(57)【要約】  黒色ケイ酸リチウムガラスセラミックが提供される。上記ガラスセラミックは：一次結晶相としてのケイ酸リチウム；並びに二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む。上記ガラスセラミックは、色座標：Ｌ＊：２０．０〜４０．０；ａ＊：−１．０〜１．０；及びｂ＊：−５．０〜２．０を特徴とする。上記ガラスセラミックはイオン交換されていてよい。上記ガラスセラミックの製造方法も開示される。
2021505503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミックであって：
一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに
二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つ
を含み、
前記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：２０．０〜４０．０；
ａ＊：−１．０〜１．０；及び
ｂ＊：−５．０〜２．０
を特徴とする、ガラスセラミック。
【請求項２】
前記ガラスセラミックは：
可視光範囲における１％未満の透過率；及び／又は
５０重量％超の結晶化度
を有する、請求項１に記載のガラスセラミック。
【請求項３】
前記ガラスセラミックは：
少なくとも２９０ＭＰａのリング・オン・リング強度；及び
０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊じん性
のうちの少なくとも一方を有する、請求項１又は２に記載のガラスセラミック。
【請求項４】
前記ガラスセラミックはイオン交換されており、前記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラスセラミック。
【請求項５】
前記ガラスセラミックは：
２５０ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下の、前記表面における圧縮応力；
少なくとも０．０５ｔの前記圧縮深さ（ここでｔは前記ガラスセラミックの厚さである）；及び
少なくとも９００ＭＰａのリング・オン・リング強度
のうちの少なくとも１つを有する、請求項４に記載のガラスセラミック。
【請求項６】
消費者向け電子製品であって：
前面、背面、及び側面を備えるハウジング；
少なくとも一部が前記ハウジング内にある電気部品であって、前記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、前記ディスプレイは前記ハウジングの前記前面にあるか、又は前記前面に隣接する、電気部品；並びに
前記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
前記ハウジングの少なくとも一部分は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラスセラミックを含む、消費者向け電子製品。
【請求項７】
前駆ガラス系物品をセラミック化してガラスセラミックを形成するステップを含む、方法であって、
前記ガラスセラミックは：
一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに
二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つ
を含み、
前記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：２０．０〜４０．０；
ａ＊：−１．０〜１．０；及び
ｂ＊：−５．０〜２．０
を特徴とする、方法。
【請求項８】
前記セラミック化するステップは５００℃以上９００℃以下の温度で実施され；及び／又は
前記セラミック化するステップは６時間以上１６時間以下の期間にわたって実施される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスセラミックをイオン交換するステップを更に含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記前駆ガラス系物品は：
５５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
２．０重量％〜２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
０重量％〜５．０重量％のＢ２Ｏ３；
５．０重量％〜１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；
０重量％〜５．０重量％のＮａ２Ｏ；
０重量％〜４．０重量％のＫ２Ｏ；
０重量％〜８．０重量％のＭｇＯ；
０重量％〜１０．０重量％のＺｎＯ；
０．５重量％〜５．０重量％のＴｉＯ２；
１．０重量％〜６．０重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜１０．０重量％のＺｒＯ２；
０重量％〜０．４重量％のＣｅＯ２；
０．０５重量％〜０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；
０．１重量％〜５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．１重量％〜５．０重量％のＮｉＯ；
０．１重量％〜５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；
０重量％〜４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｕＯ；及び
０重量％〜２．０重量％のＶ２Ｏ５
を含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
５５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
２．０重量％〜２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
０重量％〜５．０重量％のＢ２Ｏ３；
５．０重量％〜１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；
０重量％〜５．０重量％のＮａ２Ｏ；
０重量％〜４．０重量％のＫ２Ｏ；
０重量％〜８．０重量％のＭｇＯ；
０重量％〜１０．０重量％のＺｎＯ；
０．５重量％〜５．０重量％のＴｉＯ２；
１．０重量％〜６．０重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜１０．０重量％のＺｒＯ２；
０重量％〜０．４重量％のＣｅＯ２；
０．０５重量％〜０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；
０．１重量％〜５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．１重量％〜５．０重量％のＮｉＯ；
０．１重量％〜５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；
０重量％〜４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｕＯ；及び
０重量％〜２．０重量％のＶ２Ｏ５
を含む、ガラス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１７年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６２／５９２，７１５号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は概してガラスセラミック組成物に関する。より詳細には、本明細書は、電子デバイスのためのハウジングへと形成できる黒色ケイ酸リチウムガラスセラミックを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
スマートフォン、タブレット、並びにウェアラブルデバイス（例えば腕時計及びフィットネストラッカー等）といった携帯型電子デバイスは、小型化及び複雑化され続けている。従って、このような携帯型電子デバイスの少なくとも１つの外側表面に従来使用されている材料も、複雑化され続けている。例えば、消費者の要求を満たすために携帯型電子デバイスがより小さく薄くなるに従って、これらの携帯型電子デバイスに使用されるハウジングもより小さく薄くなり、従って、これらの構成部品を形成するために使用される材料に関する性能要件が高くなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、損傷耐性等の性能がより高く、携帯型電子デバイスでの使用に関して良好な外観を呈する材料に対して、需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
態様（１）によると、ガラスセラミックが提供される。上記ガラスセラミックは：一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む。上記ガラスセラミックは、以下の色座標：Ｌ＊：２０．０〜４０．０；ａ＊：−１．０〜１．０；及びｂ＊：−５．０〜２．０を特徴とする。
【０００６】
態様（２）によると、上記一次結晶相がメタケイ酸リチウムである、態様（１）に記載のガラスセラミックが提供される。
【０００７】
態様（３）によると、上記一次結晶相が二ケイ酸リチウムである、態様（１）又は（２）に記載のガラスセラミックが提供される。
【０００８】
態様（４）によると、上記ガラスセラミックの透過率が可視光範囲において約１％未満である、態様（１）〜（３）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【０００９】
態様（５）によると、上記ガラスセラミックのリング・オン・リング強度が少なくとも約２９０ＭＰａである、態様（１）〜（４）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１０】
態様（６）によると、上記ガラスセラミックの破壊じん性が約０．９ＭＰａ・ｍ０．５〜約２．０ＭＰａ・ｍ０．５である、態様（１）〜（５）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１１】
態様（７）によると、上記ガラスセラミックの破壊じん性が約１．０ＭＰａ・ｍ０．５〜約１．５ＭＰａ・ｍ０．５である、態様（１）〜（６）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１２】
態様（８）によると：約５５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約２．０重量％〜約２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；０重量％〜約５．０重量％Ｂ２Ｏ３；約５．０重量％〜約１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；０重量％〜約５．０重量％のＮａ２Ｏ；０重量％〜約４．０重量％のＫ２Ｏ；０重量％〜約８．０重量％のＭｇＯ；０重量％〜約１０．０重量％のＺｎＯ；約０．５重量％〜約５．０重量％のＴｉＯ２；約１．０重量％〜約６．０重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約１０．０重量％のＺｒＯ２；０重量％〜約０．４重量％のＣｅＯ２；約０．０５重量％〜約０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；約０．１重量％〜約５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．１重量％〜約５．０重量％のＮｉＯ；約０．１重量％〜約５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；０重量％〜約４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｕＯ；及び０重量％〜約２．０重量％のＶ２Ｏ５を更に含む、態様（１）〜（７）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１３】
態様（９）によると：約６５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約７．０重量％〜約１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；約６．０重量％〜約１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；約２．０重量％〜約４．０重量％のＴｉＯ２；約１．５重量％〜約２．５重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約４．０重量％のＺｒＯ２；約１．０重量％〜約４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．５重量％〜約１．５重量％のＮｉＯ；及び約０．１重量％〜約０．４重量％のＣｏ３Ｏ４を更に含む、態様（１）〜（８）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１４】
