透明β-石英玻璃陶瓷的制作方法

本说明书总体上涉及透明玻璃陶瓷组合物。更具体而言，本说明书涉及可以形成为用于电子装置的覆盖玻璃或壳体的透明β-石英玻璃陶瓷。

背景技术：

1、可携式电子装置(例如，智能型手机、平板计算机、可穿戴装置(例如，手表及健身追踪器))继续变得更小及更复杂。因此，常规用于这样的可携式电子装置的至少一个外表面上的材料也继续变得更加复杂。举例而言，随着可携式电子装置变得越小且越薄以满足消费者的需求，这些可携式电子装置所使用的显示外罩及壳体也变得越小且越薄，而针对用于形成这些部件的材料导致更高的性能需求。

2、具有高透明度的玻璃陶瓷材料由于高机械强度而对于此类应用具有吸引力。示例性玻璃陶瓷材料为包含β-石英固溶体晶相并呈现高透明度的那些材料。在晶相中包括镁的β-石英固溶体玻璃陶瓷可以通过离子交换进行化学强化。随着熔融盐浴中的锂离子与β-石英固溶体晶相中的镁离子进行交换而发生离子交换。由于mg2+离子的迁移率，所以需要高温浴(＞700℃)。这种高温浴是昂贵的。

3、因此，需要可以藉由低成本手段强化的β-石英固溶体玻璃陶瓷材料。

技术实现思路

1、根据方面(1)，提供一种玻璃陶瓷制品。该玻璃陶瓷制品包含：包含β-石英固溶体的主晶相；包含四方zro2的次晶相；以及铝硅酸锂非晶相，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.3，r2o为li2o+na2o+k2o+cs2o+rb2o，r'o为mgo+cao+sro+bao+zno。

2、根据方面(2)，提供方面(1)的玻璃陶瓷制品，其中玻璃陶瓷的结晶度大于50重量％。

3、根据方面(3)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中主晶相的晶粒尺寸大于或等于50nm且小于或等于100nm。

4、根据方面(4)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中玻璃陶瓷在0.8mm的厚度下在400nm至750nm的波长范围内的透射率大于或等于90％。

5、根据方面(5)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于65摩尔％且小于或等于80摩尔％的sio2。

6、根据方面(6)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于8摩尔％且小于或等于20摩尔％的al2o3。

7、根据方面(7)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于4摩尔％且小于或等于18摩尔％的mgo。

8、根据方面(8)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于0摩尔％且小于或等于4摩尔％的zno。

9、根据方面(9)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于1摩尔％且小于或等于4摩尔％的zro2。

10、根据方面(10)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于0摩尔％且小于或等于0.4摩尔％的sno2。

11、根据方面(11)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于0摩尔％且小于或等于1摩尔％的tio2。

12、根据方面(12)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中玻璃陶瓷基本上不含tio2。

13、根据方面(13)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中玻璃陶瓷基本上不含bi2o3及b2o3。

14、根据方面(14)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于等于1.1。

15、根据方面(15)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中摩尔比(r2o+r'o)/al2o3大于或等于0.9且小于或等于等于1.0。

16、根据方面(16)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％的li2o。

17、根据方面(17)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含：大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的na2o；以及大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的k2o。

18、根据方面(18)，提供方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其包含从表面延伸到压缩深度的压缩应力层。

19、根据方面(19)，提供方面(18)的玻璃陶瓷制品，其中压缩深度大于或等于10μm。

20、根据方面(20)，提供根据方面(18)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中压缩深度小于或等于60μm。

21、根据方面(21)，提供方面(18)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中压缩深度小于或等于0.2t，其中t为玻璃陶瓷制品的厚度。

22、根据方面(22)，提供方面(18)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品，其中压缩应力层包含大于或等于100mpa的压缩应力。

23、根据方面(23)，提供一种消费性电子产品。消费性电子产品包含：包含前表面、后表面及侧表面的壳体；电学部件，其至少部分位于壳体内，电学部件包含控制器、内存及显示器，显示器位于壳体的前表面处或与前表面相邻；以及覆盖基板，其设置于显示器上方；其中壳体或覆盖基板中至少一者的至少一部分包含方面(1)至先前方面中任一者的玻璃陶瓷制品。

