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CN103068759A - 强化玻璃的二步法 - Google Patents

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CN103068759A CN2011800410994A CN201180041099A CN103068759A CN 103068759 A CN103068759 A CN 103068759A CN 2011800410994 A CN2011800410994 A CN 2011800410994A CN 201180041099 A CN201180041099 A CN 201180041099A CN 103068759 A CN103068759 A CN 103068759A
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S·戈麦斯
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R·M·莫伦纳
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Abstract

本发明涉及一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法。通过用较大金属阳离子交换玻璃中存在的较小金属阳离子，形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层。在第二步骤中，玻璃中的金属阳离子被较大金属阳离子交换至玻璃中的第二深度，该第二深度小于所述层深度，并增强了压缩层的压缩应力。可以通过二步离子交换法形成压缩层并用较大阳离子代替阳离子。还提供了碱性铝硼硅酸盐玻璃，其具有压缩层，以及至少3000gf的裂缝压痕阈值。

Description

强化玻璃的二步法
相关申请交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2010年8月26日提交的美国临时申请系列第61/377136号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
本发明涉及经过强化的碱性铝硼硅酸盐玻璃。更具体地，本发明涉及此类玻璃的强化方法。更具体来说，本发明涉及通过离子交换对此类玻璃进行强化。
离子交换过程可以通过在玻璃的表面区域产生压缩应力层来强化含碱玻璃。通常，含锂铝硅酸盐玻璃比含钠玻璃更易于进行离子交换，并且在较低温度和较短时间内，含锂铝硅酸盐玻璃能够获得更大深度的压缩。但是，此类含锂铝硅酸盐玻璃倾向于具有较低应变点和退火点，处理需要较低温度以避免结构松弛。此外，相比于在玻璃中用钾交换钠实现的表面压缩，在玻璃中用钠交换锂导致较低表面压缩，进而形成较小表面强度。
发明内容
提供了一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法。通过用较大金属阳离子交换玻璃中存在的较小金属阳离子，形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层。在第二步骤中，玻璃中的金属阳离子被较大金属阳离子交换至第二深度，该第二深度小于所述层深度。该第二步骤增强了压缩层的压缩应力。例如，在第一步骤中用钠阳离子交换玻璃中存在的锂阳离子至层深度，然后在第二步骤中交换玻璃中的钠阳离子和锂阳离子至第二深度。用钾阳离子交换钠阳离子和锂阳离子增强了层的压缩应力。可以通过二步离子交换法形成压缩层并用较大阳离子代替阳离子。还提供了一种碱性铝硼硅酸盐玻璃，其具有压缩层，以及至少3000gf的裂缝压痕阈值。
因此，本发明的一个方面提供一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法。所述方法包括以下步骤：提供包含碱金属阳离子的碱性铝硼硅酸盐玻璃；形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于压缩应力下；并用较大碱金属阳离子替换至少一部分的碱金属阳离子至第二深度，所述第二深度小于所述层深度，其中所述用较大碱金属阳离子替换碱金属阳离子增强了压缩应力。