態様（１０）によると、上記ガラスセラミックの結晶化度が約５０重量％超である、態様（１）〜（９）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１５】
態様（１１）によると、上記ガラスセラミックがイオン交換されており、上記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、態様（１）〜（１０）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１６】
態様（１２）によると、上記ガラスセラミックの上記表面における圧縮応力が少なくとも約２５０ＭＰａである、態様（１１）に記載のガラスセラミックが提供される。
【００１７】
態様（１３）によると、上記ガラスセラミックの上記表面における圧縮応力が約２５０ＭＰａ〜約６５０ＭＰａである、態様（１１）又は（１２）に記載のガラスセラミックが提供される。
【００１８】
態様（１４）によると、上記圧縮深さが少なくとも０．０５ｔであり、ｔは上記ガラスセラミックの厚さである、態様（１１）〜（１３）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００１９】
態様（１５）によると、上記ガラスセラミックのリング・オン・リング強度が少なくとも約９００ＭＰａである、態様（１１）〜（１４）のいずれか１つに記載のガラスセラミックが提供される。
【００２０】
態様（１６）によると、消費者向け電子製品が提供される。上記消費者向け電子製品は：前面、背面、及び側面を備えるハウジング；少なくとも一部が上記ハウジング内にある電気部品であって、上記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは上記ハウジングの上記前面にあるか、又は上記前面に隣接する、電気部品；並びに上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスを備える。上記ハウジングの少なくとも一部分は、態様（１）〜（１０）のいずれか１つに記載のガラスセラミックを含む。
【００２１】
態様（１７）によると、消費者向け電子製品が提供される。上記消費者向け電子製品は：前面、背面、及び側面を備えるハウジング；少なくとも一部が上記ハウジング内にある電気部品であって、上記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは上記ハウジングの上記前面にあるか、又は上記前面に隣接する、電気部品；並びに上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラスを備える。上記ハウジングの少なくとも一部分は、態様（１１）〜（１５）のいずれか１つに記載のガラスセラミックを含む。
【００２２】
態様（１８）によると、方法が提供される。上記方法は、前駆ガラス系物品をセラミック化してガラスセラミックを形成するステップを含む。上記ガラスセラミックは：一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む。上記ガラスセラミックは、以下の色座標：Ｌ＊：２０．０〜４０．０；ａ＊：−１．０〜１．０；及びｂ＊：−５．０〜２．０を特徴とする。
【００２３】
態様（１９）によると、上記セラミック化するステップが約５００℃〜約９００℃の温度で実施される、態様（１８）に記載の方法が提供される。
【００２４】
態様（２０）によると、上記セラミック化するステップが約６時間〜約１６時間の期間にわたって実施される、態様（１８）又は（１９）に記載の方法が提供される。
【００２５】
態様（２１）によると、上記ガラスセラミックをイオン交換するステップを更に含む、態様（１８）〜（２０）のいずれか１つに記載の方法が提供される。
【００２６】
態様（２２）によると、上記前駆ガラス系物品が：約５５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約２．０重量％〜約２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；０重量％〜約５．０重量％のＢ２Ｏ３；約５．０重量％〜約１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；０重量％〜約５．０重量％のＮａ２Ｏ；０重量％〜約４．０重量％のＫ２Ｏ；０重量％〜約８．０重量％のＭｇＯ；０重量％〜約１０．０重量％のＺｎＯ；約０．５重量％〜約５．０重量％のＴｉＯ２；約１．０重量％〜約６．０重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約１０．０重量％のＺｒＯ２；０重量％〜約０．４重量％のＣｅＯ２；約０．０５重量％〜約０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；約０．１重量％〜約５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．１重量％〜約５．０重量％のＮｉＯ；約０．１重量％〜約５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；０重量％〜約４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｕＯ；及び０重量％〜約２．０重量％のＶ２Ｏ５を含む、態様（１８）〜（２１）のいずれか１つに記載の方法が提供される。
【００２７】
態様（２３）によると、上記前駆ガラス系物品が：約６５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約７．０重量％〜約１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；約６．０重量％〜約１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；約２．０重量％〜約４．０重量％のＴｉＯ２；約１．５重量％〜約２．５重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約４．０重量％のＺｒＯ２；約１．０重量％〜約４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．５重量％〜約１．５重量％のＮｉＯ；及び約０．１重量％〜約０．４重量％のＣｏ３Ｏ４を含む、態様（１８）〜（２２）のいずれか１つに記載の方法が提供される。
【００２８】
態様（２４）によると、ガラスが提供される。上記ガラスは：約５５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約２．０重量％〜約２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；０重量％〜約５．０重量％のＢ２Ｏ３；約５．０重量％〜約１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；０重量％〜約５．０重量％のＮａ２Ｏ；０重量％〜約４．０重量％のＫ２Ｏ；０重量％〜約８．０重量％のＭｇＯ；０重量％〜約１０．０重量％のＺｎＯ；約０．５重量％〜約５．０重量％のＴｉＯ２；約１．０重量％〜約６．０重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約１０．０重量％のＺｒＯ２；０重量％〜約０．４重量％のＣｅＯ２；約０．０５重量％〜約０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；約０．１重量％〜約５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．１重量％〜約５．０重量％のＮｉＯ；約０．１重量％〜約５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；０重量％〜約４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；０重量％〜約２．０重量％のＣｕＯ；及び０重量％〜約２．０重量％のＶ２Ｏ５を含む。
【００２９】
態様（２５）によると：約６５．０重量％〜約７５．０重量％のＳｉＯ２；約７．０重量％〜約１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；約６．０重量％〜約１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；約２．０重量％〜約４．０重量％のＴｉＯ２；約１．５重量％〜約２．５重量％のＰ２Ｏ５；約２．０重量％〜約４．０重量％のＺｒＯ２；約１．０重量％〜約４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；約０．５重量％〜約１．５重量％のＮｉＯ；及び約０．１重量％〜約０．４重量％のＣｏ３Ｏ４を含む、態様（２４）に記載のガラスが提供される。
【００３０】
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、「発明を実施するための形態」から、又は以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本明細書に記載されている実施形態を実践することによって、当業者には容易に明らかとなるだろう。
【００３１】
上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」の両方は、様々な実施形態を説明しており、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、これらの様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を図示しており、本説明と併せて、請求対象の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本明細書中で開示及び説明されている実施形態による、表面上に圧縮応力層を有するガラスセラミックの断面の概略図
【図２Ａ】本明細書中で開示されるガラス‐セラミックのうちのいずれを組み込んだ例示的な電子デバイスの平面図
【図２Ｂ】図２Ａの例示的な電子デバイスの斜視図
【図３】実施形態による厚さ０．８ｍｍのガラスセラミック、及び比較例による厚さ０．８ｍｍの２つのガラスセラミックの、透過率スペクトル
【図４】イオン交換処理前及び後の、ある実施形態によるガラスセラミックに関するリング・オン・リング（ＲｏＲ）強度試験の結果のワイブルプロット
【図５】電子マイクロプローブで測定された、ある実施形態によるイオン交換済みガラスセラミックの表面からの深さの関数としてのＮａ２Ｏの濃度（重量％）のプロット
【図６】リング・オン・リング試験装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
これより、様々な実施形態による黒色ケイ酸リチウムガラスセラミックに関して詳細に言及する。特に、上記黒色ケイ酸リチウムガラスセラミックは、良好な外観を有し、高い強度及び破壊じん性を示す。従って上記黒色ケイ酸リチウムガラスセラミックは、携帯型電子デバイスのハウジングとしての使用に適している。
【００３４】
以下の記載では、同様の参照記号は、図面において示す複数の図を通して、同様の又は対応する部分を指す。特段明記されていない限り、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「外向き（ｏｕｔｗａｒｄ）」、「内向き（ｉｎｗａｒｄ）」等の用語は、利便性のための単語であり、限定的な用語として解釈してはならないことも理解される。ある群が、複数の要素の少なくとも１つの群及びその組み合わせからなるものとして記載されている場合は常に、上記群は、列記されている要素のうちのいずれの個数のもの（個別に又は互いに組み合わせて）からなってよいことが理解される。特段明記されていない限り、値の範囲が記載されている場合、これは上記範囲の上限及び下限並びにその間のいずれの範囲を含む。本明細書中で使用される場合、不定冠詞「ａ」「ａｎ」及びこれに対応する定冠詞「ｔｈｅ」は、特段明記されていない限り、「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」又は「１つ以上の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を意味する。また、本明細書及び図面中で開示される様々な特徴は、いずれの、及びあらゆる組み合わせで使用できることも理解される。
【００３５】
特段の記載がない限り、本明細書に記載のガラスの全ての組成は重量パーセント（重量％）を単位として表され、これらの成分は酸化物ベースで与えられる。特段の記載がない限り、全ての温度はセルシウス度（℃）を単位として表される。
【００３６】
用語「略、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」は本明細書では、いずれの量的比較、値、測定値又は他の表現に付随し得る不可避的な不確実性を表すために使用される場合があることに留意されたい。これらの用語はまた、ある量的表現が、問題となっている主題の基本的な機能を変化させることなく、言明されている基準から変動できる程度を表すためにも使用される。例えば、「Ｋ２Ｏを実質的に含まない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｆｒｅｅ  ｏｆ  Ｋ２Ｏ）」ガラスは、これらの酸化物がガラスに能動的に添加又は混入されないものの、汚染物質としてごく少量、例えば約０．０１重量％未満の量で存在し得る、ガラスである。本明細書中で使用される場合、ある値を修飾するために用語「約（ａｂｏｕｔ）」が使用されていれば、その値自体も開示される。
