阅读说明：本技术 制造经涂覆的基于玻璃的部件的方法 (Method for producing a coated glass-based component ) 是由 I·Z·阿迈德 J·T·哈里斯 胡广立 S·S·朱彼 于 2018-11-29 设计创作，主要内容包括：制造具有涂层和目标形状的基于玻璃的制品,所述目标形状包括：平面中心部分和周界部分,所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸,所述周界部分具有周界边缘和边缘到相对边缘的目标尺寸。方法包括：形成基于玻璃的部件以提供初始形成的部件,所述初始形成的部件的初始三维形状与目标形状至少对于边缘到相对边缘的目标尺寸而言是不同的。向初始形成的部件施涂涂层以形成具有涂层的基于玻璃的制品,涂层向初始模制的部件赋予了应力,这导致初始形状发生经过计算的弯曲诱发的变化。(Producing a glass-based article having a coating and a target shape, the target shape comprising: a planar central portion and a perimeter portion bordering at least a portion of the planar central portion and extending outwardly from a plane of the planar central portion, the perimeter portion having a perimeter edge and a target dimension from the edge to an opposite edge. The method comprises the following steps: forming a glass-based part to provide an initially-formed part having an initial three-dimensional shape that is different from a target shape at least for a target dimension from an edge to an opposite edge. Applying a coating to the initially formed part to form a glass-based article having a coating that imparts a stress to the initially molded part that results in a calculated bend-induced change to the initial shape.)

制造经涂覆的基于玻璃的部件的方法

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年11月29日提交的美国临时申请系列第62/592,066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。

技术领域

本公开内容的实施方式一般地涉及制造经涂覆的基于玻璃的部件(例如，基于玻璃的覆盖物)的方法。

背景技术

基于玻璃的制品(具体来说，基于强化玻璃的制品)被广泛地用于电子装置，作为便携式或移动电子通讯和娱乐装置(例如，手机、智能手机、平板、视频播放器、信息终端(IT)装置、笔记本电脑和导航系统等)的盖板或窗口，以及用于其他应用，例如，建筑(例如，窗户、淋浴板、台面等)，运输(例如，车辆、火车、飞行器、航海器等)，电器，或者会受益于优异的抗破裂性但是还是薄且轻量化制品的任何应用。基于强化玻璃的制品(例如，基于化学强化玻璃的制品)，例如用于手机、可穿戴物(例如手表)和其他电子装置的覆盖物，形状和几何形貌会是非平坦的(例如，“三维”或“3D”以及“2.5维”)，含有一些从表面突出的形状，例如曲面手机覆盖物玻璃和边缘覆盖物玻璃。此类2.5D和3D形状的玻璃对于基于覆盖物玻璃的部件的成形和可靠性提出了巨大挑战。

图1显示用于基于3D玻璃的覆盖物(本领域也称作3D覆盖物玻璃)的代表性非限制性形状，其可以用于电子装置，例如电话、电视机、平板或者监视器等。如这个附图所示，基于3D玻璃的制品是覆盖物100的形式，其包括：平面中心部分101，周界部分102，以及周界边缘103。平面中心部分101是平坦或者接近平坦的。周界部分102从平面中心部分101的平面延伸出来，从而为玻璃覆盖物提供与二维形状相对的整体三维形状。虽然如图1所示，周界部分102完全包围了中心部分101，但是在一些实施方式中，周界部分可以仅仅围绕一部分的中心部分延伸(即，小于整个周界)，例如，对于具有矩形形状的玻璃覆盖物，玻璃覆盖物的少于全部四个侧面可以包括周界部分，例如两侧可以具有周界部分而另两侧可以是平坦或者基本平坦的。周界边缘103限定了从边缘到相对边缘的尺度D1，以及边缘到相对边缘的尺度D2。类似地，为了是三维的，对于碟或托盘形式的玻璃覆盖物，其可以具有它的平坦或接近平面中心部分的一部分(仅包括一些或者全部)转变为从平坦或接近平面中心部分的平面延伸出来的周界部分。

显而易见的是，3D玻璃覆盖物的形状可以取决于3D玻璃覆盖物所使用的装置的设计者的希望而发生宽泛地变化。因此，3D玻璃覆盖物可以具有各种整体形状，并且可包括各种尺寸和形状的中心部分和周界部分，并且可以在中心部分和周界部分之间采用各种构造的过渡。共同转让的2013年2月22日提交的题为“Cover Glass Article(覆盖物玻璃制品)”的美国专利申请第13/774,238号(其作为美国专利申请公开第2013/0323444号公布)为3D玻璃覆盖物提供了各种代表性尺寸，并且还描述了覆盖物的典型应用，其全文通过引用结合入本文。

周界边缘103的横向尺寸(厚度)对应于基于玻璃的片材的厚度(由基于玻璃的片材来制造基于玻璃的覆盖物)，其通常小于1毫米，例如：0.8毫米或更小、0.7mm或更小、0.6mm或更小、0.5mm或更小、0.4mm或更小、0.3mm或更小、0.2mm或更小、0.1mm或更小、75微米(微米或μm)或更小、50微米或更小，最低至10微米。如果向基于具有形状的2.5D和3D玻璃部件施涂功能涂层(例如，耐划痕或减反射涂层)，则功能涂层的残留应力会导致形状弯曲，导致部件不符合规定的尺寸容差。并且随着玻璃变得越薄这个效应越大。

因此，会希望提供制造具有涂层的基于玻璃的部件的方法，其具有机械和光学性能，以及施涂涂层维持2.5D和3D部件形状在尺度容差内。此外，会希望提供制造基于化学强化(例如，离子交换)玻璃的制品的方法，其具有涂层(所述涂层具有机械和光学性能)以及在施涂涂层之后维持2.5D和3D部件形状在尺度容差内。

发明内容

本公开内容的第一个方面属于制造具有涂层和目标形状的基于玻璃的制品，所述目标形状包括：平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸，所述周界部分具有周界边缘和边缘到相对边缘的目标尺寸。方法包括：形成基于玻璃的部件(也称作基于玻璃的制品或者基于玻璃的基材)以提供初始形成的部件，所述初始形成的部件的初始三维形状与目标形状至少对于边缘到相对边缘的目标尺寸而言是不同的。向初始形成的部件施涂涂层以形成具有涂层的基于玻璃的制品，涂层向初始模制的部件赋予了应力，这导致初始形状发生经过计算的弯曲诱发的变化。

本公开内容的另一个方面属于制造基于玻璃的制品的方法，其包括：采用具有模制表面的模具来形成初始模制部件，所述初始模制部件具有涂覆前的三维形状，其包括平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸，从而提供了具有三维特性的初始模制部件，所述周界部分具有周界边缘和涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸；以及用涂层涂覆初始模制部件以形成基于玻璃的制品，所述涂层在初始模制部件上赋予了应力，这使得初始模制部件发生弯曲并且改变了初始模制部件的涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸，从而提供了不同于涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸的边缘到相对边缘的目标尺寸，所述边缘到相对边缘的目标尺寸等于基于模型计算的计算值，所述模型计算考虑了涂层厚度、涂层杨氏模量和初始模制部件厚度。