本发明的第二方面提供一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法。所述方法包括以下步骤：提供包含锂阳离子和钠阳离子的碱性铝硼硅酸盐玻璃；用钠阳离子替换至少一部分锂阳离子以形成从玻璃表面延伸到层深度的处于压缩应力下的压缩层；并用钾阳离子替换至少一部分钠阳离子和锂阳离子至第二深度，所述第二深度小于所述层深度，其中所述压缩层在第二深度内富集钾阳离子，所述用钾阳离子替换钠阳离子和锂阳离子增强了压缩层的压缩应力。
本发明的第三方面提供一种碱性铝硼硅酸盐玻璃。所述玻璃包含锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子。玻璃表面具有压缩层，该压缩层从表面延伸到层深度，在第二深度内富集钾阳离子，所述第二深度小于层深度。玻璃表面在维氏压痕计的压痕上的裂缝起始阈值至少为3000gf。
从以下详细描述、附图和所附权利要求书能明显地看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。
附图简要说明
图1是本文所述具有强化表面的玻璃板的截面示意图；
图2是在强化之前和通过离子交换法进行强化之后得到的碱性铝硼硅酸盐玻璃的裂缝起始负荷图；
图3a是二步离子交换法的第一步骤之后的Na2O浓度分布图；以及
图3b是二步离子交换法的第二步骤之后的K2O浓度分布图。
具体实施方式
在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中相同或相应的部分。还应理解，除非另外说明，否则，术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便用语，不应视为限制性用语。此外，每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素，或者主要由它们组成，或者由它们组成。类似地，每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时，应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另外说明，否则，列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一（个/种），或者一（个/种）或多（个/种）。
从总体上参见附图，并具体参见图1，应理解举例说明是为了描述本发明的具体实施方式的，这些举例说明不是用来限制本发明的说明书或权利要求书的。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，所示的附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意性方式显示。
除非另有说明，否则，本文所用术语“富集”指的是玻璃块中具体元素或者离子物质的浓度大于元素或者离子物质的平均浓度。除非另有说明，否则，本文所用术语“玻璃”指的是碱性铝硼硅酸盐玻璃。
提供了强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法。在一个实施方式中，所述方法包括以下步骤：提供碱性铝硼硅酸盐玻璃；起始形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层；并用较大碱金属阳离子替换至少一部分的碱金属阳离子至第二深度，所述第二深度小于所述层深度。所述用较大碱金属阳离子替换碱金属阳离子增强了压缩层中的压缩应力并增强了玻璃表面的抗损伤性。压缩层抑制了表面处的裂缝生成，并防止裂缝开始并延伸通过层深度。在一些实施方式中，通过使用二步离子交换法进行所述方法。
在该方法的第一步骤中，提供碱性铝硼硅酸盐玻璃。在一些实施方式中，以厚度小于或等于约2mm的板形式提供玻璃。可以通过本领域已知的下拉法，例如狭缝拉制或者熔融拉制法或者本领域已知的其他方法形成所述玻璃板。在一些实施方式中，玻璃包含单价锂阳离子和钠阳离子。玻璃还可以额外地包含单价钾阳离子。玻璃中的此类碱金属阳离子通常以氧化物Li2O、Na2O和K2O存在。在一些实施方式中，所述碱性铝硼硅酸盐玻璃包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：50-70摩尔%SiO2、5-15摩尔%Al2O3、5-20摩尔%B2O3、2-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O以及0-10摩尔%K2O。在一些实施方式中，玻璃还可以包含至少一种以下组分：0-10摩尔%P2O5、0-5摩尔%MgO、0-1摩尔%CeO2以及0-1摩尔%SnO2。