【００３７】
ガラスセラミックは、一次結晶相、二次結晶相、及び残留ガラス相を内包する。一次結晶相は主要な結晶相であり、本明細書では、ガラスセラミックの最大画分（重量）を占める結晶相として定義される。従って二次結晶相は、ガラスセラミックの重量パーセントに関して、一次結晶相の重量パーセントより低い濃度で存在する。
【００３８】
実施形態では、一次結晶相はケイ酸リチウムを含む。ケイ酸リチウムは、メタケイ酸リチウム又は二ケイ酸リチウムであってよい。実施形態では、ケイ酸リチウムは唯一の一次結晶相である。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含む二次結晶相を含む。本明細書中で使用される場合、βスポジュメンは、βスポジュメン固溶体を指す場合がある。実施形態では、ガラスセラミックは２つ以上の二次結晶相を内包する。いくつかの実施形態では、追加の結晶相がガラスセラミック中に存在してよい。
【００４０】
実施形態では、ガラスセラミックの合計結晶化度は、硬度、ヤング率、及び耐ひっかき性といった機械的特性の強化を提供するために十分な高さである。本明細書中で使用される場合、「合計結晶化度（ｔｏｔａｌ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）」は重量％を単位として与えられ、ガラスセラミック中に存在する全ての結晶相の重量％の合計を指す。実施形態では、合計結晶化度は約５０重量％以上、例えば約５５重量％以上、約６０重量％以上、約６５重量％以上、約７０重量％以上、約７５重量％以上、又はそれ以上である。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスセラミックの合計結晶化度は、約５０重量％以上かつ約７５重量％以下、例えば約５５重量％以上かつ約７０重量％以下、又は約６０重量％以上かつ約６５重量％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。ガラスセラミックの合計結晶化度は、Ｘ線回折（Ｘ‐ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）のリートベルト定量解析結果によって決定される。
【００４１】
ガラスセラミックは不透明又は半透明である。実施形態では、ガラスセラミックは、可視範囲（３８０ｎｍ〜７６０ｎｍ）において約１０％未満、例えば約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、又はそれ未満の透過率を示す。本明細書中で使用される場合、透過率は全透過率を指し、１５０ｍｍ積分球を備えたＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ  ９５０  ＵＶ／Ｖｉｓ／ＮＩＲ分光計を用いて測定される。広角散乱光の収集を可能とする積分球の入口ポートに試料を設置し、スペクトラロン標準反射板ディスクを積分球の出口ポート上に置く。全透過率を、オープンビームベースライン測定値に対して生成する。
【００４２】
実施形態では、ガラスセラミックは黒色である。ガラスセラミックは、以下の色座標：Ｌ＊２０．０〜４０．０、ａ＊−１．０〜０．５、及びｂ＊−５．０〜１．０を特徴としてよい。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックのＬ＊値は、２０．０〜４０．０、例えば２１．０〜３９．０、２２．０〜３８．０、２３．０〜３７．０、２４．０〜３６．０、２３．０〜３５．０、２５．０〜３４．０、２６．０〜３３．０、２７．０〜３２．０、２８．０〜３１．０、又は２９．０〜３０．０、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックのａ＊値は、−１．０〜１．０、例えば−０．９〜０．９、−０．８〜０．８、−０．７〜０．７、−０．６〜０．６、−０．５〜０．５、−０．４〜０．４、−０．３〜０．３、−０．２〜０．２、又は−０．１〜０．１、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックのｂ＊値は、−５．０〜２．０、例えば−４．５〜１．５、−４．０〜１．０、−３．５〜０．５、−３．０〜０．０、−２．５〜−０．５、−２．０〜−１．０、又は−１．５、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。本明細書中で使用される場合、色座標は、ＳＣＩ  ＵＶＣ条件下で、Ｘ‐ｒｉｔｅ  Ｃｉ７  Ｆ０２光源を用いて測定される。
【００４３】
実施形態では、ガラスセラミックは高い破壊じん性を有してよい。この高い破壊じん性は、ガラスセラミックの結晶相の構成を少なくとも部分的な要因として達成される。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックの破壊じん性は：約０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約２．０ＭＰａ・ｍ０．５、例えば約１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．９ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．１ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．８ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．２ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．７ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．３ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．６ＭＰａ・ｍ０．５以下、約１．４ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックの破壊じん性は、約１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上かつ約１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下であってよい。破壊じん性は、以下で説明されるように、シェブロン切欠き付きショートバー（ｃｈｅｖｒｏｎ  ｎｏｔｃｈｅｄ  ｓｈｏｒｔ  ｂａｒ：ＣＮＳＢ）法で測定される。
【００４４】
実施形態では、ガラスセラミックは高い強度を有してよい。この高い強度は、ガラスセラミックの結晶相の構成を少なくとも部分的な要因として達成される。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックの強度は、約２９０ＭＰａ以上、例えば約３００ＭＰａ以上、約３１０ＭＰａ以上、約３２０ＭＰａ以上、約３３０ＭＰａ以上、約３４０ＭＰａ以上、約３５０ＭＰａ以上、約３６０ＭＰａ以上、約３７０ＭＰａ以上、約３８０ＭＰａ以上、約３９０ＭＰａ以上、又はそれ以上である。実施形態では、ガラスセラミックの強度は、約２９０ＭＰａ以上かつ約４００ＭＰａ以下、例えば約３００ＭＰａ以上かつ約３９０ＭＰａ以下、約３１０ＭＰａ以上かつ約３８０ＭＰａ以下、約３２０ＭＰａ以上かつ約３７０ＭＰａ以下、約３３０ＭＰａ以上かつ約３６０ＭＰａ以下、約３４０ＭＰａ以上かつ約３５０ＭＰａ以下、及びこれらの端点から形成されるあらゆる部分範囲内である。上記強度は、以下で説明されるリング・オン・リング試験によって測定される強度を指す。
【００４５】
これより、ケイ酸リチウムガラスセラミックの組成について説明する。本明細書に記載のガラスセラミックの実施形態では、構成成分（例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等）の濃度は、特段の記載がない限り、酸化物ベースの重量パーセント（重量％）で与えられる。実施形態によるガラスセラミックの成分について、以下で個別に説明する。ある成分について様々に記載される範囲のうちのいずれを、他のいずれの成分に関して様々に記載される範囲のいずれと個別に組み合わせてよいことを理解されたい。
【００４６】
本明細書で開示されるガラスセラミックの実施形態では、ＳｉＯ２が最大の構成要素である。ＳｉＯ２は、一次ネットワーク形成剤として作用し、ネットワーク構造を安定させる。ＳｉＯ２は、所望のケイ酸リチウム結晶相の形成に必要である。純ＳｉＯ２はＣＴＥが比較的低く、アルカリを含有しない。しかしながら、純ＳｉＯ２の融点は高い。従って、ガラスセラミック中のＳｉＯ２の濃度が高すぎると、ガラスセラミックの形成に使用される前駆ガラス組成物の成形性が低下し得る。というのは、比較的高濃度のＳｉＯ２によって、ガラスを溶融させるのがより困難になり、これが前駆ガラスの成形性に悪影響を与えるためである。実施形態では、ガラス組成物は一般に、約５５．０重量％以上、例えば約５６．０重量％以上、約５７．０重量％以上、約５８．０重量％以上、約５９．０重量％以上、約６０．０重量％以上、約６１．０重量％以上、約６２．０重量％以上、約６３．０重量％以上、約６４．０重量％以上、約６５．０重量％以上、約６６．０重量％以上、約６７．０重量％以上、約６８．０重量％以上、約６９．０重量％以上、約７０．０重量％以上、約７１．０重量％以上、約７２．０重量％以上、約７３．０重量％以上、又は約７４．０重量％以上の量のＳｉＯ２を含む。実施形態では、ガラス組成物は、約７５．０重量％以下、例えば約７４．０重量％以下、約７３．０重量％以下、約７２．０重量％以下、約７１．０重量％以下、約７０．０重量％以下、約６９．０重量％以下、約６８．０重量％以下、約６７．０重量％以下、約６６．０重量％以下、約６５．０重量％以下、約６４．０重量％以下、約６３．０重量％以下、約６２．０重量％以下、約６１．０重量％以下、約６０．０重量％以下、約５９．０重量％以下、約５８．０重量％以下、約５７．０重量％以下、又は約５６．０重量％以下の量のＳｉＯ２を含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、約５５．０重量％以上かつ約７５．０重量％以下、例えば約５６．０重量％以上かつ約７４．０重量％以下、約５７．０重量％以上かつ約７３．０重量％以下、約５８．０重量％以上かつ約７２．０重量％以下、約５９．０重量％以上かつ約７１．０重量％以下、約６０．０重量％以上かつ約７０．０重量％以下、約６１．０重量％以上かつ約６９．０重量％以下、約６２．０重量％以上かつ約６８．０重量％以下、約６３．０重量％以上かつ約６７．０重量％以下、約６４．０重量％以上かつ約６６．０重量％以下、又は約６５．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、約６５重量％以上かつ約７５重量％以下の量のＳｉＯ２を含む。
【００４７】
実施形態のガラスセラミックは、Ａｌ２Ｏ３を更に含んでよい。Ａｌ２Ｏ３は、ガラス組成物から形成されるガラス溶融物中での四面体配位により、ガラスセラミックの形成に使用される前駆ガラス組成物の粘度を上昇させることができ、Ａｌ２Ｏ３の量が多すぎるとガラス組成物の成形性が低下する。しかしながら、ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の濃度とＳｉＯ２の濃度及びアルカリ酸化物の濃度とのバランスを取ると、Ａｌ２Ｏ３はガラス溶融物の液相線温度を低下させることができ、これにより、液相粘度を増大させて、フュージョン成形プロセスといった特定の成形プロセスに対するガラス組成物の適合性を改善できる。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３含量が多すぎると、ガラスセラミック中に形成される二ケイ酸リチウム結晶の量が望ましくなく減少する場合があり、これによりインターロック構造の形成が妨げられる。ＳｉＯ２と同様に、Ａｌ２Ｏ３はネットワーク構造を安定させる。実施形態では、ガラス組成物は一般に、約２．０重量％以上、例えば約３．０重量％以上、約４．０重量％以上、約５．０重量％以上、約６．０重量％以上、約７．０重量％以上、約８．０重量％以上、約９．０重量％以上、約１０．０重量％以上、約１１．０重量％以上、約１２．０重量％以上、約１３．０重量％以上、約１４．０重量％以上、約１５．０重量％以上、約１６．０重量％以上、約１７．０重量％以上、約１８．０重量％以上、又は約１９．０重量％以上の濃度のＡｌ２Ｏ３を含む。実施形態では、ガラス組成物は、約２０．０重量％以下、例えば約１９．０重量％以下、約１８．０重量％以下、約１７．０重量％以下、約１６．０重量％以下、約１５．０重量％以下、約１４．０重量％以下、約１３．０重量％以下、約１２．０重量％以下、約１１．０重量％以下、約１０．０重量％以下、約９．０重量％以下、約８．０重量％以下、約７．０重量％以下、約６．０重量％以下、約５．０重量％以下、約４．０重量％以下、又は約３．０重量％以下の量のＡｌ２Ｏ３を含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。他の実施形態では、ガラス組成物は、約２．０重量％以上かつ約２０．０重量％以下、例えば約３．０重量％以上かつ約１９．０重量％以下、約４．０重量％以上かつ約１８．０重量％以下、約５．０重量％以上かつ約１７．０重量％以下、約６．０重量％以上かつ約１６．０重量％以下、約７．０重量％以上かつ約１５．０重量％以下、約８．０重量％以上かつ約１４．０重量％以下、約９．０重量％以上かつ約１３．０重量％以下、約１０．０重量％以上かつ約１２．０重量％以下、又は約１１重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＡｌ２Ｏ３を含む。実施形態では、ガラス組成物は、約７．０重量％以上かつ約１１．０重量％以下の量のＡｌ２Ｏ３を含む。