本公开内容的另一个方面属于对由于初始基于玻璃的部件上的涂层所赋予的使得部件弯曲的应力所导致的初始基于玻璃的部件的尺寸变化进行建模的方法，该方法包括：在计算机上产生模型，所述模型结合了涂层厚度、涂层杨氏模量、基于玻璃的材料的厚度以及基于玻璃的材料的杨氏模量；在计算机上采用模型进行有限元分析，其中，进行有限元分析包括：确定由初始基于的材料形成的部件，其具有涂覆前的形状，所述涂覆前的形状包括：平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸，所述周界部分具有周界边缘和涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸；以及基于模型在计算机上确定由初始基于玻璃形成的部件的涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸的定量变化，这是由于涂层所赋予的压缩应力的结果，其导致边缘到相对边缘的目标尺寸。

附图说明

图1是代表性3D玻璃覆盖物的透视图；

图2显示根据一些实施方式，在一侧上具有涂层的基于强化玻璃的基材；

图3显示包含涂层的基于玻璃的基材的测得的失效应变与厚度关系图；

图4是基于模型的图，显示了临界应变百分比与标准化的瑕疵尺寸关系；

图5是基于模型的图，显示了临界应变％与标准化的瑕疵尺寸关系；

图6显示对于具有各种涂层厚度的部件，预测的基材曲率与基材厚度的关系图；

图7A显示在离子交换之前测得的覆盖部件形状；

图7B显示在离子交换之后测得的覆盖部件形状；

图8显示模型有限元分析图，显示了碟形部件在离子交换之后的弯曲；

图9显示通过弯曲矫正模具生产的弯曲补偿部件的形状变化测量；以及

图10显示用于生产3D玻璃覆盖物的代表性模具的示意性横截面图。

具体实施方式

在描述数个示例性实施方式之前，要理解的是，本公开内容不限于所述的构造或工艺步骤的细节。本文提供的本公开内容能够以各种方式实践或进行其他实施方式。

本说明书全文中提到的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“一些实施方式”、“各种实施方式”、“一个或多个实施方式”或者“一种实施方式”表示结合实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开内容的至少一个实施方式中。因此，在本说明书全文各种地方出现的短语例如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各种实施方式中”、“在一个实施方式中”、“在一些实施方式中”或者“在一种实施方式中”不一定涉及同一个实施方式。此外，结合一个实施方式描述的具体的特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个其他实施方式中。本文所述的各种基于玻璃的制品和方法可以选自：建筑用的基于玻璃的基材，交通工具玻璃窗，交通工具内部的基于玻璃的基材，电器的基于玻璃的基材，手持式装置的基于玻璃的基材(例如，用作屏幕覆盖物的部件)，以及可穿戴装置的基于玻璃的基材。

本公开内容的一个或多个实施方式提供了基于玻璃的制品，其包括具有初始形状的基于玻璃的基材以及基于玻璃的基材上的涂层。在一个或多个实施方式中，涂层向初始形成的部件赋予了应力，这导致初始形状发生经过计算的弯曲诱发的变化。涂层可以包括多层涂层。基于玻璃的部件或基材可以是平坦的，或者它们可以是以一个或多个方向(例如，x、y和/或z平面)弯折，以提供三维基材或部件。基于玻璃的基材或部件可以是冷成形的。在一个或多个实施方式中，基材或部件可以是以至少一个方向(例如，x、y和/或z平面)弯曲折。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材或部件可以具有2.5维度，例如，具有斜角边缘。

根据一个或多个实施方式，提供了经涂覆的基于玻璃的制品。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的制品包括施涂用于如下功能的涂层，例如：耐划痕、防受损(例如，锋利接触诱发的破裂)、抗微生物性质、减反射性质、电容触敏、光致变色涂层或者其他光学性质。可以通过任意合适的技术来施涂涂层，例如，化学气相沉积(CVD)(例如，等离子体强化的CVD、低压CVD、大气压CVD和等离子体强化的大气压CVD)，物理气相沉积(PVD)(例如，反应性或非反应性喷溅或激光烧蚀)、热或电子束蒸发和/或原子层沉积。也可以通过浸涂、喷雾、刷涂、旋涂和其他合适的技术来施涂涂层。

本文提供了经涂覆的基于玻璃的制品(例如，用于电子装置的覆盖物)的生产方法，其具有的形状严格对应于制品设计者所规定的形状(目标形状；在通过CAD制图来规定形状的情况下，也称作“CAD形状”(CAD指的是计算机辅助设计))。在施涂了向经涂覆的部件的表面赋予应力的涂层之后，2.5D和3D的基于玻璃的制品倾向于发生弯曲。由于涂层向基于玻璃的制品赋予了应力，所以发生弯曲。这导致玻璃的尺寸发生增加或减小，这取决于涂层向基于玻璃的制品的表面赋予了拉伸应力或者压缩应力，并且取决于施涂涂层的基于玻璃制品的侧面。为了确定基于玻璃的制品的尺寸(在例如x平面或y平面中的一个或两个上)是增加或者减小，对基于玻璃的制品在涂覆之前和涂覆之后的尺寸进行测量。

由于涂层诱发的弯曲所导致的形状偏差是不合乎希望的，因为消费者对于尺寸容差的规定会是±100微米或更小。为了补偿这种涂层诱发的弯曲，提供了方法来提前计算基于玻璃的部件的尺寸变化程度，从而为初始形状和尺寸提供经过计算的弯曲诱发的变化。

由于涂层诱发的弯曲取决于基于玻璃的制品的整体形状的细节以及制品的边缘的形状和厚度的细节，所以通过将涂层诱发的弯曲问题转变为热扩散问题来获得矫正值，从而实现了采用商业软件(例如，美国宾夕法尼亚州15317卡侬斯堡技术大道275号的ANSYS有限公司销售的软件(ANSYS Inc.,275Technology Drive,Canonsburg,PA15317,USA)，其采用了有限元和图形显示技术)来解决涂层诱发的弯曲问题。此外，可以将目标形状(具体来说，CAD格式的目标形状)输入到此类商用软件中。在实践中，采用本文所揭示的技术，可以为用于形成基于玻璃的部件的模具提供模具轮廓矫正，这可以在不需要物理模具的反复迭代改变的情况下进行开发。

在一些实施方式中，采用例如美国专利申请公开第2010/0000259号和第2012/0297828号所述的热再成形工艺，从2D玻璃片制造3D的基于玻璃的制品，其全文通过引用结合入本文。在一些实施方式中，通过熔合工艺制造2D玻璃片，但是也可使用通过诸如浮法、下拉、上拉或辊制工艺之类的其他工艺制造的2D玻璃片。