代表性的玻璃的非限制性组成和物理性质见表1。还列出了表1中的组分通过维氏压痕计的压痕测得的裂缝起始阈值。在以下时刻测定压痕起始阈值（单位为Kgf）：1)在对玻璃进行离子交换之前（表1中的“IX前”）；2)玻璃在390°C的含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的熔融盐浴中进行10小时的一步法离子交换（IX）之后；3)玻璃在390°C的熔融NaNO3盐浴中进行10小时的一步法离子交换之后；4)玻璃在二步离子交换法之后，所述二步离子交换法包括在390°C的熔融NaNO3盐浴中进行10小时的离子交换，之后在390°C的熔融KNO3盐浴中进行30分钟的离子交换。表1还列出了通过离子交换过程形成的压缩层的层深度（DOL），单位为微米（μm）。
表1：代表性的碱性铝硼硅酸盐玻璃的组成和物理性质。应变点、退火点和软化点的单位是摄氏度；热膨胀系数（CTE）的单位是107K-1；密度的单位是g/cm3。
Figure BDA00002855487900041
Figure BDA00002855487900051
续表1：代表性的碱性铝硼硅酸盐玻璃的组成和物理性质。应变点、退火点和软化点的单位是摄氏度；热膨胀系数（CTE）的单位是107K-1；密度的单位是g/cm3。
Figure BDA00002855487900052
Figure BDA00002855487900061
续表1：代表性的碱性铝硼硅酸盐玻璃的组成和物理性质。应变点、退火点和软化点的单位是摄氏度；热膨胀系数（CTE）的单位是107K-1；密度的单位是g/cm3。
Figure BDA00002855487900071
Figure BDA00002855487900081
续表1：代表性的碱性铝硼硅酸盐玻璃的组成和物理性质。应变点、退火点和软化点的单位是摄氏度；热膨胀系数（CTE）的单位是107K-1；密度的单位是g/cm3。
Figure BDA00002855487900082
提供的碱性铝硼硅酸盐玻璃具有天然的高抗损伤性，即玻璃在任意化学或热强化或回火之前，或者无需所述化学或热强化或回火就具有高抗损伤性。通过玻璃对维氏压痕计的压痕上的裂缝形成和/或延伸的抗性测定或者表征所述抗损坏性。在一些实施方式中，在进行强化之前，玻璃的裂缝起始阈值（即首先观察到裂缝的维氏压痕计负荷）至少约为1000gf，在特定实施方式中，在进行强化之前，玻璃的裂缝起始阈值范围约为1000gf至最高约2000gf。天然裂缝起始阈值在该范围内的玻璃组合物的例子见表2。作为对比，钠钙玻璃具有低抗损伤性，当压痕负荷低至100gf时就形成裂缝。即使经过离子交换之后，钠钙玻璃的抗损伤性通常仍小于1000gf。
表2：混合的碱性铝硼硅酸盐玻璃在化学强化之前的裂缝起始阈值。
Figure BDA00002855487900092
Figure BDA00002855487900101
在一些实施方式中，可以通过二步离子交换法实现本文所述的形成压缩层并增强抗损伤性。在此方法中，用与玻璃中存在的离子具有相同价态或氧化态的较大的离子代替或交换玻璃表面层中的离子。通常在熔融盐浴中进行金属阳离子的交换，通常用来自浴中的较大阳离子替换玻璃中的较小阳离子。离子交换限于从玻璃制品表面延伸到表面下方的深度（层深度或“DOL”）的区域。例如，含碱金属的玻璃的离子交换可以通过以下方式实现：将玻璃浸泡在含盐的至少一种熔融盐浴中，所述盐包括例如但不限于，至少一种碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐和氯化物。所述熔融盐浴的温度范围通常约为380°C至最高约450°C,浸泡时间范围最长约16小时。但是，也可以采用不同于本文所述的温度和浸泡时间。通过来自浴中的较大阳离子替换或交换玻璃中的较小阳离子，在靠近玻璃表面至层深度的区域内产生压缩应力。靠近表面的压缩应力使得玻璃内部或中心区域的中心张力上升，从而使得玻璃内的力平衡。
初始形成压缩层的步骤提供了具有不同寻常的较深深度的压缩层。在一些实施方式中，形成压缩层的步骤包括用较大碱金属阳离子替换较小碱金属阳离子。在特定实施方式中，所述步骤包括通过离子交换，用来自例如熔融盐浴中的钠阳离子在玻璃表面下方的层深度中替换玻璃中的锂阳离子。优选在较深的层深度（例如图1中的d1、d2）实现Na+离子交换Li+离子。在此类实施方式中，层深度至少为50μm，而在一些实施方式中，可以从表面延伸到约70μm至最高约290μm的深度范围。
