一种钢化玻璃的加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种钢化玻璃的加工工艺，属于玻璃制造领域。包括加热、冷却、缓慢加热、缓慢冷却、自然冷却、喷洗、清洗、烘干等步骤，通过对玻璃进行缓慢加热和缓慢冷却，通过高温态硫化镍的转变实现降低钢化玻璃自爆率，同时采用王水对钢化玻璃的表面进行喷射冲洗，使玻璃表面的硫化镍溶解在王水中，进一步降低了自爆率。本工艺具有能够极大程度降低钢化玻璃的自爆率的优点。
【专利说明】一种钢化玻璃的加工工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃制造领域，涉及一种钢化玻璃的加工工艺。
【背景技术】
[0002] 钢化玻璃属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通 常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从 而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。
[0003] 钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是造成钢化玻璃自爆的主要原因。由于玻璃经过钢 化处理后，玻璃表面层会形成压应力。内部板芯层则形成张应力，同时压应力和张应力共 同构成一个平衡体。但是玻璃这种材料脆性很高，耐压型很强，但受拉性却很弱，因此玻璃 破碎大多数是张应力的变化而引发的。当钢化玻璃中硫化镍晶体(处在玻璃板芯张应力 层）在发生相变时，其体积发生膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力，张应力就会大于压 应力，当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时，压应力和张应力这对平衡体就会发生破 坏，就会导致钢化玻璃自爆。多年来国内外研究证明：制造玻璃主要原料石英砂或者砂岩 带入镍，在生产过程之中燃料及辅料会带入硫，在1400°C?1500°C高温熔窑中燃烧发生化 学反应形成硫化镍。当温度超过l000°C时，硫化镍以液滴形式随机分布于熔融状态下的玻 璃液体中。当温度小于或等于797°C时，这些硫化镍小液滴发生结晶并固化，硫化镍处于高 温态的a-NiS晶相（即六方晶体)。当温度继续降至379°C时，发生晶相转变成为低温状态 的β-NiS (即三方晶系)，同时伴随着2. 38%的体积膨胀。这个转变过程的快慢，既取决于 硫化镍颗粒中不同组成物(包括Ni7S6、NiS、NiSl. 01)的相对百分比含量，同时还取决于其 周围温度的高低。如果硫化镍相变没有转换完全，则即使在自然存放及正常使用的温度条 件下，这一过程仍然继续，只是速度很低而已。当玻璃钢化过程中加热时，玻璃内部板芯 温度约620°C，所有的硫化镍都处于高温态的Ci-NiS相。然后，玻璃进入风栅急却冷却，玻 璃中的硫化镍在379°C发生相变。与浮法退火窑不同的是，钢化急冷时间相对很短，来不及 完全转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被"冻结"在玻璃中。快速急冷使玻璃 得以钢化，而形成外压内张的应力统一平衡体。但是已经钢化了的玻璃内部的硫化镍相变 任然在低速持续地进行着，体积不断膨胀扩张，对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃 板芯本身就是张应力层，位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积会发生膨胀同时也形成 张应力，这两种张应力叠加在一起，会破坏玻璃的压应力和张应力的平衡体，结果便引发钢 化玻璃的自爆现象。更多的实验表明：对于表面压应力为IOOMPa的钢化玻璃，其内部的张 应力为45MPa左右。此时张应力层中任何直径大于0. 06mm的硫化镍都可引发玻璃的自爆。 另外，根据自爆研究统计结果分析，引起自爆的硫化镍颗粒直径95%以上粒径为0. 04mm? 0.65mm之间。根据材料断裂力学计算得出硫化镍引发自爆的平均粒径为0.2mm。所以国内 外玻璃加工行业一致认定硫化镍晶体膨胀是钢化玻璃自爆的主要原因。