【００４８】
実施形態のガラスセラミックは、Ｂ２Ｏ３を更に含んでよい。Ｂ２Ｏ３を含むことにより、ガラス組成物の融点が低下する。更に、三方配位状態のＢ２Ｏ３の存在により、ガラス組成物の構造が開放状態となり、これによりガラスは、割れの形成が発生する前にある程度の変形に耐えられるようになる。実施形態では、ガラス組成物は、０重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％以上の量のＢ２Ｏ３を含有する。実施形態では、ガラス組成物は、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下の量のＢ２Ｏ３を含有する。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、約０重量％以上かつ約５．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約４．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．０重量％、又は約２．５重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＢ２Ｏ３を含む。
【００４９】
実施形態のガラスセラミックは、Ｌｉ２Ｏを更に含んでよい。ガラスセラミック中にリチウムを添加することにより、イオン交換プロセスが可能となり、前駆ガラス組成物の軟化点が更に低下する。Ｌｉ２Ｏはまた、前駆ガラスをセラミック化してガラスセラミックを形成する際に、ケイ酸リチウム結晶相の形成に必要なリチウムを提供する。Ｌｉ２Ｏの含量が多すぎると、前駆ガラスの成形が困難になる。実施形態では、ガラス組成物は一般に、５．０重量％以上、例えば約５．５重量％以上、約６．０重量％以上、約６．５重量％以上、約７．０重量％以上、約７．５重量％以上、約８．０重量％以上、約８．５重量％以上、約９．０重量％以上、約９．５重量％以上、約１０．０重量％以上、約１０．５重量％以上、約１１．０重量％以上、約１１．５重量％以上、約１２．０重量％以上、約１２．５重量％以上、約１３．０重量％以上、約１３．５重量％以上、約１４．０重量％以上、又は約１４．５重量％以上の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約１５．０重量％以下、例えば約１４．５重量％以下、約１４．０重量％以下、約１３．５重量％以下、約１３．０重量％以下、約１２．５重量％以下、約１２．０重量％以下、約１１．５重量％以下、約１１．０重量％以下、約１０．５重量％以下、約１０．０重量％以下、約９．５重量％以下、約９．０重量％以下、約８．５重量％以下、約８．０重量％以下、約７．５重量％以下、約７．０重量％以下、約６．５重量％以下、約６．０重量％以下、又は約５．５重量％以下の量のＬｉ２Ｏを含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、５．０重量％以上かつ約１５．０重量％以下、例えば約５．５重量％以上かつ約１４．５重量％以下、約６．０重量％以上かつ約１４．０重量％以下、約６．５重量％以上かつ約１３．５重量％以下、約７．０重量％以上かつ約１３．０重量％以下、約７．５重量％以上かつ約１２．５重量％以下、約８．０重量％以上かつ約１２．０重量％以下、約８．５重量％以上かつ約１１．５重量％以下、約９．０重量％以上かつ約１１．０重量％以下、約９．５重量％以上かつ約１０．５重量％以下、又は約１０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＬｉ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約６．０重量％以上かつ約１１．０重量％以下、又は約７重量％以上かつ約１５重量％以下の量のＬｉ２Ｏを含む。
【００５０】
ガラスセラミックはＬｉ２Ｏに加えて、１つ以上のアルカリ金属酸化物を含んでよい。アルカリ金属酸化物は、イオン交換プロセス等によるガラスセラミックの化学強化を更に促進する。ガラスセラミック中のアルカリ金属酸化物（例えばＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏ、並びにＣｓ２Ｏ及びＲｂ２Ｏを含む他のアルカリ金属酸化物）は「Ｒ２Ｏ」と呼ぶことができ、Ｒ２Ｏの含量は重量％を単位として表現できる。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、Ｌｉ２ＯとＮａ２Ｏとの組み合わせ、Ｌｉ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせ、又はＬｉ２ＯとＮａ２ＯとＫ２Ｏとの組み合わせといった、アルカリ金属酸化物の混合物を含んでよい。ガラスセラミックがアルカリ金属酸化物の混合物を含むことにより、より迅速でより効率的なイオン交換を得ることができる。
【００５１】
ガラスセラミックは、追加のアルカリ金属酸化物として、Ｎａ２Ｏを含むことができる。Ｎａ２Ｏは、ガラスセラミックのイオン交換性を補助し、また前駆ガラス組成物の融点を低下させて、前駆ガラス組成物の成形性を改善する。また、Ｎａ２Ｏの存在により、必要なセラミック化処理の長さが短縮される。しかしながら、ガラス組成物に添加されるＮａ２Ｏが多すぎると、ＣＴＥが高くなりすぎる場合がある。Ｎａ２Ｏはまた、ガラスセラミック中の残留ガラスの粘度を低減でき、これにより、セラミック化処理中にガラスセラミックに形成される割れを低減できる。実施形態では、ガラス組成物は一般に、０．０重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％以上の量のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下の量のＮａ２Ｏを含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、０．０重量％以上かつ約５．０重量％、例えば約０．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ４．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．０重量％以下、又は約２．５重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＮａ２Ｏを含む。
【００５２】
実施形態では、ガラスセラミックはＰ２Ｏ５を含んでよい。Ｐ２Ｏ５は、バルク核形成をもたらすための核形成剤として作用する。Ｐ２Ｏ５の濃度が低すぎると、前駆ガラスが結晶化しない場合があり、又は望ましい表面結晶化を受けない場合がある。Ｐ２Ｏ５の濃度が高すぎると、形成中の冷却時の前駆ガラスの失透の制御が困難になる場合がある。また、ガラスセラミック中にＰ２Ｏ５が存在することにより、ガラスセラミック中での金属イオンの拡散性を向上させることができ、これにより、ガラスセラミックのイオン交換の効率を向上させることができる。実施形態では、ガラスセラミック中のＰ２Ｏ５の量は、約１．０重量％以上、例えば約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、約４．５重量％以上、約５．０重量％以上、又は約５．５重量％以上であってよい。実施形態では、ガラスセラミック中のＰ２Ｏ５の量は、約６．０重量％以下、例えば約５．５重量％以下、約５．０重量％以下、約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、又は約１．５重量％以下であってよい。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、約１．０重量％以上かつ約６．０重量％以下、例えば約１．５重量％以上かつ約５．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約５．０重量％以下、約２．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約３．０重量％以上かつ約４．０重量％以下、又は約４．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＰ２Ｏ５を含む。
【００５３】
実施形態では、ガラスセラミックはＺｒＯ２を含んでよい。ＺｒＯ２は、前駆ガラス組成物中において、ネットワーク形成剤又は中間物質として作用する。ＺｒＯ２は、形成中のガラス組成物の失透を低減することによって、ガラス組成物の安定性を向上させ、また液相線温度を低下させる。ＺｒＯ２の添加はまた、ガラスセラミックの耐化学性を向上させ、残留ガラスの弾性率を向上させる。実施形態では、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約２．０重量％以上、例えば約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、約４．５重量％以上、約５．０重量％以上、約５．５重量％以上、約６．０重量％以上、約６．５重量％以上、約７．０重量％以上、約７．５重量％以上、約８．０重量％以上、約８．５重量％以上、約９．０重量％以上、又は約９．５重量％以上である。実施形態では、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約１０．０重量％以下、例えば約９．５重量％以下、約９．０重量％以下、約８．５重量％以下、約８．０重量％以下、約７．５重量％以下、約７．０重量％以下、約６．５重量％以下、約６．０重量％以下、約５．５重量％以下、約５．０重量％以下、約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％、又は約２．５重量％以下である。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約２．０重量％以上かつ約１０．０重量％以下、例えば約２．５重量％以上かつ約９．５重量％以下、約３．０重量％以上かつ約９．０重量％以下、約３．５重量％以上かつ約８．５重量％以下、約４．０重量％以上かつ約８．０重量％以下、約４．５重量％以上かつ約７．５重量％以下、約５．０重量％以上かつ約７．０重量％以下、約５．５重量％以上かつ約６．５重量％以下、又は約６．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。いくつかの実施形態では、ガラスセラミック中のＺｒＯ２の量は、約２．０重量％以上かつ約４．０重量％以下である。
【００５４】
実施形態のガラスセラミックは、ＺｎＯを更に含んでよい。前駆ガラス中のＺｎＯは、前駆ガラスをセラミック化してガラスセラミックを形成する際に、ガーナイト結晶相の形成に必要な亜鉛を供給する。ＺｎＯはまた、前駆ガラスの生成のコストを低減するフラックスとしても作用する。ガラスセラミック中では、ＺｎＯはペタライト結晶中に固溶体として存在し得る。実施形態では、ガラス組成物は一般に、約０．０重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、約４．５重量％以上、約５．０重量％以上、約５．５重量％以上、約６．０重量％以上、約６．５重量％以上、約７．０重量％以上、約７．５重量％以上、約８．０重量％以上、約８．５重量％以上、約９．０重量％以上、又は約９．５重量％以上の濃度のＺｎＯを含む。実施形態では、ガラス組成物は、約１０．０重量％以下、例えば約９．５重量％以下、約９．０重量％以下、約８．５重量％以下、約８．０重量％以下、約７．５重量％以下、約７．０重量％以下、約６．５重量％以下、約６．０重量％以下、約５．５重量％以下、約５．０重量％以下、約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下のＺｎＯを含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラス組成物は、約０．０重量％以上かつ約１０．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約９．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約９．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約８．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約８．０重量％以下、約２．５重量％以上かつ約７．５重量％以下、約３．０重量％以上かつ約７．０重量％以下、約３．５重量％以上かつ約６．５重量％以下、約４．０重量％以上かつ約６．０重量％以下、約４．５重量％以上かつ約５．５重量％以下、又は約５．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内のＺｎＯを含む。実施形態では、ガラスセラミックはＺｎＯを略含まないか、又は含まなくてよい。