因此，通过热成形工艺(例如通过模制)可以将初始形成的基于玻璃的部件成形为3D形状的基于玻璃的制品。然后，可以对这种初始形成的部件进行涂覆。在一个或多个实施方式中，在涂覆之前，可以通过离子交换对部件进行化学强化，这可能诱发离子交换弯曲。因此，在部件经过离子交换的实施方式中，在制造之前，会确定/计算离子交换诱发的弯曲和涂层诱发的弯曲这两者，从而确定对于初始形成的部件的尺寸变化的大小。在一个或多个实施方式中，方法包括：在具有模制表面的模具中形成基于玻璃的制品，以及模制表面经过设计和尺寸调节从而对初始形状的计算得到的弯曲诱发的变化进行补偿，从而使得具有涂层的基于玻璃的制品具有目标形状和边缘到相对边缘的目标尺寸。在一个或多个实施方式中，初始形成的部件可以具有三维特性或曲率，以及施涂了涂层(所述涂层向具有初始形状的经涂覆的部件赋予了应力)从而从初始形成的部件去除曲率以提供具有平坦形状的经涂覆的最终部件。

现参见图2，本公开内容的实施方式属于经涂覆的基于玻璃的制品200，例如基于玻璃的覆盖物，其包括基于玻璃的基材210，所述基于玻璃的基材210具有第一表面215(在其上具有第一涂层220，提供了第一涂层220与基于玻璃的基材210之间的第一界面225)和与第一表面215相对的第二表面325。第一涂层220具有从第一涂层表面230延伸到第一表面215的第一涂层厚度t_c。基于玻璃的基材210具有从第一表面215延伸到第二表面235的基材厚度t_s。基材厚度范围是0.01毫米(mm)至3毫米，例如：0.01mm至2.75mm、0.01mm至2.5mm、0.01mm至2.25mm、0.01mm至2.0mm、0.01mm至1.75mm、0.01mm至1.5mm、0.01mm至1.25mm、0.01mm至1.0mm、0.01mm至0.75mm、0.01mm至0.5mm、0.025mm至3.0mm、0.05mm至3.0mm、0.075mm至3.0mm、0.1mm至3.0mm、0.2mm至3.0mm、0.3mm至3.0mm、0.05mm至2.5mm、0.075mm至2.0mm、0.1mm至1.75mm、0.1mm至1.5mm、0.1mm至1.25mm、0.1mm至1.1mm、0.2mm至1.1mm、0.2mm至1.0mm、0.2mm至1.0mm、0.4mm至1.0mm、0.5mm至1.0mm、0.6mm至1.0mm、0.7mm至1.0mm或者0.8mm至1.0mm。第一涂层220在基于玻璃的基材210上赋予了应力。可以是位于基材210的第一表面215或第二表面235上的第一涂层220具有约80纳米至10微米的涂层厚度t_c。在一些实施方式中，基于玻璃的制品没有经过强化。在图2中，基于玻璃的基材210具有从第一表面215开始延伸的压缩应力区域240。压缩应力区域在基于玻璃的制品的表面处具有约750MPa至最高至约1200MPa的表面压缩应力(CS)以及延伸到压缩深度(DOC)，在该点应力从压缩转变为拉伸。在一个或多个实施方式中，第一涂层220向基材210赋予了压缩应力。在其他实施方式中，第一涂层220向基材210赋予了拉伸应力。取决于所需要的最终部件形状，可以对诱发拉伸应力或诱发压缩应力的涂层进行选择并且施涂到第一表面215和第二表面235中的至少一个，这会赋予基材210应力，改变了部件的初始形状，从而引起初始形成的部件的部件形状和边缘到相对边缘的尺寸的经过计算的弯曲诱发的变化。

图3显示对于施涂到化学强化玻璃的硬脆性涂层，测得的失效应变与厚度的关系图。图3显示涂层应力状态和涂层厚度对于增加涂层的牢固度以及下方基材的牢固度的重要性，测量为失效应变％。总体来说，随着失效应变％增加，物体会变得更牢固和更抗破坏。圆形数据点表示涂层的失效应变，而方形数据点表示基材自身的失效应变。所有样品都具有相同的下方基材组成、厚度和应力分布。对于样品D，涂层和基材失效应变是基本相同的，约70％。样品A和B都具有460nm厚的涂层，其中，两者的涂层都具有约188GPa的杨氏模量(E)。样品C和D具有1160nm厚的涂层，其中，涂层具有约229GPa的杨氏模量(E)。涂层C、B、A和D的涂层应力(σ)分别是479MPa(拉伸)、147MPa(拉伸)、90MPa(拉伸)和-960MPa(压缩)。对比具有相同厚度和杨氏模量的涂层，显示更为拉伸(较不拉伸)的应力导致涂层和基材这两者的失效应变的增加。例如，涂层A和B具有相同的厚度和杨氏模量，但是(具有较小的拉伸应力的)涂层A具有增加的失效应变。类似地，涂层C和D具有相同的厚度和杨氏模量，但是(具有较小的拉伸应力的)涂层D具有增加的失效应变。此外，从图3可以看出，较薄的涂层导致失效应变的增加，特别是对于下方基材而言。例如，对比样品A和B(分别具有460nm的厚度)与样品C(具有1160nm的厚度)，看出在具有较薄涂层的样品中，涂层和下方基材这两者的失效应变都增加。类似地，对比样品A和B(分别具有460nm的厚度)与样品D(具有1160nm的厚度)，看出在具有较薄涂层的样品中，下方基材的失效应变都增加。因此，总体上来说，较薄、较不拉伸的基材倾向于产生具有更为牢固的涂层以及下方基材的产品。

图4显示相对于标准化的瑕疵尺寸绘制的临界应变的模型结果。类似于失效应变，临界应变是对于基材和涂层牢固度的测量。总体上来说，临界应变越高，那么物体(基材、涂层或者经涂覆的基材)就会越牢固(较不容易发生失效，例如开裂，因为这使得瑕疵更难以传播)。图4显示当涂覆了1.1微米厚的涂层时，下方玻璃基材自身的临界应变。实线表示拉伸应力为0.48GPa的涂层，而虚线表示压缩应力为1.0GPa的涂层。类似于图3，图4显示使得涂层较不拉伸提供了更为牢固的经涂覆的基材。

如图5所示，以2.0μm厚的涂层进行了进一步的建模工作。对于涂层和基材牢固度，发现与如图3和4这两者所示情况相似的改进(这里测量的是临界应变)。更具体来说，所有涂层都具有相同的2微米厚度，都是相同的材料(AlON)，并且都在具有相同的组成、厚度和应力分布的基材上进行建模。类似于图3和4，图5显示对于给定涂层厚度，随着涂层应力变得较不拉伸，样品变得更为牢固。并且图5证实了在所有标准化瑕疵尺寸上的这种关系。此外，对比图4和5，再次看出较薄的涂层具有样品牢固度更大的改善。具体来说，图4显示对于4的标准化瑕疵尺寸，具有1.0GPa涂层压缩的较薄(1.1微米)涂层具有约0.95％的临界应变。另一方面，图5显示对于4的标准化瑕疵尺寸，具有1.0GPa压缩应力的较厚(2微米)涂层(三角形数据点)具有小于0.8％的临界应变。

