.如权利要求25-35中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：基于氧化物计，玻璃陶瓷制品在中心体积处的组成包含3.4至4.3摩尔％al2o3；且二硅酸锂及β-锂辉石是按玻璃陶瓷制品的重量的两个主要结晶相。37.如权利要求25-30中任一项所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品在中心体积处的组成以氧化物为基础包含：70.0-70.6摩尔％sio2、4.85-4.95摩尔％al2o3、19.2-19.4摩尔％li2o、0.195-0.205摩尔％na2o、0.9-1.1摩尔％p2o5、1.8-2.6摩尔％zro2、1.9-2.1摩尔％tio2及0.09-0.11摩尔％sno2，其中玻璃陶瓷制品在中心体积处基本上不含b2o3、k2o、mgo及zno；且二硅酸锂及β-锂辉石是按玻璃陶瓷制品的重量的两个主要结晶相。38.如权利要求37所述的玻璃陶瓷制品，其中：玻璃陶瓷制品还包含金红石作为结晶相。

技术总结
一种玻璃陶瓷制品包含：(基于氧化物计)包含以下各项的中心体积组成：55-75mol％SiO2、0.2-10mol％Al2O3、0-5mol％B2O3、15-30mol％Li2O、0-2mol％Na2O、0-2mol％K2O、0-5mol％MgO、0-2mol％ZnO、0.2-3.0mol％P2O5、0.1-10mol％ZrO2、0-4mol％TiO2及0-1.0mol％SnO2。二硅酸锂及β-锂辉石或β-石英中的任一种是该玻璃陶瓷制品(按重量计)的两个主要结晶相。该玻璃陶瓷基材还包含四方ZrO2作为结晶相。该玻璃陶瓷制品自主表面至该玻璃陶瓷制品的厚度中的组成(基于氧化物计)可包含超过10mol％的Na2O，Na2O的摩尔百分比自该主表面向该中心体积减少。当该玻璃陶瓷制品的厚度为0.3mm至2.0mm时，该玻璃陶瓷制品展现出至少120kgf的环上环失效负载。失效负载。失效负载。


技术研发人员：C
受保护的技术使用者：康宁股份有限公司
技术研发日：2021.06.28
技术公布日：2023/3/3