【００５５】
実施形態のガラスセラミックは、ＭｇＯを更に含んでよい。ガラス中にＭｇＯが存在することにより、弾性率を向上させることができる。ＭｇＯはまた、前駆ガラスの生成のコストを低減するフラックスとしても作用する。ガラスセラミック中では、ＭｇＯはペタライト結晶中に固溶体として存在し得る。実施形態では、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約０．０重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、約４．５重量％以上、約５．０重量％以上、約５．５重量％以上、約６．０重量％以上、約６．５重量％以上、約７．０重量％以上、又は約７．５重量％以上である。実施形態では、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約８．０重量％以下、例えば約７．５重量％以下、約７．０重量％以下、約６．５重量％以下、約６．０重量％以下、約５．５重量％以下、約５．０重量％以下、約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下である。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスセラミック中のＭｇＯの量は、約０．０重量％以上かつ約８．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約７．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約７．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約６．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約６．０重量％以下、約２．５重量％以上かつ約５．５重量％以下、約３．０重量％以上かつ約５．０重量％以下、約３．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、又は約４．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内である。
【００５６】
実施形態のガラスセラミックは、ＴｉＯ２を更に含んでよい。ＴｉＯ２は核形成剤として作用でき、また場合によっては着色剤として作用できる。実施形態では、ガラスは、約０．５重量％以上、例えば約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約２．５重量％以上、約３．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％の量のＴｉＯ２を含んでよい。実施形態では、ガラスは、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、又は約２．５重量％以下の量のＴｉＯ２を含んでよい。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。他の実施形態では、ガラスは、約０．５重量％以上かつ約５．０重量％以下、例えば約１．０重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．５重量％以上かつ約４．０重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．５重量％以下、又は約２．５重量％以上かつ約３．０重量％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＴｉＯ２を含んでよい。
【００５７】
実施形態では、ガラスセラミックは任意に、１つ以上の清澄剤を含んでよい。いくつかの実施形態では、清澄剤は例えば、ＳｎＯ＋ＳｎＯ２及び／又はＡｓ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、ＳｎＯ＋ＳｎＯ２はガラス組成物中に、０．５重量％以下、例えば０．０５重量％以上かつ０．５重量％以下、０．１重量％以上かつ０．４重量％以下、又は０．２重量％以上かつ０．３重量％以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で存在してよい。実施形態では、ガラスセラミックは、ヒ素及びアンチモンのうちの一方又は両方を、略含まないか、又は含まなくてよい。
【００５８】
ガラスセラミックは、所望の黒色及び不透明性を生成するために、着色剤を含む。着色剤は、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＴｉＯ２、ＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯ、及び／又はＶ２Ｏ５から選択してよい。いくつかの実施形態では、ガラスセラミックは、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３とＮｉＯとＣｏ３Ｏ４との混合物を含み、これにより所望の色空間を達成できる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、ガラスは、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３が約０．１重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％の量で含まれるように、ＦｅＯ及び／又はＦｅ２Ｏ３を含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下の量のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上かつ約５．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約４．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．０重量％以下、又は約２．５重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、ガラスは、約１．０重量％以上かつ約４．０重量％以上の量のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３を含んでよい。
【００６０】
いくつかの実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％以上の量のＮｉＯを含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下の量のＮｉＯを含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上かつ約５．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約４．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．０重量％以下、又は約２．５重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＮｉＯを含んでよい。実施形態では、ガラスは、約０．５重量％以上かつ約１．５重量％以下の量のＮｉＯを含んでよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上、例えば約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約１．５重量％以上、約２．０重量％以上、約３．５重量％以上、約４．０重量％以上、又は約４．５重量％以上の量のＣｏ３Ｏ４を含む。いくつかの実施形態では、ガラスは、約５．０重量％以下、例えば約４．５重量％以下、約４．０重量％以下、約３．５重量％以下、約３．０重量％以下、約２．５重量％以下、約２．０重量％以下、約１．５重量％以下、約１．０重量％以下、又は約０．５重量％以下の量のＣｏ３Ｏ４を含む。実施形態では、上述の範囲のうちのいずれを、他のいずれの範囲と組み合わせてよいことを理解されたい。実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上かつ約５．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約４．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約４．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約２．０重量％以上かつ約３．０重量％以下、又は約２．５重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量のＣｏ３Ｏ４を含んでよい。実施形態では、ガラスは、約０．１重量％以上かつ約０．４重量％の量のＣｏ３Ｏ４を含んでよい。
【００６２】
実施形態では、ガラスセラミックはＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３がガラスセラミック中に０重量％以上かつ約４．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約３．５重量％以下、約１．０重量％以上かつ約３．０重量％以下、約１．５重量％以上かつ約２．５重量％以下、又は約２．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で含まれ得るように、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、及び／又はＭｎ２Ｏ３を含んでよい。実施形態では、Ｃｒ２Ｏ３はガラスセラミック中に、０重量％以上かつ約２．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約１．５重量％以下、又は約１．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で含まれていてよい。実施形態では、ＣｕＯはガラスセラミック中に、０重量％以上かつ約２．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約１．５重量％以下、又は約１．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で含まれていてよい。実施形態では、Ｖ２Ｏ５はガラスセラミック中に、０重量％以上かつ約２．０重量％以下、例えば約０．５重量％以上かつ約１．５重量％以下、又は約１．０重量％、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の量で含まれていてよい。
【００６３】
以上から、実施形態によるガラスセラミックは、スロット成形、フロート成形、圧延プロセス、フュージョン成形プロセス等といったいずれの好適な方法で成形された前駆ガラス物品から形成できる。前駆ガラス物品は、成形方法によって特性決定され得る。例えば前駆ガラス物品は、フロート成形可能である（即ちフロートプロセスによって成形される）こと、ダウンドロー可能であること、及び特にフュージョン成形可能であるか又はスロットドロー可能である（即ちフュージョンドロープロセス又はスロットドロープロセスによって成形される）ことを特徴としてよい。
【００６４】
本明細書に記載の前駆ガラス物品のいくつかの実施形態は、ダウンドロープロセスによって形成できる。ダウンドロープロセスは、傷が比較的少ない表面を有する、厚さが均一なガラス物品を形成する。ガラス物品の平均曲げ強度は表面の傷の量及びサイズによって制御されるため、接触が最小限に抑えられていた無傷の表面は、比較的高い初期強度を有する。更に、ダウンドロー加工されたガラス物品は、極めて平坦かつ平滑な表面を有し、これは、コストの掛かる研削及び研磨を行うことなく、その最終的な用途に使用できる。
【００６５】
本明細書に記載の前駆ガラス物品のいくつかの実施形態は、スロットドロープロセスで成形してよい。スロットドロープロセスは、フュージョンドロー法とは異なる。スロットドロープロセスでは、溶融した原材料ガラスをドロー加工用タンクに供給する。ドロー加工用タンクの底部は開放スロットを有し、これは、上記スロットの長さにわたるノズルを備える。溶融ガラスはこのスロット／ノズルを通って流れ、連続したガラス物品として、アニーリング領域内に向かって下方へとドロー加工される。
【００６６】
ガラスセラミックは、いずれの好適な条件下で前駆ガラスをセラミック化することによって形成できる。セラミック化サイクルは、核形成ステップ及び成長ステップを含む。いくつかの実施形態では、セラミック化サイクルは、３つの別個の温度での、３つの別個の熱処理ステップを含んでよい。
【００６７】