可以通过将玻璃浸泡在包含至少一种熔融钠盐的第一离子交换浴中实现Na+离子交换Li+离子。在一些实施方式中，所述钠盐是硝酸钠（NaNO3）。在一些实施方式中，所述离子交换浴仅含有钠盐，即没有向浴中故意加入其他金属盐。但是，在其他实施方式中，第一离子交换浴还包含其他碱金属盐，例如但不限于，硝酸钾（KNO3）。在一个非限制性例子中，第一离子交换浴包含40重量%的NaNO和60重量%的KNO3。在另一个非限制性例子中，第一离子交换浴包含20重量%的NaNO3和80重量%的KNO3。
在形成压缩层之后，压缩层中至少一部分的较小碱金属阳离子（例如Li+、Na+）被一种单个的较大碱金属阳离子物质替换至第二深度（例如，图1中的d1′、d2′），所述第二深度小于层深度。在一些实施方式中，这是通过用钾离子交换玻璃中的钠离子和锂离子中的至少一种来实现的。用K+离子交换Na+离子和Li+离子至第二深度增强了玻璃的表面压缩应力。在一些实施方式中，所述第二深度从表面延伸到约5μm到最高约为20μm的深度范围内。通过将玻璃浸泡在含钾钠盐的第二离子交换浴中来实现所述离子交换。在一些实施方式中，所述钾盐是硝酸钾（KNO3）。
通过上文所述形成深压缩层并使用二步离子交换法在较浅深度内用较大离子替换较小离子对玻璃进行强化之后，当用维氏压痕计进行压痕时玻璃的裂缝初始阈值至少为3000gf，压缩应力至少为500MPa，层深度至少为50μm。
还提供了包含锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子的碱性铝硼硅酸盐玻璃。所述玻璃具有从玻璃表面延伸到层深度的压缩应力层。玻璃的压缩层富集钾阳离子至第二深度，所述第二深度小于层深度。当用维氏压痕计压痕时，表面的裂缝起始阈值也至少为3000gf。
图1所示是通过本文所述方法强化的碱性铝硼硅酸盐玻璃板的截面示意图。在图1所示的非限制性例子中，强化的玻璃板100的厚度为t，具有基本相互平行的第一表面110和第二表面120，以及中心部分115。压缩层112、122分别从第一表面110和第二表面120延伸到各表面下方的层深度d1、d2。压缩层112、122处于压缩应力下，而中心部分115处于拉伸应力下，或者处于拉伸状态。中心部分115中的拉伸应力平衡了压缩层112、122中的压缩应力，因此维持了强化玻璃板100中的平衡。玻璃的压缩层112、122分别在第二深度d1′、d2′内富集钾阳离子，其中所述第二深度d1′、d2′小于层深度d1、d2。虽然图1显示具有从相对表面110、120延伸的压缩层112、122的玻璃板，但是本文所述的玻璃可以具有经过强化的单个表面，而非多个经过强化的表面。这可以通过例如，在本文所述并用于强化玻璃板100的二步离子交换法掩蔽表面110和120中的一个来实现。
在一些实施方式中，层的第一深度从玻璃表面延伸到约70μm到最高约为290μm的深度范围内。在一些实施方式中，第二深度d1′、d2′从表面112、122延伸到约5μm到最高约为20μm的深度范围内。
在一些实施方式中，通过本文的上述方法，例如本文所述的二步离子交换法形成压缩层。如上所述，所述方法包括以下步骤：提供碱性铝硼硅酸盐玻璃；形成从玻璃表面延伸到层深度（图1中的d1、d2）的压缩层；其中所述压缩层处于压缩应力下；并用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子至第二深度（图1中的d1′、d2′），所述第二深度小于层深度。用较大碱金属阳离子物质替换碱金属阳离子增强了压缩层中的压缩应力。
在一些实施方式中，玻璃是厚度小于或等于约2mm的板形式。可以通过本领域已知的下拉法，例如狭缝拉制或者熔融拉制法，或者本领域已知的其他方法形成所述玻璃板。在一些实施方式中，所述碱性铝硼硅酸盐玻璃包含以下成分、主要由以下成分组成或由以下成分组成：50-70摩尔%SiO2、5-15摩尔%Al2O3、5-20摩尔%B2O3、2-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O以及0-10摩尔%K2O。在一些实施方式中，玻璃还可以包含至少一种以下组分：0-10摩尔%P2O5、0-5摩尔%MgO、0-1摩尔%CeO2以及0-1摩尔%SnO2。代表性的玻璃的组成、物理性质以及抗损伤性见表1。