因此，从图3-5看出，对涂层(对于其厚度及其应力水平)进行适当选择，可以对经涂覆的基材的牢固度产生有利的影响。因此，希望更为压缩的涂层。

此外，相信通过适度地增加玻璃压缩应力，可以获得跌落性能的渐进式改善。因此，随之而来的是，AlON涂层压缩(以及其他类型涂层的压缩)的增加可以改善跌落事件过程中的锋利破坏接触抗性，从而改善跌落性能。预期涂层压缩改善了涂层的裂纹起始应变和玻璃的挠曲强度。

可以通过改变涂层沉积参数或者通过机械方式来获得涂层压缩或张力。例如，在一个或多个实施方式中，涂层与基于玻璃的部件之间的热膨胀系数(CTE)差异或者温度差异可以被用于增加或降低涂层压缩或张力。例如，如果涂层的CTE低于下方基于玻璃的部件的话，则涂层会在下方部件上施加压缩力。在一个或多个实施方式中，可以使用高能涂层沉积来提供致密的密实背衬涂层，这会导致下方基于玻璃的部件上的压缩应力。可以通过改变涂层沉积参数来控制涂层密度。

但是，压缩涂层会赋予基于玻璃的基材压缩力，这会使得部件弯曲并使得部件尺寸相对于初始形成的尺寸发生变化，并且目前认为由于部件弯曲，所以高的涂层应力大小是不合乎希望的。但是，在成形过程中，由于快速回弹(snap-back)热梯度效应以及非对称三维机械加工或模制形成部件的化学强化，天然地存在弯曲。可以通过工艺调节和控制来控制快速回弹和热梯度工作。但是由于离子交换所导致的弯曲是由于应力重新平衡所导致的，这由于贯穿厚度的非对称的形状导致变形。因此，可以通过对模具形状进行补偿来解决离子交换诱发的模制形成的部件的弯曲，从而使得部件在离子交换过程之后回到最终所需的形状，如美国专利第9,292,634号所述，其全文通过引用结合入本文。因为涂层沉积诱发的弯曲是由于涂层中导致重新平衡的压缩应力或拉伸应力所引起的，所以可以通过模型化来预测经涂覆的基于玻璃的制品(例如基于玻璃的覆盖物)的最终形状。可以对弯曲补偿的模具进行设计，从而实现部件在涂层施涂和离子交换这两种情况之后达到其所需的形状。对于非三维部件的模制可以进行类似工艺从而产生在施涂了涂层之后变得平坦的形状。但是，将方法用于三维部件没有使得工艺发生额外的步骤增加。

对于具有薄涂层的平板，可以使用斯托尼方程来估算部件弯曲。虽然本公开内容主要目标是3D应用，但是也可以适用于2.5D部件(例如，具有斜角边缘的部件)和平坦基材。此外，研究二维板的平板弯曲可以提供对于可能在形成的三维部件中产生的弯曲的理解。在图6中给出了斯托尼方程的结果，并且可以看出，曲率(K)取决于涂层厚度和应力这两者。斯托尼方程如下方程1所示：

式中，K表示曲率，σ(f)表示通过涂层赋予基于玻璃的模制部件的应力，h_f表示涂层厚度，ν_s表示基于玻璃的模制部件的泊松比，E_s表示基于玻璃的模制部件的杨氏模量，以及h_s表示基于玻璃的模制部件的厚度。基于斯托尼方程，使得Es＝65GPa，可以确定不同涂层厚度和涂层应力的基于玻璃的部件的预测的基材曲率(K)。

从方程式(1)和图6可以看出，曲率(K)相对于基材厚度(h)的平方的导数增加。随着用于电子装置(例如，手机)的覆盖物变得更薄，涂层应力状态变得更具有影响，以及由于涂层所产生的曲率增加。曲率也随着涂层应力线性增加(例如，对于给定基材厚度，随着应力从500MPa压缩应力增加到2GPa压缩应力，曲率(K)增加)。这再一次显示了涂层中更为压缩的应力(较不拉伸的应力)对于经涂覆的基材的牢固度是有利的。但是，同样的是，随着涂层压缩增加，基材的弯曲增加。因此，为了获得增加涂层压缩的益处并且仍然维持所需的部件形状，根据本公开内容对涂层的弯曲进行补偿。

图7A和7B证实了通过对未进行弯曲补偿的部件进行离子交换所产生的弯曲的实验测量。图7A显示离子交换之前的形状，以及图7B显示离子交换之后相对于CAD形状尺度的偏差(单位是毫米)。更具体来说，这些附图中的每一幅中的数字表示基材表面的位置相对于给定参照平面的距离。因此，在图7A的中心，看出基材表面相对于参照平面偏差0.04mm。另一方面，在图7B看出，基材的相同中心部分相对于参照平面偏差0.15mm。将图7A的中心部分与图7B的相同的中心部分的这些值进行对比，看出离子交换导致了额外的0.11mm的偏差(例如，0.15–0.4＝0.11)。因此，在离子交换之后，部件形状会变化最高达到约0.1mm或更高，特别是对于希望平坦的部分(例如，显示屏的主要部分，不同于已经是弯曲的周界边缘)。此类形状变化会导致部件落在严格的几何尺寸容差外。这种来自离子交换的翘曲是由于涂层自身的应力所导致的情况的补充。但是，这些弯曲都可以通过调节基材在进行离子交换和涂覆之前(相对于目标形状)的形状来进行补偿。

如图8显示通过热扩散对比的离子交换过程的模拟，其基于碟形部件在离子交换之后的弯曲的有限元分析结果。在图8中，弯曲大小与部件尺寸不是成比例的，并且提供的尺寸是微米。利用从此类模型化得到的知识，可以对模具进行弯曲补偿以产生符合严格容差的部件。也就是说，可以对离子交换诱发的弯曲进行相当精确的预测，从而可以对该弯曲补偿(以及涂层诱发的弯曲)进行补偿从而在部件中产生所需的目标形状。

如图9所示是离子交换弯曲补偿部件的例子，其中，尺寸的单位是毫米。同样地，类似于图7A和7B，部件的每个位置处的数字表示该位置相对于参照平面的偏差。但是，在图9中，离子交换之前和离子交换之后的测量表示在同一附图上，简单地表示为这两者之间的差异。因此，对于图9中的部件的中心，形状变化为0，不同于图7A和B例子中的0.11mm的形状变化。也就是说，相比于未经补偿的部件(图7B)，经补偿的部件(图9)要平坦得多，即更小的远离平面变形。类似的模具矫正可以直接应用于由于涂层残留应力所导致的形状变化。(如图6所示的)涂层沉积诱发的曲率以及如图7A和7B所示的离子交换诱发的位移可以采用本文所述的方法进行矫正，以产生落在目标几何容差内的部件，类似地用于产生如图9所示的部件的工艺。