24、根据方面(24)，提供一种生产玻璃陶瓷制品的方法。该方法包含以下步骤：使玻璃基板成核，以形成成核玻璃基板；将成核玻璃基板陶瓷化，以形成玻璃陶瓷制品，其中玻璃基板包含铝硅酸锂，并且玻璃陶瓷制品包含：包含β-石英固溶体的主晶相；包含四方zro2的次晶相；以及铝硅酸锂非晶相，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.3，r2o为li2o+na2o+k2o+cs2o+rb2o，r'o为mgo+cao+sro+bao+zno。

25、根据方面(25)，提供方面(24)的方法，其中该成核步骤包含在大于或等于700℃且小于或等于800℃的温度下的环境中的处理。

26、根据方面(26)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中该成核步骤持续的时间大于或等于10分钟且小于或等于12小时。

27、根据方面(27)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中该陶瓷化步骤包含在大于或等于900℃且小于或等于1000℃的温度下的环境中的处理。

28、根据方面(28)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中该陶瓷化步骤持续的时间大于或等于10分钟且小于或等于4小时。

29、根据方面(29)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，进一步包含成核玻璃基板的中间热处理，其中中间热处理在该成核步骤之后以及该陶瓷化步骤之前进行，并包含在高于该成核步骤且低于该陶瓷化步骤的温度下的环境中的处理。

30、根据方面(30)，提供方面(29)的方法，其中中间热处理包含在大于或等于800℃且小于或等于900℃的温度下的环境中的处理。

31、根据方面(31)，提供方面(29)至先前方面中任一者的方法，其中中间热处理持续的时间大于或等于10分钟且小于或等于4小时。

32、根据方面(32)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，进一步包含以下步骤：在熔融盐浴中针对玻璃陶瓷制品进行离子交换，其中熔融盐浴包含nano3、kno3或其组合。

33、根据方面(33)，提供方面(32)的方法，其中熔融盐浴的温度大于或等于350℃且小于或等于550℃。

34、根据方面(34)，提供方面(32)至先前方面中任一者的方法，其中离子交换持续的时间大于或等于30分钟且小于或等于24小时。

35、根据方面(35)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中玻璃基板包含：大于或等于65摩尔％且小于或等于80摩尔％的sio2；大于或等于8摩尔％且小于或等于20摩尔％的al2o3；大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％的li2o；大于或等于4摩尔％且小于或等于18摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于4摩尔％的zno；大于或等于1摩尔％且小于或等于4摩尔％的zro2；大于或等于0摩尔％且小于或等于0.4摩尔％的sno2，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.3。

36、根据方面(36)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.1。

37、根据方面(37)，提供方面(24)至先前方面中任一者的方法，其中玻璃基板包含：大于或等于0摩尔％且小于或等于1摩尔％的tio2，其中玻璃基板基本上不含bi2o3及b2o3。

38、根据方面(38)，提供一种玻璃。该玻璃包含：大于或等于65摩尔％且小于或等于80摩尔％的sio2；大于或等于8摩尔％且小于或等于20摩尔％的al2o3；大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％的li2o；大于或等于4摩尔％且小于或等于18摩尔％的mgo；大于或等于0摩尔％且小于或等于4摩尔％的zno；大于或等于1摩尔％且小于或等于4摩尔％的zro2；大于或等于0摩尔％且小于或等于0.4摩尔％的sno2；大于或等于0摩尔％且小于或等于1摩尔％的tio2；其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.3，r2o为li2o+na2o+k2o+cs2o+rb2o，r'o为mgo+cao+sro+bao+zno，并且该玻璃基本不含bi2o3及b2o3。

39、根据方面(39)，提供方面(38)的玻璃，其中该玻璃基本上不含tio2。

40、根据方面(40)，提供方面(38)至先前方面中任一者的玻璃，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.1。

41、根据方面(41)，提供方面(38)至先前方面中任一者的玻璃，其中(r2o+r'o)/al2o3的摩尔比大于或等于0.9且小于或等于1.0。

42、根据方面(42)，提供方面(38)至先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的na2o。

43、根据方面(43)，提供方面(38)至先前方面中任一者的玻璃，包含大于或等于0摩尔％且小于或等于5摩尔％的k2o。

44、在随后的具体实施方式中将阐述额外特征及优势，而本领域技术人员可根据该描述而部分理解额外特征及优势，或藉由实践本文中(包括随后的具体实施方式、权利要求书及附图)所描述的实施方式而了解额外特征及优势。

45、应了解，上述一般描述与以下详细描述二者皆描述各种实施方式，并且意欲提供用于理解所请求保护的主题的本质及特性的概述或框架。包括附图以提供对各种实施方式的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本文中所述的各种实施方式，且与描述一同用于解释所请求保护的主题的原理及操作。