[0004] 可见，钢化玻璃内的硫化镍是造成钢化玻璃自爆率居高不下的罪魁祸首，目前制 造钢化玻璃的工艺中对于硫化镍没有较好的处理办法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种钢化玻璃的加工工 艺，该钢化玻璃的加工工艺能够极大程度降低钢化玻璃的自爆率，解决了现有钢化玻璃的 加工工艺导致钢化玻璃自爆率居高不下的问题。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种钢化玻璃的加工工艺，包括如下 步骤： a、加热，将玻璃放置于钢化炉中进行加热至玻璃的温度达到630-650度，加热时间为 7-8分钟； 加热玻璃使玻璃软化为下一步骤的冷却提供温度条件。
[0007] b、冷却，将加热后的玻璃迅速放于风栅进行快速冷却至温度降至300-320度，冷 却时间为10-15秒； 快速冷却时，表面玻璃冷却速度快，内部冷却速度慢，内部原子位置调整时间长，体积 趋向缩小，因此就会对表面玻璃产生巨大的拉应力。在玻璃受力时，内部巨大的拉力会阻止 表面微裂纹的扩大，达到提高玻璃实际强度的目的。
[0008] c、缓慢加热，将冷却后的玻璃以温度为3-5度/分钟增加的方式进行缓慢加热，力口 热至480-490度，维持该温度10-20分钟； 在a步骤至b步骤中，钢化急冷时间很短，由于玻璃内均含有硫化镍杂质，硫化镍来不 及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被"冻结"在玻璃中。即时在日后的自然 存放或者正常使用的温度条件下，高温态硫化镍仍然会向低温态硫化镍转变，体积不断膨 胀扩张，对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力层，位于张应力层 内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力，这两种张应力叠加在一起，时间一久，即时 玻璃没有在外力的作用下也会导致自爆现象的发生，通过快速冷却后的缓慢加热，使被"冻 结"的高温态硫化镍逐渐"解冻"。维持温度的作用是使硫化镍充分"解冻"。
[0009] d、缓慢冷却，将缓慢冷却后的玻璃以温度为2-3度/分钟降低的方式进行缓慢冷 却，冷却至378-400度，维持该温度30-40分钟； 逐渐"解冻"后的高温态硫化镍通过缓慢冷却，进行向低温态硫化镍逐渐转变的工作， 由于此时玻璃的温度较高，不是正常使用的温度，能够很好的容纳体积膨胀后的硫化镍，不 会造成自爆。同时维持该温度的作用是使硫化镍充分完成转变工作，最大程度上使更多的 硫化镍完成转变，减少日后玻璃的自爆机率。
[0010] e、自然冷却，使玻璃自然冷却至室温或使用温度； f、喷洗，将体积比为3 :1且浓度为36%的盐酸和浓度为66%的硝酸溶液混合，采用高压 喷射的方式将上述混合溶液喷射至玻璃的表面进行喷洗； 体积比为3 :1的盐酸和硝酸溶液混合形成的混合溶液为硝基盐酸，俗称"王水"，是一 种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体，其能够溶解硫化镍，玻璃的表面或多或少具有一些硫化 镍，有些表面的硫化镍未完成转变，通过喷射的方式使硫化镍溶解于王水中，进一步减少了 玻璃自爆的几率。
[0011] g、清洗，将喷洗过的玻璃放置清水内清洗； 由于王水具有强腐蚀性,需将表面表面残留的王水清洗。
[0012] h、烘干，对清洗后的玻璃进行烘干即得钢化玻璃。
[0013] 在上述的一种钢化玻璃的加工工艺中，所述步骤a与所述步骤b之间具有步骤al， 第一次保温，将加热后的玻璃维持在温度为630-650度3-5分钟。