本文中，本公开内容提供了改善复合体系的涂层和基材的性能的方法。涂层存活性是装置功能性和用户体验的属性，而部件或覆盖物存活性是防止覆盖玻璃系统水平失效的属性。

图10显示适用于热成形工艺的代表性模具的示意性横截面图。模具300包括具有顶表面306和腔304的模具主体302。腔在顶表面306是开放的，并且其底部包括模制(成形)表面308。模制表面308具有根据本公开内容的表面轮廓，其经过矫正以补充涂层诱发的弯曲和/或离子交换诱发的弯曲，这导致在模具300中形成的部件的初始形状发生经过计算的弯曲诱发的变化。可以理解的是，取决于待制造的3D玻璃覆盖物的规格，模制表面308的轮廓会相对于如图10所示发生变化。

如图10所示，模具主体302可以包括一个或多个缝隙和/或孔310(下文称作“孔隙”)，其从模具主体的底表面315延伸到模制表面。孔隙310布置成提供模具外部与模制表面之间的连通。在一个例子中，孔隙是真空孔隙。也就是说，孔隙可以与(未示出的)真空泵或者其他装置相连，用于通过模制表面308为腔304提供真空。

图10还显示平坦的基于玻璃的基材318，其具有位于腔304上方的部分320。简单来说，在采用如图10所示类型的模具形成3D玻璃覆盖时，对板318进行加热，从而其弯垂进入腔304中，同时施加真空以使得软化玻璃的形状符合已经机械加工成模制表面308的形状。为了耐受与这个过程相关的温度，模具300可以由耐热材料制造。例如，模具可以由高温钢或铸铁制造。为了延长模具的寿命，模制表面可以涂覆高温材料(例如，铬涂层)，其降低了模具与构成玻璃覆盖物的玻璃之间的相互作用。

下面将详细描述本公开内容的各种实施方式。在第一个实施方式中，提供了制造基于玻璃的制品的方法，该制品具有涂层和目标形状，所述目标形状包括平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸。周界部分具有周界边缘和边缘到相对边缘的目标尺寸。在第1个实施方式中，方法包括：形成基于玻璃的部件，以提供具有初始三维形状的初始形成的部件，所述初始三维形状至少对于边缘到相对边缘的目标尺寸而言不同于目标形状；以及向初始形成的部件施涂涂层，以形成具有涂层的基于玻璃的制品，所述涂层向初始形成的部件赋予了应力，这导致初始形状的经过计算的弯曲诱发的变化。在第2个实施方式中，第1个实施方式的初始形成的部件具有三维形状。在第3个实施方式中，第2个实施方式的目标形状是平坦的。

在第4个实施方式中，第2个实施方式包括：形成基于玻璃的制品包括在具有模制表面的模具中形成基于玻璃的制品，以及其中，模制表面经过设计和尺寸调节从而对初始形状的计算得到的弯曲诱发的变化进行补偿，从而使得具有涂层的基于玻璃的制品具有目标形状和边缘到相对边缘的目标尺寸。在第5个实施方式中，第4个实施方式的目标形状是三维的。

在第6个实施方式中，涂层向第1至第5个实施方式中任一项的所形成的的部件赋予了压缩应力。在第7个实施方式中，涂层向第1至第5个实施方式中任一项的所形成的部件赋予了拉伸应力。在第8个实施方式中，通过第1至第7个实施方式中任一项的建模，确定了初始形状的计算得到的弯曲诱发的变化。在第9个实施方式中，第8个实施方式的建模包括有限元分析。

在第10个实施方式中，在第1至第9个实施方式中任一项的方法中，初始形成的部件包括选自下组的基材：层叠的基于玻璃的基材、可离子交换的基于玻璃的基材、热强化的基于玻璃的基材，及其组合。在第11个实施方式中，第1至第9个实施方式中任一项的初始形成的部件包括可离子交换的基于玻璃的基材。

在第12个实施方式中，第1至第11个实施方式中任一项的基于玻璃的基材包括可离子交换的碱性铝硅酸盐玻璃组合物。在第13个实施方式中，第1至第11个实施方式中任一项的基于玻璃的制品包括可离子交换的碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物。

在第14个实施方式中，实施方式11的方法还包括对可离子交换的基于玻璃的基材进行离子交换强化，从而在涂覆之前对可离子交换的基于玻璃的基材进行强化。在第15个实施方式中，第14个实施方式的离子交换强化在可离子交换的基于玻璃的基材的靠外区域中形成了100MPa至1100MPa的CS。

在第16个实施方式中，第14个实施方式的离子交换强化在可离子交换的基于玻璃的基材的靠外区域中形成了600MPa至1100MPa的CS。在第17个实施方式中，第14至第16个实施方式中任一项的建模还包括对由于可离子交换的基于玻璃的基材的离子交换强化所导致的初始形状的变化进行计算。

在第18个实施方式中，第1至第6和第8至第17个实施方式中任一项的涂层赋予了100MPa至950MPa，更具体来说400-950MPa的压缩应力。在第19个实施方式中，第1至第18个实施方式中任一项的涂层具有5纳米至5微米的厚度。

在第20个实施方式中，第1至第19个实施方式中任一项的涂层具有10纳米至2微米的厚度。

第21个实施方式属于制造基于玻璃的制品的方法，其包括：采用具有模制表面的模具来形成初始模制部件，所述初始模制部件具有涂覆前的三维形状，其包括平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸，从而提供了具有三维特性的初始模制部件，所述周界部分具有周界边缘和涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸；以及用涂层涂覆初始模制部件以形成基于玻璃的制品，所述涂层在初始模制部件上赋予了应力，这使得初始模制部件发生弯曲并且改变了初始模制部件的涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸，从而提供了不同于涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸的边缘到相对边缘的目标尺寸，所述边缘到相对边缘的目标尺寸等于基于模型计算的计算值，所述模型计算考虑了涂层厚度、涂层杨氏模量和初始模制部件厚度。在第22个实施方式中，第21个实施方式的建模计算包括有限元分析。

在第23个实施方式中，第21和第22个实施方式中任一项的初始模制部件包括选自下组的基材：层叠的基于玻璃的基材、可离子交换的基于玻璃的基材、热强化的基于玻璃的基材，及其组合。在第24个实施方式中，第21和第22个实施方式中任一项的初始模制部件包括可离子交换的基于玻璃的基材。在第25个实施方式中，第24个实施方式还包括对可离子交换的基于玻璃的基材进行离子交换强化，从而在涂覆之前对可离子交换的基于玻璃的基材进行强化。在第26个实施方式中，第25个实施方式的离子交换强化在可离子交换的基于玻璃的基材的靠外区域中形成了100MPa至1100MPa的CS。在第27个实施方式中，第25个实施方式的离子交换强化在可离子交换的基于玻璃的基材的靠外区域中形成了600MPa至1100MPa的CS。