実施形態では、核形成ステップ及び成長ステップ（又はセラミック化ステップ）は、約５００℃以上、例えば約５２５℃以上、約５５０℃以上、約５７５℃以上、約６００℃以上、約６２５℃以上、約６５０℃以上、約６７５℃以上、約７００℃以上、約７２５℃以上、約７５０℃以上、約７７５℃以上、約８００℃以上、約８２５℃以上、約８５０℃以上、又は約８７５℃以上の温度で実施される。実施形態では、核形成ステップ及び成長ステップは、約５００℃以上かつ約９００℃以下、約５２５℃以上かつ約８７５℃以下、約５５０℃以上かつ約８５０℃以下、約５７５℃以上かつ約８２５℃以下、約６００℃以上かつ約８００℃以下、約６２５℃以上かつ約７７５℃以下、約６５０℃以上かつ約７５０℃以下、約６７５℃以上かつ約７２５℃以下、又は約７００℃、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の温度で実施される。
【００６８】
実施形態では、セラミック化サイクルの個々のステップは、約１．０時間以上、例えば約１．５時間以上、約２．０時間以上、約２．５時間以上、約３．０時間以上、約３．５時間以上、約４．０時間以上、約４．５時間以上、約５．０時間以上、約５．５時間以上、約６．０時間以上、約６．５時間以上、約７．０時間以上、約７．５時間以上、又は約８．０時間以上の期間にわたる。実施形態では、セラミック化サイクルの個々のステップは、約１．０時間以上かつ約８．０時間以下、例えば約１．５時間以上かつ約７．５時間以下、約２．０時間以上かつ約７．０時間以下、約１．５時間以上かつ約６．５時間以下、約２．０時間以上かつ約６．０時間以下、約２．５時間以上かつ約５．５時間以下、約３．０時間以上かつ約５．０時間以下、約３．５時間以上かつ約４．５時間以下、又は約４．０時間、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の期間にわたる。
【００６９】
実施形態では、セラミック化サイクルの全期間は、約１．０時間以上、例えば約１．５時間以上、約２．０時間以上、約２．５時間以上、約３．０時間以上、約３．５時間以上、約４．０時間以上、約４．５時間以上、約５．０時間以上、約５．５時間以上、約６．０時間以上、約６．５時間以上、約７．０時間以上、約７．５時間以上、約８．０時間以上、約８．５時間以上、約９．０時間以上、約９．５時間以上、約１０．０時間以上、約１０．５時間以上、約１１．０時間以上、約１１．５時間以上、約１２．０時間以上、約１２．５時間以上、約１３．０時間以上、約１３．５時間以上、約１４．０時間以上、約１４．５時間以上、約１５．０時間以上、又は約１５．５時間以上にわたる。実施形態では、セラミック化サイクルの全期間は、約６時間以上かつ約１６．０時間以下、例えば約６．５時間以上かつ約１５．５時間以下、約７．０時間以上かつ約１５．０時間以下、約７．５時間以上かつ約１４．５時間以下、約８．０時間以上かつ約１４．０時間以下、約８．５時間以上かつ約１３．５時間以下、約９．０時間以上かつ約１３．０時間以下、約９．５時間以上かつ約１２．５時間以下、約１０．０時間以上かつ約１２．０時間以下、約１０．５時間以上かつ約１１．５時間以下、又は約１１．０時間、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲にわたる。
【００７０】
実施形態では、前駆ガラス物品及び／又は核形成済みの物品を機械加工して、セラミック化の前に略最終的なジオメトリの部品を形成してよい。この機械加工は、スロット、孔、及び様々な厚さの領域の形成を含んでよい。実施形態では、ガラスは、加工された縁部プロファイル、及び／又は３次元形状を有してよい。
【００７１】
実施形態では、ガラスセラミックをイオン交換等によって化学強化して、限定するものではないが電子デバイスのハウジング等の用途のための、損傷耐性を有するガラスセラミックを製造する。図１を参照すると、ガラスセラミックは、ガラスセラミックの表面から圧縮深さ（ＤＯＣ）まで延在する、圧縮応力下の第１の領域（例えば図１の第１の圧縮層１２０及び第２の圧縮層１２２）と、ガラスセラミックのＤＯＣから中央又は内部領域まで延在する、引張応力又は中央張力（ＣＴ）下の第２の領域（例えば図１の中央領域１３０）とを有する。本明細書中で使用される場合、ＤＯＣは、ガラスセラミック内の応力が圧縮応力から引張応力に変化する深さを指す。ＤＯＣでは応力が正の（圧縮）応力から負の（引張）応力へと移行するため、応力値ゼロを示す。
【００７２】
当該技術分野において通常用いられてきた慣例によると、圧縮又は圧縮応力は負（＜０）の応力として表され、張力又は引張応力は正（＞０）の応力として表される。しかしながら本記載全体を通して、ＣＳは正の値又は絶対値として表される。即ち本明細書中に記載される場合、特段の注記がない限りＣＳ＝｜ＣＳ｜である。圧縮応力（ＣＳ）は、ガラスの表面において最大値を有してよく、ＣＳは、表面からの距離ｄと共に、ある関数に従って変動し得る。再び図１を参照すると、第１の圧縮層１２０は、第１の表面１１０から深さｄ１まで延在し、第２の圧縮層１２２は、第２の表面１１２から深さｄ２まで延在する。これらのセグメントが共に、ガラスセラミック１００の圧縮又はＣＳを画定する。
【００７３】
両方の圧縮応力領域（図１の１２０、１２２）の圧縮応力は、ガラスセラミックの中央領域（１３０）の貯蔵張力によってバランスが取られる。ＤＯＣ値は、イオン交換処理中にイオン交換されてガラスセラミック物品に入るイオンの濃度プロファイル、例えば、測定された濃度がイオン交換処理前のガラスセラミック中での濃度に略等しくなるような、ガラスセラミック物品の表面の下の深さに基づいて概算できる。
【００７４】
圧縮応力層は、ガラスをイオン交換溶液に曝露することによってガラスセラミック中に形成できる。実施形態では、イオン交換溶液は溶融硝酸塩を含有してよい。いくつかの実施形態では、イオン交換溶液は、溶融ＫＮＯ３、溶融ＮａＮＯ３、溶融ＬｉＮＯ３、又はこれらの組み合わせであってよい。実施形態では、イオン交換溶液は、約１００％以下の溶融ＫＮＯ３、例えば約９５％以下の溶融ＫＮＯ３、約９０％以下の溶融ＫＮＯ３、約８５％以下の溶融ＫＮＯ３、約８０％以下の溶融ＫＮＯ３、約７５％以下の溶融ＫＮＯ３、約７０％以下の溶融ＫＮＯ３、約６５％以下の溶融ＫＮＯ３、約６０％以下の溶融ＫＮＯ３、又はそれ以下の溶融ＫＮＯ３を含んでよい。特定の実施形態では、イオン交換溶液は、約２０％以上の溶融ＮａＮＯ３、例えば約２５％以上の溶融ＮａＮＯ３、約３０％以上の溶融ＮａＮＯ３、約３５％以上の溶融ＮａＮＯ３、約４０％以上の溶融ＮａＮＯ３、又はそれ以上の溶融ＮａＮＯ３を含んでよい。実施形態では、イオン交換溶液は、約８０％の溶融ＫＮＯ３及び約２０％の溶融ＮａＮＯ３、約７５％の溶融ＫＮＯ３及び約２５％の溶融ＮａＮＯ３、約７０％の溶融ＫＮＯ３及び約３０％の溶融ＮａＮＯ３、約６５％の溶融ＫＮＯ３及び約３５％の溶融ＮａＮＯ３、又は約６０％の溶融ＫＮＯ３及び約４０％の溶融ＮａＮＯ３、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の溶融ＫＮＯ３及び溶融ＮａＮＯ３を含んでよい。実施形態では、イオン交換溶液は、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、及びＬｉＮＯ３の混合物を含む溶融塩浴であってよい。実施形態では、例えば硝酸、リン酸、又は硫酸ナトリウム、あるいは硝酸、リン酸、又は硫酸カリウムといった他のナトリウム及びカリウム塩を、イオン交換溶液中で使用してよい。実施形態では、イオン交換溶液は、ケイ酸、例えば約１重量％以下のケイ酸を含有してよい。
【００７５】
ガラスセラミックは：ガラスセラミックをイオン交換溶液の浴に浸漬すること；イオン交換溶液をガラスセラミックに噴霧すること；又はその他の方法でイオン交換溶液をガラスセラミックに物理的に塗布することによって、イオン交換溶液に曝露できる。ガラスセラミックの曝露時、実施形態によると、イオン交換溶液の温度は４００℃以上かつ５００℃以下、例えば４１０℃以上かつ４９０℃以下、４２０℃以上かつ４８０℃以下、４３０℃以上かつ４７０℃以下、又は４４０℃以上かつ４６０℃以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内であってよい。実施形態では、ガラスセラミックを、４時間以上かつ４８時間以下、例えば８時間以上かつ４４時間以下、１２時間以上かつ４０時間以下、１６時間以上かつ３６時間以下、２０時間以上かつ３２時間以下、又は２４時間以上かつ２８時間以下、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の持続時間にわたって、イオン交換溶液に曝露してよい。
【００７６】
イオン交換プロセスは、例えば米国特許出願第２０１６／０１０２０１１号明細書（参照によりその全体が本出願に援用される）で開示されているような、改善された圧縮応力プロファイルを提供する加工条件下で、イオン交換溶液中で実施してよい。
【００７７】
イオン交換プロセスの実施後、ガラス‐セラミックの表面の組成は、形成時のままのガラス‐セラミック（即ちイオン交換プロセスを受ける前のガラス‐セラミック）の組成とは異なることを理解されたい。これは、形成時のままのガラス‐セラミックのガラス相中の、例えばＬｉ＋又はＮａ＋といった１種類のアルカリ金属イオンが、例えばそれぞれＮａ＋又はＫ＋といった、比較的大きなアルカリ金属イオンと交換されたためである。しかしながら、実施形態では、ガラス物品の深さの中心又は中心付近におけるガラス‐セラミックの組成は、イオン交換処理による影響が最も少なく、形成時のままのガラス‐セラミックと略同一又は同一の組成を有し得る。
【００７８】
実施形態では、イオン交換済みガラスセラミック物品は、約２５０ＭＰａ以上、例えば約２６０ＭＰａ以上、約２７０ＭＰａ以上、約２８０ＭＰａ以上、約２９０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、約３１０ＭＰａ以上、約３２０ＭＰａ以上、約３３０ＭＰａ以上、約３４０ＭＰａ以上、約３５０ＭＰａ以上、約３６０ＭＰａ以上、約３７０ＭＰａ以上、約３８０ＭＰａ以上、約３９０ＭＰａ以上、約４００ＭＰａ以上、約４１０ＭＰａ以上、約４２０ＭＰａ以上、約４３０ＭＰａ以上、約４４０ＭＰａ以上、約４５０ＭＰａ以上、約４６０ＭＰａ以上、約４７０ＭＰａ以上、約４８０ＭＰａ以上、約４９０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、約５１０ＭＰａ以上、約５２０ＭＰａ以上、約５３０ＭＰａ以上、約５４０ＭＰａ以上、約５５０ＭＰａ以上、約５６０ＭＰａ以上、約５７０ＭＰａ以上、約５８０ＭＰａ以上、約５９０ＭＰａ以上、約６００ＭＰａ以上、約６１０ＭＰａ以上、約６２０ＭＰａ以上、約６３０ＭＰａ以上、又は約６４０ＭＰａ以上の表面圧縮応力を有してよい。実施形態では、イオン交換済みガラスセラミック物品は、約２５０ＭＰａ以上かつ約６５０ＭＰａ以下、例えば約２６０ＭＰａ以上かつ約６４０ＭＰａ以下、約２７０ＭＰａ以上かつ約６３０ＭＰａ以下、約２８０ＭＰａ以上かつ約６２０ＭＰａ以下、約２９０ＭＰａ以上かつ約６１０ＭＰａ以下、約３００ＭＰａ以上かつ約６００ＭＰａ以下、約３１０ＭＰａ以上かつ約５９０ＭＰａ以下、約３２０ＭＰａ以上かつ約５８０ＭＰａ以下、約３３０ＭＰａ以上かつ約５７０ＭＰａ以下、約３４０ＭＰａ以上かつ約５６０ＭＰａ以下、約３５０ＭＰａ以上かつ約５５０ＭＰａ以下、約３６０ＭＰａ以上かつ約５４０ＭＰａ以下、約３７０ＭＰａ以上かつ約５３０ＭＰａ以下、約３８０ＭＰａ以上かつ約５２０ＭＰａ以下、約３９０ＭＰａ以上かつ約５１０ＭＰａ以下、約４００ＭＰａ以上かつ約５００ＭＰａ以下、約４１０ＭＰａ以上かつ約４９０ＭＰａ以下、約４２０ＭＰａ以上かつ約４８０ＭＰａ以下、約４３０ＭＰａ以上かつ約４７０ＭＰａ以下、約４４０ＭＰａ以上かつ約４６０ＭＰａ以下、又は約４５０ＭＰａ、並びに上述の値の間の全ての範囲及び部分範囲内の表面圧縮応力を有してよい。
【００７９】
実施形態では、イオン交換済みガラスセラミック物品は、約４００μｍ以上、例えば約４１０μｍ以上、約４２０μｍ以上、約４３０μｍ以上、約４４０μｍ以上、約４５０μｍ以上、約４６０μｍ以上、約４７０μｍ以上、約４８０μｍ以上、約４９０μｍ以上、約５００μｍ以上、又はそれ以上の、圧縮応力層の深さ（圧縮深さ）を有してよい。実施形態では、イオン交換済みガラスセラミック物品は、約４０μｍ以上、例えば約５０μｍ以上、約６０μｍ以上、約７０μｍ以上、約８０μｍ以上、約９０μｍ以上、約１００μｍ以上、又はそれ以上の圧縮深さを有してよい。実施形態では、圧縮深さは、約４０μｍ以上かつ５００μｍ以下、例えば約５０μｍ以上かつ約４８０μｍ以下、約６０μｍ以上かつ約４６０μｍ以下、約７０μｍ以上かつ約４４０μｍ以下、約８０μｍ以上かつ約４２０μｍ以下、約９０μｍ以上かつ約４００μｍ以下、約１００μｍ以上かつ約３８０μｍ以下、約１２０μｍ以上かつ約３６０μｍ以下、約１４０μｍ以上かつ約３４０μｍ以下、約１６０μｍ以上かつ約３２０μｍ以下、約１８０μｍ以上かつ約３００μｍ以下、約２００μｍ以上かつ約２８０μｍ以下、約２２０μｍ以上かつ約２６０μｍ以下、約２４０μｍ、及びこれらの端点から形成されるあらゆる部分範囲内であってよい。
【００８０】
実施形態では、イオン交換済みガラスセラミック物品は、約０．０５ｔ以上（ただしｔはガラスセラミック物品の厚さである）、例えば約０．１ｔ以上、約０．１５ｔ以上、約０．２ｔ以上、又はそれ以上の、圧縮応力層の深さ（圧縮深さ）を有してよい。実施形態では、ガラスセラミック物品は、約０．０５ｔ以上かつ０．２５ｔ以下（ただしｔはガラスセラミック物品の厚さである）、例えば約０．１ｔ以上かつ０．２ｔ以下、又は約０．０５ｔ、及びこれらの端点から形成されるあらゆる部分範囲内の圧縮深さを有してよい。
【００８１】