[0014] 在上述的一种钢化玻璃的加工工艺中，所述步骤b与所述步骤c之间具有步骤bl， 第二次保温，将快速冷却后的玻璃维持在温度为300-320度3-5分钟。
[0015] 第一次保温和第二次保温的作用是使玻璃得到充分的软化和充分的冷却，使生产 出的钢化玻璃强度高，抗冲击能力强。
[0016] 在上述的一种钢化玻璃的加工工艺中，所述步骤f采用高压水枪进行，所述高压 水枪采用玻璃制成。
[0017] 由于王水具有强腐蚀性，一般的材料会被氧化，玻璃的成份为二氧化硅，无法与王 水反映，从而能够接触王水。
[0018] 在上述的一种钢化玻璃的加工工艺中，所述步骤h的烘干温度为70-80度，烘干时 间为3-4分钟。
[0019] 在上述的一种钢化玻璃的加工工艺中，所述加工用的玻璃厚度为5mm。
[0020] 与现有技术相比，本钢化玻璃的加工工艺具有以下优点： 1、本钢化玻璃的加工工艺中在对玻璃加热和快速冷却后，具有缓慢加热和缓慢冷却步 骤，通过高温态硫化镍的转变实现降低钢化玻璃自爆率。
[0021] 2、本钢化玻璃的加工工艺采用王水对钢化玻璃的表面进行喷射冲洗，使玻璃表面 的硫化镍溶解在王水中，进一步降低了自爆率。
[0022] 3、本钢化玻璃的加工工艺中在缓慢加热和缓慢冷却中具有维持温度的步骤，使硫 化镍的"解冻"和转变更加充分。
【具体实施方式】
[0023] 本钢化玻璃的加工工艺，包括如下步骤： a、 加热，将玻璃放置于钢化炉中进行加热至玻璃的温度达到630-650度，加热时间为 7-8分钟； al，第一次保温，将加热后的玻璃维持在温度为630-650度3-5分钟； b、 冷却，将加热后的玻璃迅速放于风栅进行快速冷却至温度降至300-320度，冷却时 间为10-15秒； bl，第二次保温，将快速冷却后的玻璃维持在温度为300-320度3-5分钟。
[0024] c、缓慢加热，将冷却后的玻璃以温度为3-5度/分钟增加的方式进行缓慢加热，力口 热至480-490度，维持该温度10-20分钟； d、 缓慢冷却，将缓慢冷却后的玻璃以温度为2-3度/分钟降低的方式进行缓慢冷却，冷 却至378-400度，维持该温度30-40分钟； e、 自然冷却,使玻璃自然冷却至室温或使用温度； f、 喷洗，将体积比为3 :1且浓度为36%的盐酸和浓度为66%的硝酸溶液混合，采用高压 喷射的方式将上述混合溶液喷射至玻璃的表面进行喷洗； g、 清洗，将喷洗过的玻璃放置清水内清洗； h、 烘干，对清洗后的玻璃进行烘干即得钢化玻璃。
[0025] 加热玻璃使玻璃软化为下一步骤的冷却提供温度条件。快速冷却时，表面玻璃冷 却速度快，内部冷却速度慢，内部原子位置调整时间长，体积趋向缩小，因此就会对表面玻 璃产生巨大的拉应力。在玻璃受力时，内部巨大的拉力会阻止表面微裂纹的扩大，达到提高 玻璃实际强度的目的。在a步骤至b步骤中，钢化急冷时间很短，由于玻璃内均含有硫化镍 杂质，硫化镍来不及转变成低温态β-NiS而以高温态硫化镍α相被"冻结"在玻璃中。即 时在日后的自然存放或者正常使用的温度条件下，高温态硫化镍仍然会向低温态硫化镍转 变，体积不断膨胀扩张，对其周围玻璃的作用力随之增大。钢化玻璃板芯本身就是张应力 层，位于张应力层内的硫化镍发生相变时体积膨胀也形成张应力，这两种张应力叠加在一 起，时间一久，即时玻璃没有在外力的作用下也会导致自爆现象的发生，通过快速冷却后的 缓慢加热，使被"冻结"的高温态硫化镍逐渐"解冻"。维持温度的作用是使硫化镍充分"解 冻"。逐渐"解冻"后的高温态硫化镍通过缓慢冷却，进行向低温态硫化镍逐渐转变的工作， 由于此时玻璃的温度较高，不是正常使用的温度，能够很好的容纳体积膨胀后的硫化镍，不 会造成自爆。同时维持该温度的作用是使硫化镍充分完成转变工作，最大程度上使更多的 硫化镍完成转变，减少日后玻璃的自爆机率。体积比为3 :1的盐酸和硝酸溶液混合形成的 混合溶液为硝基盐酸，俗称"王水"，是一种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体，其能够溶解硫 化镍，玻璃的表面或多或少具有一些硫化镍，有些表面的硫化镍未完成转变，通过喷射的方 式使硫化镍溶解于王水中，进一步减少了玻璃自爆的几率。由于王水具有强腐蚀性，需将表 面表面残留的王水清洗。第一次保温和第二次保温的作用是使玻璃得到充分的软化和充分 的冷却，使生产出的钢化玻璃强度高，抗冲击能力强。