在第28个实施方式中，第25至第27个实施方式中任一项的建模还包括对由于可离子交换的基于玻璃的基材的离子交换强化所导致的涂覆前的边缘到相对边缘的目标尺寸的变化进行计算。

在第29个实施方式中，第21至第28个实施方式中任一项的涂层赋予了100MPa至950MPa的压缩应力。在第30个实施方式中，第21至第29个实施方式中任一项的涂层具有5纳米至5微米的厚度。在第31个实施方式中，第21至第30个实施方式中任一项的涂层具有10纳米至2微米的厚度。

第32个实施方式属于对由于初始基于玻璃的部件上的涂层所赋予的使得形成的部件弯曲的应力所导致的初始基于玻璃的部件的尺寸变化进行建模的方法。第32个实施方式的方法包括：在计算机上产生模型，所述模型结合了涂层厚度、涂层杨氏模量、基于玻璃的部件的厚度以及基于玻璃的部件的杨氏模量；在计算机上采用模型进行有限元分析，其中，进行有限元分析包括确定基于玻璃的部件的涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸，以及其中，初始基于玻璃的部件具有涂覆前的形状，其包括：平面中心部分和周界部分，所述周界部分与至少一部分的平面中心部分接壤且从平面中心部分的平面向外延伸，所述周界部分具有周界边缘；以及基于模型在计算机上确定由于涂层所赋予的应力所导致的初始基于玻璃的部件的涂覆前的边缘到相对边缘尺寸的定量变化，这导致边缘到相对边缘的目标尺寸。

在第33个实施方式中，第32个实施方式的模型还包括在计算机上计算由于初始基于玻璃的材料的模制部件的离子交换强化所导致的涂覆前的边缘到相对边缘的尺寸变化。

如本文所用，术语“基于玻璃的制品”、“基于玻璃的物体”、“基于玻璃的基材”、“基于玻璃的部件”和“基于玻璃的覆盖物”以它们最广泛的意义来使用，包括全部或部分由玻璃制成的任何物体，包括玻璃、玻璃陶瓷和蓝宝石。“玻璃陶瓷”包括通过玻璃的受控结晶产生的材料。在实施方式中，玻璃陶瓷具有约1％至约99％结晶度。合适的玻璃陶瓷的例子可以包括Li₂O-Al₂O₃-SiO₂体系(即，LAS体系)玻璃陶瓷、MgO-Al₂O₃-SiO₂体系(即，MAS体系)玻璃陶瓷、ZnO×Al₂O₃×nSiO₂(即，ZAS体系)和/或包括具有β-石英固溶体、β-锂辉石、堇青石和二硅酸锂的主晶相的玻璃陶瓷。可以采用本文所揭示的化学强化工艺对玻璃陶瓷基材进行强化。在一个或多个实施方式中，MAS体系玻璃陶瓷基材可以在Li₂SO₄熔盐中进行强化，从而可以发生2Li⁺被Mg²⁺交换。基于玻璃的物体包括玻璃与非玻璃材料的层叠体，玻璃与晶体材料的层叠体，以及玻璃-陶瓷(包括无定形相和晶相)。除非另外说明，否则所有组成表示为摩尔百分数(摩尔％)。根据一个或多个实施方式的基于玻璃的基材和部件可以选自：钠钙玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、含碱性硼硅酸盐玻璃和碱性铝硼硅酸盐玻璃。在一个或多个实施方式中，基材或部件是玻璃，以及玻璃可以经过强化，例如，热强化回火玻璃或者化学强化玻璃(例如，离子交换玻璃)。在一个或多个实施方式中，基于强化玻璃的基材或部件具有CS层，化学强化玻璃中的CS从化学强化玻璃的表面延伸到10μm或更深的压缩应力压缩深度(DOC)，并且最深至数十或者甚至数百微米深度。在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材是基于化学强化玻璃的基材，例如，玻璃(购自美国纽约州康宁市康宁有限公司)。

如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开内容包括所参考的具体值或者端点。无论本说明书的数值或者范围的端点有没有陈述“约”，该数值或者范围的端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，一种没有用“约”修饰。还会理解的是，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。

本文所用术语“基本”、“基本上”及其变化形式旨在表示所描述的特征与数值或描述相等同或近似相同。例如，“基本平面”表面旨在表示平面或近似平面的表面。此外，“基本上”旨在表示两个值是相等或者近似相等的。在一些实施方式中，“基本上”可以表示数值相互在约为10％之内，例如相互在约为5％之内，或者相互在约为2％之内。

因而，例如“基本不含MgO”的基于玻璃的制品是这样一种制品，其中，没有主动将MgO添加或者配料到基于玻璃的制品中，但是可能以非常少量作为污染物存在。

本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来表示绝对的取向。

如本文所用，术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，并且不应限制为“仅一个”，除非另有明确相反说明。因此，例如，提到的“一种组件”包括具有两种或更多种这类组件的实施方式，除非文本中有另外的明确表示。

可以采用各种不同工艺来提供用于形成初始部件和覆盖物的基于玻璃的基材。例如，示例性的基于玻璃的基材的成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺，例如熔合拉制和狭缝拉制、上拉以及辊制工艺。通过浮法玻璃工艺制备的基于玻璃的基材可以表征为具有光滑表面和均匀厚度，并且是通过使得熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造的。在示例性过程中，将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上，形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成固体的玻璃基基材，可以将其从锡上举起到辊上。一旦离开浴，可以对基于玻璃的基材进行进一步冷却和退火以降低内应力。

下拉工艺生产具有均匀厚度的基于玻璃的基材，所述基于玻璃的基材具有较原始的表面。因为玻璃基基材的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。当随后对这种高强度的基于玻璃的基材进行进一步强化(例如化学强化)时，所得到的强度可以高于表面已经进行过磨光和抛光的基于玻璃的基材的强度。基于下拉玻璃的基材可以被拉制到小于约2mm的厚度，例如：1.75mm、1.5mm1.25mm、1.1mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm、0.075mm、0.05mm，以及其间的任意范围或子范围。此外，基于下拉玻璃的基材具有非常平坦、光滑的表面，其可以不经高成本的研磨和抛光就用于最终应用。

熔合拉制工艺使用例如拉制罐，该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原材料的通道。通道具有堰，其沿着通道的长度在通道两侧的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下，熔融玻璃从拉制罐的外表面作为两个流动玻璃膜流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处接合。这两个流动玻璃膜在该边缘处结合以熔合并形成单个流动的基于玻璃的基材。熔合拉制法的优点在于：由于从通道溢流的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的基于玻璃的基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，基于熔合拉制玻璃的基材的表面性质没有受到此类接触的影响。