実施形態では、イオン交換済みガラスセラミックは、高い強度を有してよい。いくつかの実施形態では、イオン交換済みガラスセラミックは、約９００ＭＰａ以上、例えば約９１０ＭＰａ以上、約９２０ＭＰａ以上、約９３０ＭＰａ以上、約９４０ＭＰａ以上、約９５０ＭＰａ以上、約９６０ＭＰａ以上、約９７０ＭＰａ以上、約９８０ＭＰａ以上、約９９０ＭＰａ以上、約１０００ＭＰａ以上、又はそれ以上の強度を有する。強度とは、以下で説明されるリング・オン・リング試験で測定される強度を指す。実施形態では、イオン交換済みガラスセラミックは、約９００ＭＰａ以上かつ約１０００ＭＰａ以下、例えば約９１０ＭＰａ以上かつ約９９０ＭＰａ以下、約９２０ＭＰａ以上かつ約９８０ＭＰａ以下、約９３０ＭＰａ以上かつ約９７０ＭＰａ以下、約９４０ＭＰａ以上かつ約９６０ＭＰａ以下、又は約９５０ＭＰａ、及びこれらの端点から形成されるあらゆる部分範囲内の強度を有する。実施形態では、イオン交換済みガラスセラミックは、約７００ＭＰａ以上の強度を有する。
【００８２】
ガラスセラミック物品は、いずれの適切なジオメトリを有してよい。実施形態では、ガラスセラミック物品の厚さは、約０．４ｍｍ以上、例えば約０．５ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．７ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約０．９ｍｍ以上、約１．０ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、約２．０ｍｍ以上、又はそれ以上であってよい。実施形態では、ガラスセラミック物品の厚さは、約０．４ｍｍ以上かつ約２．０ｍｍ以下、例えば約０．５ｍｍ以上かつ約１．５ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以上かつ約１．０ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以上かつ約０．９ｍｍ以下、約０．８ｍｍ、及びこれらの端点から形成されるあらゆる部分範囲内であってよい。実施形態では、ガラスセラミック物品の厚さは約０．８ｍｍ以上かつ約１．０ｍｍ以下である。
【００８３】
本明細書中で開示されるガラス‐セラミック物品は、ディスプレイを有する物品（又はディスプレイ物品）（例えば携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステム等を含む消費者向け電子機器）、建築用物品、輸送物品（例えば自動車、鉄道、航空機、船舶等）、電気製品物品、又は多少の耐傷性、耐摩耗性若しくはこれらの組み合わせを必要とするいずれの物品といった別の物品に組み込んでよい。本明細書中で開示されるガラス‐セラミック物品のうちのいずれを組み込んだ例示的な物品は、図２Ａ及び２Ｂに示されている。具体的には、図２Ａ及び２Ｂは：前面２０４、後面２０６、及び側面２０８を有するハウジング２０２；少なくとも一部分又は全体がハウジング内にあり、少なくともコントローラ、メモリ、及びハウジングの前面にある又はその付近にあるディスプレイ２１０を含む、電気部品（図示せず）；並びにディスプレイを覆うように、ハウジングの前面又は前面上にある、カバー基板２１２を含む、消費者向け電子デバイス２００を示す。いくつかの実施形態では、ハウジング２０２の少なくとも一部分は、本明細書中で開示されるガラス‐セラミック物品のうちのいずれを含んでよい。
【実施例】
【００８４】
実施形態は、以下の実施例によって更に明らかになるだろう。これらの実施例は、上述の実施形態に対する限定ではないことを理解されたい。
【００８５】
以下の表１に列挙した成分（重量％）を有するガラスセラミックを調製し、示されているセラミック化サイクルに従ってセラミック化した。セラミック化サイクルは、室温から核形成温度への、５℃／分の昇温速度を含んでいた。表１では、セラミック化サイクルの個々のステップを、セラミック化サイクルのエントリの個々の行に温度及び保持時間として列挙し、各実施例に３つの別個のセラミック化サイクルステップが存在する。
【００８６】
【表１−１】
2021505503.tif 000003
【００８７】
【表１−２】
2021505503.tif 000004
【００８８】
ガラスセラミックの相構成を、セラミック化した試料のＸ線回折（ＸＲＤ）分析を用いて決定した。ガラスセラミックの外観は、試料の観察に基づく印象である。色座標は、ＳＣＩ  ＵＶＣ条件下でＸ‐ｒｉｔｅ  Ｃｉ７  Ｆ０２光源を用いて測定した。液相線温度は、前駆ガラスに関して、ＡＳＴＭ  Ｃ８２９‐８１（２０１５）、名称「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄｕｓ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ（勾配炉法によるガラスの液相線温度の測定のための標準的な実践）」に従って測定した。液相線温度におけるガラスの粘度を、ＡＳＴＭ  Ｃ９６５‐９６（２０１２）、名称「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ａｂｏｖｅ  ｔｈｅ  Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ（軟化点を超えるガラスの粘度を測定するための標準的な実践）」に従って測定して、液相粘度を決定する。破壊じん性値（Ｋ１Ｃ）は、Ｂｕｂｓｅｙ，  Ｒ．Ｔ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｃｌｏｓｅｄ‐Ｆｏｒｍ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｃｒａｃｋ‐Ｍｏｕｔｈ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｖｒｏｎ‐Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｂａｒ  ａｎｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒｏｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，”  ＮＡＳＡ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ  ８３７９６，  ｐｐ．  １‐３０（１９９２年１０月）の等式５を用いてＹ＊ｍを計算することを除いて、Ｒｅｄｄｙ，  Ｋ．Ｐ．Ｒ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｆｒａｃｔｕｒｅ  Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ａｎｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｈｅｖｒｏｎ‐Ｎｏｔｃｈｅｄ  Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，”  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｅｒａｍ．  Ｓｏｃ．，  ７１  ［６］，  Ｃ‐３１０‐Ｃ‐３１３  （１９８８）に開示されているシェブロン切欠き付きショートバー（ｃｈｅｖｒｏｎ  ｎｏｔｃｈｅｄ  ｓｈｏｒｔ  ｂａｒ：ＣＮＳＢ）法によって測定した。リング・オン・リング（ＲｏＲ）強度は、以下で更に詳述するようにして測定した。
【００８９】
以下の表２に記載されている組成及びセラミック化サイクルを用いて、比較例１及び２を製造した。
【００９０】
【表２】
2021505503.tif 000005
【００９１】
表１の実施例３並びに表２の比較例１及び２の透過率を、上述のように厚さ０．８ｍｍの試料に関して測定した。図３に示すように、実施例３のガラスセラミックは、可視波長範囲において１％未満の透過率を有する。
【００９２】
厚さ１．０ｍｍの実施例３の試料を、４７０℃の６０重量％のＫＮＯ３及び４０重量％のＮａＮＯ３の浴中で、４時間の期間にわたってイオン交換した。試料のリング・オン・リング強度を、以下に記載されているように、イオン交換処理の前後に測定した。リング・オン・リング試験の結果のワイブルプロットを図４に示す。
【００９３】
リング・オン・リング（ＲｏＲ）試験は、平坦なガラス試験片を試験するための表面強度測定であり、ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９‐０９（２０１３）、名称「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ  Ｅｑｕｉｂｉａｘｉａｌ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ  ａｔ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（周囲温度における先端セラミックの単調等二軸曲げ強度の標準試験方法）が、本明細書に記載のＲｏＲ試験法の基礎として役立つ。ＡＳＴＭ  Ｃ１４９９‐０９の内容は、参照によりその全体が本出願に援用される。リング・オン・リング試験前に試験片を摩耗させなかった。
【００９４】
ＲｏＲ試験のために、図６に示すような試料を、サイズが異なる２つの同心リング間に配置し、等二軸曲げ強度（即ち２つの同心リング間での曲げに供した場合に材料が耐えることのできる最大応力）を決定する。ＲｏＲ構成４００では、ガラスセラミック物品４１０は、直径Ｄ２の支持リング４２０によって支持される。直径Ｄ１の荷重印加リング４３０によって、ガラスセラミック物品の表面に、荷重計（図示せず）によって力Ｆが印加される。
【００９５】
荷重印加リング及び支持リングの直径の比Ｄ１／Ｄ２は、０．２〜０．５であってよい。いくつかの実施形態では、Ｄ１／Ｄ２は０．５である。荷重印加リング４３０及び支持リング４２０は、同心となるよう、支持リングの直径Ｄ２の０．５％以内に位置合わせする必要がある。試験用のロードセルは、選択された範囲内のいずれの荷重において±１％以内となるよう正確でなければならない。試験は、温度２３±２℃及び相対湿度４０±１０％で実施される。
【００９６】
器具の設計に関して、荷重印加リング４３０の突出表面の半径ｒは、ｈ／２≦ｒ≦３ｈ／２であり、ここでｈはガラスセラミック物品４１０の厚さである。荷重印加リング４３０及び支持リング４２０は、硬度ＨＲｃ＞４０の硬化鋼製である。ＲｏＲ器具は市販されている。
【００９７】
ＲｏＲ試験のために意図される破損機構は、荷重印加リング４３０内の表面４３０ａから開始するガラスセラミック物品４１０の破砕を観察するというものである。この領域以外、即ち荷重印加リング４３０と支持リング４２０との間から発生する破損は、データ分析から省略される。しかしながら、ガラスセラミック物品４１０の薄さ及び高い強度により、試験片厚さｈの１／２を超える大きな偏向が観察されることがある。従って、荷重印加リング４３０の下側から発生する破損の高いパーセンテージが観察されることは珍しくない。リングの内側及びリングの下側の両方における応力の進展（歪みゲージの分析によって収集される）、並びに各試験片の破損の始点が分からなければ、応力を正確に算出することはできない。従ってＲｏＲ試験は、測定される応答として、破損時のピーク荷重に焦点を当てている。
【００９８】
ガラス系物品の強度は、表面の傷の存在に左右される。しかしながら、所与のサイズの傷が存在する可能性は正確に予測できない。というのは、ガラスの強度は統計的な性質のものであるためである。従って、得られたデータの統計的表現として、確率分布を使用できる。
【００９９】
実施例３の試料を、４３０℃のＮａＮＯ３浴中で１６時間にわたってイオン交換した。そして、電子マイクロプローブを用いて、表面下の深さの関数としてのイオン交換済み試料中のＮａ２Ｏの濃度を測定した。得られたＮａ２Ｏ濃度プロファイル（モル％）を図５に示す。
【０１００】
本明細書に記載の全ての組成の成分、関係、及び比率は、特段の記載がない限り、重量％を単位として与えられる。本明細書で開示される全ての範囲は、ある範囲の開示の前又は後に明示的に言明されているかどうかにかかわらず、幅広いものとして開示されている範囲が包含するあらゆる範囲及び部分範囲を含む。
【０１０１】
請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変更を行うことができることは、当業者には明らかであろう。よって、本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態の修正形態及び変更形態が、添付の請求項及びその均等物の範囲内にある限りにおいて、これらの修正形態及び変更形態を包含することが意図されている。
【０１０２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１０３】
実施形態１
ガラスセラミックであって：
一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに
二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つ
を含み、
上記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：２０．０〜４０．０；
ａ＊：−１．０〜１．０；及び
ｂ＊：−５．０〜２．０
を特徴とする、ガラスセラミック。
【０１０４】
実施形態２