[0026] 步骤f采用高压水枪进行，高压水枪采用玻璃制成。由于王水具有强腐蚀性，一般 的材料会被氧化，玻璃的成份为二氧化硅，无法与王水反映，从而能够接触王水。
[0027] 步骤h的烘干温度为70-80度，烘干时间为3-4分钟。
[0028] 加工用的玻璃厚度为5mm。
[0029] 以下为厚度为5mm的加工原料玻璃为例， a、 加热，将玻璃放置于钢化炉中进行加热至玻璃的温度达到640度，加热时间为7分 钟； al，第一次保温，将加热后的玻璃维持在温度为640度4分钟； b、 冷却，将加热后的玻璃迅速放于风栅进行快速冷却至温度降至310度，冷却时间为 10秒； bl，第二次保温，将快速冷却后的玻璃维持在温度为310度4分钟。
[0030] C、缓慢加热，将冷却后的玻璃以温度为4度/分钟增加的方式进行缓慢加热，加热 至480度，维持该温度15分钟； d、 缓慢冷却，将缓慢冷却后的玻璃以温度为2度/分钟降低的方式进行缓慢冷却，冷却 至379度，维持该温度40分钟； e、 自然冷却,使玻璃自然冷却至室温或使用温度； f、 喷洗，将体积比为3 :1且浓度为36%的盐酸和浓度为66%的硝酸溶液混合，采用高压 喷射的方式将上述混合溶液喷射至玻璃的表面进行喷洗； g、 清洗，将喷洗过的玻璃放置清水内清洗； h、 烘干，对清洗后的玻璃进行烘干即得钢化玻璃。
[0031 ] 对成型的钢化玻璃进行检测，根据《钢化玻璃》质量标准，根据检测结果得，钢化度 为4. 1N/cm，自爆率控制在0. 8-1. 2%。。符合标准，并且相比标准的自爆率3%。，自爆率减少 效果明显。
[0032] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1. 一种钢化玻璃的加工工艺，包括如下步骤： a、 加热，将玻璃放置于钢化炉中进行加热至玻璃的温度达到630-650度，加热时间为 7-8分钟； b、 冷却，将加热后的玻璃迅速放于风栅进行快速冷却至温度降至300-320度，冷却时 间为10-15秒； c、 缓慢加热，将冷却后的玻璃以温度为3-5度/分钟增加的方式进行缓慢加热，加热至 480-490度，维持该温度10-20分钟； d、 缓慢冷却，将缓慢冷却后的玻璃以温度为2-3度/分钟降低的方式进行缓慢冷却，冷 却至378-400度，维持该温度30-40分钟； e、 自然冷却,使玻璃自然冷却至室温或使用温度； f、 喷洗，将体积比为3 :1且浓度为36%的盐酸和浓度为66%的硝酸溶液混合，采用高压 喷射的方式将上述混合溶液喷射至玻璃的表面进行喷洗； g、 清洗，将喷洗过的玻璃放置清水内清洗； h、 烘干，对清洗后的玻璃进行烘干即得钢化玻璃。
2. 根据权利要求1所述的一种钢化玻璃的加工工艺，其特征在于，所述步骤a与所述步 骤b之间具有步骤al，第一次保温，将加热后的玻璃维持在温度为630-650度3-5分钟。
3. 根据权利要求1或2所述的一种钢化玻璃的加工工艺，其特征在于，所述步骤b与所 述步骤c之间具有步骤bl，第二次保温，将快速冷却后的玻璃维持在温度为300-320度3-5 分钟。
4. 根据权利要求3所述的一种钢化玻璃的加工工艺，其特征在于，所述步骤f采用高压 水枪进行，所述高压水枪采用玻璃制成。
5. 根据权利要求1或2所述的一种钢化玻璃的加工工艺，其特征在于，所述步骤h的烘 干温度为70-80度，烘干时间为3-4分钟。
6. 根据权利要求1或2所述的一种钢化玻璃的加工工艺，其特征在于，所述加工用的玻 璃厚度为5mm。
【文档编号】C03C23/00GK104211289SQ201410454642
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】谢东明 申请人:福建省港达玻璃制品有限公司