狭缝拉制工艺与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制法中，向拉制罐提供熔融原材料玻璃。拉制容器的底部具有开放狭缝，其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，作为连续基材下拉，并进入退火区。在一些实施方式中，用于基于玻璃的基材的组合物可配料有0-2摩尔％的选自下组的至少一种澄清剂，包括：Na₂SO₄、NaCl、NaF、NaBr、K₂SO₄、KCl、KF、KBr和SnO₂。

一旦形成，可以对用于制造初始部件的基于玻璃的基材进行强化以形成基于强化玻璃的基材，从而提供涂覆脆性涂层的强化基材。应注意的是，还可以通过与玻璃基基材相同的方式对玻璃陶瓷基材进行强化。如本文所用，术语“强化基材”可以表示通过例如用较大离子来离子交换基于玻璃的基材表面中的较小离子进行化学强化的基于玻璃的基材。但是，可以采用本领域已知的强化方法，例如热回火或热强化，来形成基于强化玻璃的基材。在一些实施方式中，可以采用化学强化工艺和热强化工艺的组合来对基材进行强化。

可用于制造基材和部件的玻璃例子可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物或者碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但是也考虑其他玻璃组合物。此类玻璃组合物可以表征为可离子交换的。如本文所用，“可离子交换”是指基材包含的组成能够实现尺寸更大或更小的同价态阳离子与位于基材表面处或附近的阳离子发生交换。一种示例性玻璃组合物包含SiO₂、B₂O₃和Na₂O，其中，(SiO₂+B₂O₃)≥66摩尔％，并且Na₂O≥9摩尔％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包含K₂O、MgO和CaO中的至少一种。在一些实施方式中，用于基材的玻璃组合物可以包含：61-75摩尔％的SiO₂；7-15摩尔％的Al₂O₃；0-12摩尔％的B₂O₃；9-21摩尔％的Na₂O；0-4摩尔％的K₂O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。

适用于基材或部件的另一种示例性玻璃组成包含：60-70摩尔％的SiO₂；6-14摩尔％的Al₂O₃；0-15摩尔％的B₂O₃；0-15摩尔％的Li₂O；0-20摩尔％的Na₂O；0-10摩尔％的K₂O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO₂；0-1摩尔％的SnO₂；0-1摩尔％的CeO₂；小于50ppm的As₂O₃；以及小于50ppm的Sb₂O₃；其中12摩尔％≤(Li₂O+Na₂O+K₂O)≤20摩尔％，0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。

适合基材或部件的另一种示例性玻璃组合物包含：63.5-66.5摩尔％SiO₂；8-12摩尔％Al₂O₃；0-3摩尔％B₂O₃；0-5摩尔％Li₂O；8-18摩尔％Na₂O；0-5摩尔％K₂O；1-7摩尔％MgO；0-2.5摩尔％CaO；0-3摩尔％ZrO₂；0.05-0.25摩尔％SnO₂；0.05-0.5摩尔％CeO₂；小于50ppm的As₂O₃；以及小于50ppm的Sb₂O₃；其中14摩尔％≤(Li₂O+Na₂O+K₂O)≤18摩尔％，且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。

在一些实施方式中，适用于基材或部件的碱性铝硅酸盐玻璃组合物包含：氧化铝；至少一种碱金属；以及，在一些实施方式中大于50摩尔％的SiO₂，在另一些实施方式中58摩尔％或更多的SiO₂，和在其他实施方式中60摩尔％或更多的SiO₂，其中比例(Al₂O₃+B₂O₃)/Σ改性剂大于1，其中比例的组分以摩尔％计，以及改性剂是碱金属氧化物。在具体实施方式中，这种玻璃组合物包含：58-72摩尔％的SiO₂；9-17摩尔％的Al₂O₃；2-12摩尔％的B₂O₃；8-16摩尔％的Na₂O；以及0-4摩尔％的K₂O，其中比例(Al₂O₃+B₂O₃)/Σ改性剂>1。

在一些实施方式中，基材或部件可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：64-68摩尔％的SiO₂；12-16摩尔％的Na₂O；8-12摩尔％的Al₂O₃；0-3摩尔％的B₂O₃；2-5摩尔％的K₂O；4-6摩尔％的MgO；以及0-5摩尔％的CaO，其中66摩尔％≤SiO₂+B₂O₃+CaO≤69摩尔％；Na₂O+K₂O+B₂O₃+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na₂O+B₂O₃)-Al₂O₃≤2摩尔％；2摩尔％≤Na₂O-Al₂O₃≤6摩尔％；以及4摩尔％≤(Na₂O+K₂O)-Al₂O₃≤10摩尔％。

在一些实施方式中，基材或部件可以包括碱性铝硅酸盐玻璃组合物，其包含：2摩尔％或更多的Al₂O₃和/或ZrO₂，或者4摩尔％或更多的Al₂O₃和/或ZrO₂。

在包括基于强化玻璃的部件的实施方式中，此类强化部件可以通过离子交换工艺进行化学强化。在离子交换过程中，通常通过将基于玻璃的基材在熔盐浴中浸没一段预定的时间，使得玻璃或玻璃陶瓷基材表面上或者表面附近的离子与盐浴的较大金属离子发生交换。在一些实施方式中，熔盐浴的温度约为400-430℃，预定的时间是约4至约12小时。通过在玻璃或玻璃陶瓷基材中结合较大的离子，经由在基材的近表面区域中或者位于且邻近基材的表面的区域中产生压缩应力来强化基材。在距离基材的表面的中心区域或间隔一定距离的区域中引发对应的拉伸应力，以平衡压缩应力。采用这种强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷基材可更具体地描述为化学强化或者离子交换玻璃或玻璃陶瓷基材。

在一些例子中，基于化学强化玻璃的基材中的钠离子被熔盐浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换，但是具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据一些实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中较小的碱金属离子可以被Ag⁺离子替换，以提供抗微生物效果。类似地，其它的碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐以及卤化物等，可以用于离子交换过程。

在低于玻璃网络会发生松弛的温度下用较大离子替换较小离子，会在强化基材的表面上产生离子分布，这导致应力曲线。进入的离子的较大体积在表面上产生CS，在强化基材中心产生张力(中心张力，或者CT)。

通过表面应力计(FSM)，采用日本折原实业有限公司(Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan))制造的商业仪器如FSM-6000，来测量压缩应力(包括表面CS)。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，其与玻璃的双折射相关。进而根据ASTM标准C770-16中所述的方案C(玻璃碟的方法)来测量SOC，题为“Standard Test Method forMeasurement of Glass Stress-Optical Coefficient(测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法)”，其全文通过引用结合入本文。

在一个或多个实施方式中，基于玻璃的基材的表面压缩应力可以是750MPa或更大，例如，800MPa或更大，850MPa或更大，900MPa或更大，950MPa或更大，1000MPa或更大，1150MPa或更大，或者1200MPa。