上記一次結晶相はメタケイ酸リチウムである、実施形態１に記載のガラスセラミック。
【０１０５】
実施形態３
上記一次結晶相は二ケイ酸リチウムである、実施形態１に記載のガラスセラミック。
【０１０６】
実施形態４
上記ガラスセラミックの透過率は可視光範囲において１％未満である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１０７】
実施形態５
上記ガラスセラミックのリング・オン・リング強度は少なくとも２９０ＭＰａである、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１０８】
実施形態６
上記ガラスセラミックの破壊じん性は０．９ＭＰａ・ｍ０．５以上２．０ＭＰａ・ｍ０．５以下である、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１０９】
実施形態７
上記ガラスセラミックの破壊じん性は１．０ＭＰａ・ｍ０．５以上１．５ＭＰａ・ｍ０．５以下である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１０】
実施形態８
５５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
２．０重量％〜２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
０重量％〜５．０重量％Ｂ２Ｏ３；
５．０重量％〜１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；
０重量％〜５．０重量％のＮａ２Ｏ；
０重量％〜４．０重量％のＫ２Ｏ；
０重量％〜８．０重量％のＭｇＯ；
０重量％〜１０．０重量％のＺｎＯ；
０．５重量％〜５．０重量％のＴｉＯ２；
１．０重量％〜６．０重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜１０．０重量％のＺｒＯ２；
０重量％〜０．４重量％のＣｅＯ２；
０．０５重量％〜０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；
０．１重量％〜５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．１重量％〜５．０重量％のＮｉＯ；
０．１重量％〜５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；
０重量％〜４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｕＯ；及び
０重量％〜２．０重量％のＶ２Ｏ５
を更に含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１１】
実施形態９
６５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
７．０重量％〜１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
６．０重量％〜１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；
２．０重量％〜４．０重量％のＴｉＯ２；
１．５重量％〜２．５重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜４．０重量％のＺｒＯ２；
１．０重量％〜４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．５重量％〜１．５重量％のＮｉＯ；及び
０．１重量％〜０．４重量％のＣｏ３Ｏ４
を更に含む、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１２】
実施形態１０
上記ガラスセラミックの結晶化度は５０重量％超である、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１３】
実施形態１１
上記ガラスセラミックはイオン交換されており、上記ガラスセラミックの表面から圧縮深さまで延在する圧縮応力層を備える、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１４】
実施形態１２
上記ガラスセラミックの上記表面における圧縮応力は少なくとも２５０ＭＰａである、実施形態１１に記載のガラスセラミック。
【０１１５】
実施形態１３
上記ガラスセラミックの上記表面における圧縮応力は２５０ＭＰａ以上６５０ＭＰａ以下である、実施形態１１又は１２に記載のガラスセラミック。
【０１１６】
実施形態１４
上記圧縮深さは少なくとも０．０５ｔであり、ｔは上記ガラスセラミックの厚さである、実施形態１１〜１３のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１７】
実施形態１５
上記ガラスセラミックのリング・オン・リング強度は少なくとも９００ＭＰａである、実施形態１１〜１４のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【０１１８】
実施形態１６
消費者向け電子製品であって：
前面、背面、及び側面を備えるハウジング；
少なくとも一部が上記ハウジング内にある電気部品であって、上記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは上記ハウジングの上記前面にあるか、又は上記前面に隣接する、電気部品；並びに
上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
上記ハウジングの少なくとも一部分は、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラスセラミックを含む、消費者向け電子製品。
【０１１９】
実施形態１７
消費者向け電子製品であって：
前面、背面、及び側面を備えるハウジング；
少なくとも一部が上記ハウジング内にある電気部品であって、上記電気部品は少なくともコントローラ、メモリ、及びディスプレイを含み、上記ディスプレイは上記ハウジングの上記前面にあるか、又は上記前面に隣接する、電気部品；並びに
上記ディスプレイを覆うように配置されたカバーガラス
を備え、
上記ハウジングの少なくとも一部分は、実施形態１１〜１５のいずれか１つに記載のガラスセラミックを含む、消費者向け電子製品。
【０１２０】
実施形態１８
前駆ガラス系物品をセラミック化してガラスセラミックを形成するステップを含む、方法であって、
上記ガラスセラミックは：
一次結晶相としての少なくとも１つのケイ酸リチウム結晶相；並びに
二次結晶相としての、ペタライト、β石英、βスポジュメン、クリストバライト、及びリン酸リチウムのうちの少なくとも１つ
を含み、
上記ガラスセラミックは、以下の色座標：
Ｌ＊：２０．０〜４０．０；
ａ＊：−１．０〜１．０；及び
ｂ＊：−５．０〜２．０
を特徴とする、方法。
【０１２１】
実施形態１９
上記セラミック化するステップは５００℃以上９００℃以下の温度で実施される、実施形態１８に記載の方法。
【０１２２】
実施形態２０
上記セラミック化するステップは６時間以上１６時間以下の期間にわたって実施される、実施形態１８又は１９に記載の方法。
【０１２３】
実施形態２１
上記ガラスセラミックをイオン交換するステップを更に含む、実施形態１８〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【０１２４】
実施形態２２
上記前駆ガラス系物品は：
５５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
２．０重量％〜２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
０重量％〜５．０重量％のＢ２Ｏ３；
５．０重量％〜１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；
０重量％〜５．０重量％のＮａ２Ｏ；
０重量％〜４．０重量％のＫ２Ｏ；
０重量％〜８．０重量％のＭｇＯ；
０重量％〜１０．０重量％のＺｎＯ；
０．５重量％〜５．０重量％のＴｉＯ２；
１．０重量％〜６．０重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜１０．０重量％のＺｒＯ２；
０重量％〜０．４重量％のＣｅＯ２；
０．０５重量％〜０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；
０．１重量％〜５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．１重量％〜５．０重量％のＮｉＯ；
０．１重量％〜５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；
０重量％〜４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｕＯ；及び
０重量％〜２．０重量％のＶ２Ｏ５
を含む、実施形態１８〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【０１２５】
実施形態２３
上記前駆ガラス系物品は：
６５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
７．０重量％〜１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
６．０重量％〜１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；
２．０重量％〜４．０重量％のＴｉＯ２；
１．５重量％〜２．５重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜４．０重量％のＺｒＯ２；
１．０重量％〜４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．５重量％〜１．５重量％のＮｉＯ；及び
０．１重量％〜０．４重量％のＣｏ３Ｏ４
を含む、実施形態１８〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【０１２６】
実施形態２４
５５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
２．０重量％〜２０．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
０重量％〜５．０重量％のＢ２Ｏ３；
５．０重量％〜１５．０重量％のＬｉ２Ｏ；
０重量％〜５．０重量％のＮａ２Ｏ；
０重量％〜４．０重量％のＫ２Ｏ；
０重量％〜８．０重量％のＭｇＯ；
０重量％〜１０．０重量％のＺｎＯ；
０．５重量％〜５．０重量％のＴｉＯ２；
１．０重量％〜６．０重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜１０．０重量％のＺｒＯ２；
０重量％〜０．４重量％のＣｅＯ２；
０．０５重量％〜０．５重量％のＳｎＯ＋ＳｎＯ２；
０．１重量％〜５．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．１重量％〜５．０重量％のＮｉＯ；
０．１重量％〜５．０重量％のＣｏ３Ｏ４；
０重量％〜４．０重量％のＭｎＯ＋ＭｎＯ２＋Ｍｎ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｒ２Ｏ３；
０重量％〜２．０重量％のＣｕＯ；及び
０重量％〜２．０重量％のＶ２Ｏ５
を含む、ガラス。
【０１２７】
実施形態２５
６５．０重量％〜７５．０重量％のＳｉＯ２；
７．０重量％〜１１．０重量％のＡｌ２Ｏ３；
６．０重量％〜１１．０重量％のＬｉ２Ｏ；
２．０重量％〜４．０重量％のＴｉＯ２；
１．５重量％〜２．５重量％のＰ２Ｏ５；
２．０重量％〜４．０重量％のＺｒＯ２；
１．０重量％〜４．０重量％のＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３；
０．５重量％〜１．５重量％のＮｉＯ；及び
０．１重量％〜０．４重量％のＣｏ３Ｏ４
を含む、実施形態２４に記載のガラス。
【符号の説明】
【０１２８】
１００    ガラスセラミック
１１０    第１の表面
１１２    第２の表面
１２０    第１の圧縮層
１２２    第２の圧縮層
１３０    中央領域
２００    消費者向け電子デバイス
２０２    ハウジング
２０４    前面
２０６    後面
２０８    側面
２１０    ディスプレイ
２１２    カバー基板
４００    ＲｏＲ構成
４１０    ガラスセラミック物品
４２０    支持リング
４３０    荷重印加リング
４３０ａ  ガラス系物品４１０の、荷重印加リング４３０内の表面
【図１】
2021505503.tif 000006
【図２Ａ】
2021505503.tif 000007
【図２Ｂ】
2021505503.tif 000008
【図３】
2021505503.tif 000009
【図４】
2021505503.tif 000010
【図５】
2021505503.tif 000011
【図６】
2021505503.tif 000012
【国際調査報告】
2021505503.tif 000013
2021505503.tif 000014
2021505503.tif 000015