本文所述的玻璃天然地（即，在热强化或化学强化（例如，离子交换）之前）具有高水平的抗损伤性。通过玻璃对维氏压痕计的压痕上的裂缝形成和/或延伸的抗性测定或者表征所述抗损坏性。在一些实施方式中，在进行强化之前，玻璃的裂缝起始阈值（即首先观察到裂缝的维氏压痕计负荷）至少约为1000gf，在特定实施方式中，在进行强化之前，玻璃的裂缝起始阈值范围约为1000gf至最高约2000gf。天然裂缝起始阈值在该范围内的玻璃组合物的例子见表2。作为对比，钠钙玻璃具有低抗损伤性，当压痕负荷低至100gf时就形成裂缝。即使经过离子交换之后，钠钙玻璃的抗损伤性通常仍小于1000gf。
通过使用二步离子交换法可以极大地增强天然地具有抗损伤性的碱性铝硼硅酸盐玻璃的抗损伤性和强度。上文所述的二步强化/离子交换法提供了在那些需要高强度和耐刮擦性的消费品电子应用中使用此类玻璃的新机会。所述应用包括但不限于，便携式或手持式电子通讯和娱乐装置中的覆盖板、显示窗、显示屏以及触摸屏等。
实施例
以下实施例说明了本发明方法和玻璃的特征和优点，它们不以任何方式构成对本发明或所附权利要求书的限制。
实施例1
在代表性的碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物进行离子交换之前和不同条件的离子交换之后用维氏压痕计对其测定裂缝起始阈值。
通过将具有选定组成的玻璃样品浸泡在单熔融盐浴中进行一步法离子交换。根据上文所述方法对具有这些相同组成的不同玻璃样品在多盐浴中进行二步法离子交换。
所用的一步法离子交换浴是：a)390°C熔融NaNO3盐浴；以及b)含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的390°C熔融盐浴。在纯NaNO3浴中进行离子交换的玻璃样品在浴中浸泡5小时。在KNO3/NaNO3浴中进行离子交换的玻璃样品在浴中浸泡10小时。
使用两组二步法多离子交换浴。第一组多离子交换浴由390°C的第一熔融NaNO3盐浴和之后的390°C的第二熔融KNO3盐浴组成。玻璃样品在第一（NaNO3）浴中浸泡10小时，然后在第二（KNO3）浴中浸泡30分钟。第二组多离子交换浴由410°C的第一熔融NaNO3盐浴和之后的410°C的第二熔融KNO3盐浴组成。玻璃样品在第一（NaNO3）浴中浸泡10小时，然后在第二（KNO3）浴中浸泡10分钟。
作为对比，测定钠钙玻璃在离子交换之前以及在410°C KNO3浴中离子交换8小时之后的裂缝起始阈值。
在离子交换之前和之后测定不同组分的裂缝起始阈值，见图2。作为对比，测定钠钙玻璃（图2中的SLS）在离子交换之前以及在410°C KNO3浴中离子交换8小时之后的裂缝起始阈值。一步法离子交换使得玻璃的抗损伤性提升了约3倍。如上文所述，二步离子交换法实现了观察到形成裂缝之前高至10,000gf的负荷。
实施例2
通过表3所示数据显示二步离子交换法的效果，表3列出了1mm的碱性铝硼硅酸盐玻璃样品在不同离子交换（IX）过程之后测得的层深度（DOL）和压缩应力（CS）。表3所列出的样品的组成如下：i)65.7摩尔%SiO2、12.3摩尔%Al2O3、9.1摩尔%B2O3、5摩尔%Li2O、6.6摩尔%Na2O、1.3摩尔%K2O、0.1摩尔%SnO2、和0.15CeO2；ii)65.7摩尔%SiO2、10.3摩尔%Al2O3、12.1摩尔%B2O3、4.6摩尔%Li2O、6.2摩尔%Na2O、1.1摩尔%K2O、0.1摩尔%SnO2和0.15摩尔%CeO2；以及iii)57.9摩尔%SiO2、12.1摩尔%Al2O3、18.1摩尔%B2O3、4.6摩尔%Li2O、6.2摩尔%Na2O、1.1摩尔%K2O、0.1摩尔%SnO2和0.15摩尔%CeO2。
通过将各个组成的一组样品分别浸泡在含80重量%KNO3和20重量%NaNO3的390°C的熔融盐浴中5小时，用一步法对其进行离子交换。二步法离子交换包括：在含80重量%KNO3和20重量%NaNO3的390°C的熔融盐浴中浸泡5小时，之后在410°C的KNO3熔融盐浴中浸泡1小时。根据上文所述方法浸泡在第二离子交换浴中增强了所有样品的压缩应力。
通过将各个组成的第二组样品分别浸泡在含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的390°C的熔融盐浴中5小时，用一步法对其进行离子交换。二步法离子交换包括：在含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的390°C的熔融盐浴中浸泡5小时，之后在410°C的KNO3熔融盐浴中浸泡1小时。根据上文所述方法浸泡在第二离子交换浴中增强了所有样品的压缩应力。