如本文所用，DOC表示本文所述的化学强化碱性铝硅酸盐玻璃制品中的应力从压缩变化至拉伸的深度。取决于离子交换处理，可以通过FSM或散射光偏光镜(SCALP)测量DOC。当通过将钾离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用FSM来测量DOC。当通过将钠离子交换进入玻璃制品，在玻璃制品中产生应力时，使用SCALP来测量DOC。当通过将钾离子和钠离子这两者交换进入玻璃中，在玻璃制品中产生应力时，通过SCALP测量DOC，因为相信钠的交换深度表示了DOC，以及钾离子的交换深度表示了压缩应力的大小的变化(而不是应力从压缩变化至拉伸)；在此类玻璃制品中，钾离子的交换深度通过FSM测量。

采用本领域已知的散射光偏光镜(SCALP)技术来测量最大CT值。

在上文中提供了玻璃组合物的例子。在一些实施方式中，美国专利第9,156,724号(“'724专利”)揭示的玻璃组合物可以用于形成基于玻璃的基材或部件。'724专利揭示了碱性铝硅酸盐玻璃，其防尖锐冲击导致的损坏，并且其能够进行快速离子交换。此类碱性铝硅酸盐玻璃的例子包含4摩尔％或更多P₂O₅，以及当经过离子交换，具有如下维氏裂纹引发阈值：约3kgf或更大、约4kgf或更大、约5kgf或更大、约6kgf或更大或者约7kgf或更大，以及前述值之间的所有范围和子范围。在一些体实施方式中，第一强化基材包括碱性铝硅酸盐玻璃，其包含：约4摩尔％或更多的P₂O₅和0摩尔％至约4摩尔％的B₂O₃，其中，碱性铝硅酸盐玻璃不含Li₂O，并且其中，1.3<[(P₂O₅+R₂O)/M₂O₃]≤2.3，式中，M₂O₃＝Al₂O₃+B₂O₃，以及R₂O是碱性铝硅酸盐玻璃中存在的单价阳离子氧化物的总和。在一些实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％K₂O，例如0摩尔％K₂O。在一些实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含少于1摩尔％B₂O₃，例如0摩尔％B₂O₃。在一些实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃离子交换至约10μm或更大的层深度，以及碱性铝硅酸盐玻璃的压缩应力层从玻璃表面延伸到所述层深度，以及其中，压缩层处于约300MPa或更大的压缩应力。在一些实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含单价和二价阳离子氧化物，其选自下组：Na₂O、K₂O、Rb₂O、Cs₂O、MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。在一些实施方式中，此类碱性铝硅酸盐玻璃包含：约40至约70摩尔％的SiO₂；约11至约25摩尔％的Al₂O₃；约4至约15摩尔％的P₂O₅；以及约13至约25摩尔％的Na₂O。由上面刚刚描述的玻璃组合物制造的基于玻璃的基材或部件可以被离子交换。

在一个或多个实施方式中，美国专利申请公开第20150239775号所述的玻璃组合物可以被用于制造基于玻璃的基材，其可以经过涂覆以提供本文所述的部件或覆盖物。美国专利申请公开第20150239775号描述的基于玻璃的制品具有包括两个线性部分的压缩应力分布：第一部分从表面延伸到较浅深度且具有陡峭斜率；以及第二部分从该浅深度延伸到压缩深度；可以向本文所述的基于玻璃的基材赋予这些压缩应力。

上文提供了涂层的例子。涂层的一个例子是耐划痕涂层。耐划痕涂层可以展现出约9GPa或更大的硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试测得的。一些实施方式的耐划痕涂层可以展现出约1.7或更大的折射率。耐划痕涂层可以包括以下一种或多种：AlN、Si₃N₄、AlO_xN_y、SiO_xN_y、Al₂O₃、Si_xC_y、Si_xO_yC_z、ZrO₂、TiO_xN_y、钻石、钻石状碳和Si_uAl_vO_xN_y。

在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层展现出约9GPa至约30GPa的硬度，这是通过布氏压痕计硬度测试(从耐划痕涂层的主表面)测得的。在一个或多个实施方式中，耐划痕层或涂层展现出如下范围的硬度：约10GPa至约30GPa、约11GPa至约30GPa、约12GPa至约30GPa、约13GPa至约30GPa、约14GPa至约30GPa、约15GPa至约30GPa、约9GPa至约28GPa、约9GPa至约26GPa、约9GPa至约24GPa、约9GPa至约22GPa、约9GPa至约20GPa、约12GPa至约25GPa、约15GPa至约25GPa、约16GPa至约24GPa、约18GPa至约22GPa，以及其间的所有范围和子范围。在一个或多个实施方式中，耐划痕涂层可以展现出大于15GPa、大于20GPa或者大于25GPa的硬度。在一个或多个实施方式中，耐划痕层展现出约15GPa至约150GPa、约15GPa至约100GPa或者约18GPa至约100GPa的硬度。可以在约50nm或更大或者约100nm或更大的压痕深度(例如，约100nm至约300nm、约100nm至约400nm、约100nm至约500nm、约100nm至约600nm、约200nm至约300nm、约200nm至约400nm、约200nm至约500nm、或者约200nm至约600nm)展现出这些硬度值。

耐划痕涂层的物理厚度范围可以是约1.5μm至约3μm。在一些实施方式中，耐划痕涂层的物理厚度范围可以是如下的情况：约1.5μm至约3μm、约1.5μm至约2.8μm、约1.5μm至约2.6μm、约1.5μm至约2.4μm、约1.5μm至约2.2μm、约1.5μm至约2μm、约1.6μm至约3μm、约1.7μm至约3μm、约1.8μm至约3μm、约1.9μm至约3μm、约2μm至约3μm、约2.1μm至约3μm、约2.2μm至约3μm、约2.3μm至约3μm，以及其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，耐划痕涂层的物理厚度范围可以是约0.1μm至约2μm或者约0.1μm至约1μm或者0.2μm至约1μm。

在一个或多个实施方式中，耐划痕层的折射率是约1.6或更大。在一些实施方式中，耐划痕涂层的折射率可以是约1.65或更大、1.7或更大、1.8或更大、1.9或更大、2或更大或者2.1或更大(例如，约1.8至约2.1或者约1.9至约2.0)。耐划痕涂层的折射率可以大于基于玻璃的基材210的折射率。在一些实施方式中，当以约550nm的波长测量时，耐划痕涂层的折射率约比基材的折射率大0.05个折射率单位或者约大0.2个折射率单位。

采用各种计算机设备(包括个人电脑、工作站、主机等)容易地执行上文所述的数学过程。从该程序的输出可以是电子和/或硬拷贝形式，可以以各种格式显示，包括表格和图形形式。软件编码(包括商业软件包的数据输入路径)可以各种形式保存和/或分发，例如在硬盘、软盘、CD、闪存驱动器等上。

虽然上述内容涉及各种实施方式，但是，可以在不偏离基本范围的情况下，对本公开内容的其他和进一步的实施方式进行设计，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。