表3：使用不同离子交换（IX）条件的碱性铝硼硅酸盐玻璃的层深度（DOL）和压缩应力（CS）。
Figure BDA00002855487900141
Figure BDA00002855487900151
还在厚度为1mm的玻璃样品的抛光表面上使用环上环测量，测定碱性铝硼硅酸盐玻璃样品在离子交换之前以及一步法与二步离子交换法之后的强度。所有的样品包含65.7摩尔%SiO2、10.3摩尔%Al2O3、12.1摩尔%B2O3、4.6摩尔%Li2O、6.2摩尔%Na2O以及1.1摩尔%K2O。样品在离子交换之前测得的环上环强度为131±45MPa。在390°C含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的熔融盐浴中进行6小时的一步法离子交换形成491±108MPa的环上环强度。二步法离子交换包括：在含60重量%KNO3和40重量%NaNO3的390°C的熔融盐浴中浸泡6小时，之后在410°C的KNO3熔融盐浴中浸泡1小时，形成647±215MPa的环上环强度。根据上文所述方法的二步离子交换法比一步法的环上环强度增加约30%。
实施例3
使用电子微探针分析对根据上文所述方法进行二步离子交换法之后的碱性铝硼硅酸盐样品中的Na2O和K2O浓度进行研究。图3a是通过电子微探针分析测定的第一离子交换步骤（在390°C熔融NaNO3盐浴中浸泡5小时）之后的Na2O浓度曲线图。图3b是通过电子微探针分析测定的第二离子交换步骤（在410℃熔融KNO3盐浴中浸泡：a)0分钟（即对应一步法离子交换）、b)10分钟、c)20分钟和d)60分钟）之后的K2O浓度曲线图。如图3a和3b所示，Na+和K+离子的浓度分别对应Na2O和K2O浓度。玻璃表面上的K+和Na+浓度涉及压缩应力，而这些离子扩散进入到玻璃中的距离涉及压缩层的层深度。如上文所述，二步法的第一步骤（图3a）建立了较深的层深度，而第二步骤（图3b）加入浅层，该浅层为玻璃提供了高压缩应力。允许进行第二步骤的时间决定了K+的表面浓度，进而决定了最终实现的压缩应力水平。例如，对于样品d（图3）观察到895MPa的表面压缩应力，该样品在第二KNO3浴中进行60分钟的离子交换。
虽然为了说明给出了典型的实施方式，但是前面的描述不应被认为是对本说明书或所附权利要求书的范围的限制。因此，在不偏离本说明书或者所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可想到各种改进、修改和替换形式。

Claims (27)

1.一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供碱性铝硼硅酸盐玻璃，所述玻璃包含碱金属阳离子；
b.形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于压缩应力下；以及
c.用较大碱金属阳离子替换压缩层中存在的至少一部分碱金属阳离子至第二深度，所述第二深度小于所述层深度，其中所述用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子增强了压缩应力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成压缩层的步骤包括用钠阳离子替换锂阳离子至玻璃的层深度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成压缩层的步骤包括将玻璃浸泡在含钠盐的第一离子交换浴中。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一离子交换浴还包含钾盐。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子的步骤包括在第二深度内用钾阳离子替换钠阳离子和锂阳离子中的至少一种。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子的步骤包括将玻璃浸泡在含钾盐的第二离子交换浴中。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子之后，玻璃表面在维氏压痕计的压痕上的裂缝起始层阈值至少为3000gf。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述用较大碱金属阳离子替换压缩层中的碱金属阳离子之后，压缩应力至少为500Mpa，层深度至少为50μm。
9.一种强化碱性铝硼硅酸盐玻璃的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供碱性铝硼硅酸盐玻璃，所述玻璃包含锂阳离子和钠阳离子；
b.用钠阳离子替换锂阳离子，以形成从玻璃表面延伸到层深度的压缩层，其中所述压缩层处于压缩应力下；以及
c.用钾阳离子替换钠阳离子和锂阳离子至第二深度，所述第二深度小于所述层深度，其中所述用钾阳离子替换压缩层中的锂阳离子和钠阳离子增强了压缩应力。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述用钠阳离子替换锂阳离子的步骤包括将玻璃浸泡在第一离子交换浴中，所述第一离子交换浴包含钠盐。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一离子交换浴还包含钾盐。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述用钾阳离子替换钠阳离子和任选的锂阳离子的步骤包括将玻璃浸泡在第二离子交换浴中，所述第二离子交换浴包含钾盐。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述用钾阳离子替换钠阳离子和任选的锂阳离子之后，玻璃表面在维氏压痕计的压痕上的裂缝起始层阈值至少为3000gf。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述用钾阳离子替换钠阳离子和任选的锂阳离子之后，压缩应力至少为500MPa，层深度至少为50μm。
15.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述提供碱性铝硼硅酸盐玻璃的步骤包括提供具有如下组成的碱性铝硼硅酸盐玻璃：50-70摩尔%SiO2、5-15摩尔%Al2O3、5-20摩尔%B2O3、2-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O以及0-10摩尔%K2O。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述碱性铝硼硅酸盐玻璃还包含至少一种以下组分：0-10摩尔%P2O5、0-5摩尔%MgO、0-1摩尔%CeO2以及0-1摩尔%SnO2。
17.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述提供碱性铝硼硅酸盐玻璃的步骤包括提供如下的碱性铝硼硅酸盐玻璃，该碱性铝硼硅酸盐玻璃在维氏压痕计的压痕上的裂缝起始阈值至少为1000gf。
18.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述层深度的范围为70μm至最高290μm。
19.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述第二深度的范围为5μm至最高20μm。
20.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述提供碱性铝硼硅酸盐玻璃的步骤包括提供厚度小于2mm的碱性铝硼硅酸盐玻璃板。
21.一种碱性铝硼硅酸盐玻璃，其包含锂阳离子、钠阳离子和钾阳离子，其特征在于，所述玻璃表面具有从表面延伸到层深度的压缩层，所述压缩层在小于所述层深度的第二深度内富集钾阳离子，其中玻璃表面在维氏压痕计的压痕上的裂缝起始层阈值至少为3000gf。
22.如权利要求21所述的玻璃，其特征在于，表面的压缩应力至少为500MPa，层深度至少为50μm。
23.如权利要求21所述的玻璃，其特征在于，所述层深度的范围为70μm至最高290μm。
24.如权利要求21所述的玻璃，其特征在于，所述第二深度的范围为5μm至最高20μm。
25.如权利要求21-24中任一项所述的玻璃，其特征在于，所述碱性铝硼硅酸盐玻璃包含：50-70摩尔%SiO2、5-15摩尔%Al2O3、5-20摩尔%B2O3、2-15摩尔%Li2O、0-20摩尔%Na2O以及0-10摩尔%K2O。
26.如权利要求25所述的玻璃，其特征在于，所述碱性铝硼硅酸盐玻璃还包含至少一种以下组分：0-10摩尔%P2O5、0-5摩尔%MgO、0-1摩尔%CeO2以及0-1摩尔%SnO2。
27.如权利要求21所述的玻璃，其特征在于，所述玻璃是厚度最高为2mm的玻璃板。
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