一种玻璃的钢化方法与流程

文档序号:18631596发布日期:2019-09-06 23:46阅读:707来源:国知局

本发明涉及玻璃钢化技术领域,特别是指一种玻璃的钢化方法。



背景技术:

玻璃是经熔融、冷却、固化的无规则结构的非晶态无机物。玻璃具有良好的力学性能、优良的光学特性、可加工性。但是由于玻璃表面和内部存在大量微裂纹,在外力与环境介质的作用下极易发生裂纹扩展,是典型的脆性材料,抗拉强度较低,这在很大程度上制约了玻璃的应用与发展。

最常见的改善玻璃机械性质的方法是钢化法,玻璃钢化是采用将玻璃进行加热到软化温度后,迅速淬冷的物理方法,或通过离子交换、表面晶析等化学方法处理后,在玻璃内部产生张应力,而在玻璃表面产生压应力,从而提高玻璃的机械强度和耐冲击性,使得玻璃的应用领域更加广阔。

申请人研究发现,目前对玻璃的钢化处理方法中,不同的处理方法对玻璃的厚度都有严格的要求,如果选取的玻璃厚度与相对应的方法要求的厚度有差距,钢化玻璃的不良率将大大提升,造成制造成本的增加和原料的浪费。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提出一种玻璃的钢化方法,以降低现有技术中厚度差异较大的玻璃在钢化过程中不良率。

基于上述目的本发明提供的一种玻璃的钢化方法,包括如下步骤,

玻璃加热,选择外表无缺陷的玻璃原片,加热至t温度,并保温5~10s;

钢化处理,将保温后的玻璃浸渍在熔盐中,并在低于t温度90~150℃,处理5~15min;

后处理,将钢化处理的玻璃在温度150~220℃液体介质进行冷却处理5~15min后,放入温度180~240℃kno3熔盐中退火处理10~15min,再放入温度140~200℃液体介质进行冷却处理30~50min后,放入30~60℃下进行风冷1~3h,清洗、检验包装。

可选的,所述t温度采用包括如下步骤的方式获取:

(1)将n个玻璃原片升温至t1,保温3~8min,在温度20~35℃下冷却,记录破裂数为;

(2)取n-x1个新玻璃原片,重复(1)中的步骤,升温至t2,保温3~8min,在温度20~35℃下冷却,记录破裂数为x2,其中,t2-t1的温差为10~15℃;

(3)重复步骤(2),并记录连续3次以上破裂数相同的温度,即为t温度。

可选的,所述t1的温度为180~200℃。

可选的,所述xi为重复第i次首次出现连续3次以上破裂数相同现象时破裂的数,即xi=xi+1=xi+2。

可选的,所述熔盐包括如下质量百分比成分kno393~97%,硅藻土3~4.5%,koh0.07~0.35%,kcl0.5~1.5%。

可选的,所述玻璃为硼硅酸盐玻璃,包括如下质量百分比成分na2o10~15%,sio260~65%,zno0.5~3.5%,b2o37~12%,al2o35~10%。

可选的,所述液体介质为熔盐溶液包括如下质量百分比成分kno370~80%硅酮油20~30%。

可选的,所述kno3熔盐的纯度为>99%。

从上面所述可以看出,本发明提供的一种玻璃的钢化方法,首先将玻璃原片进行加热软化,然后采用高温化学熔盐方法对玻璃原片进行钢化处理,最后再采低温熔盐液体进行降温处理,同时为了降低淬冷造成的钢化玻璃的不良率,采用降温-升温-降温的方法进行淬冷,降低置换后的较大碱金属粒子在有限的空间内由于离子排列过于饱和,而导致玻璃钢化后应力分布不均匀造成的玻璃彩虹斑纹等问题,同时降温-升温-降温的冷却模式有利于防止冷却造成的玻璃卷边变形的问题,采用化学钢化和物理冷却相结合的方法,有利于降低厚度差异较大的玻璃钢化处理的不良率,性能检测的数据显示,厚度在1.5~3mm的玻璃采用本发明的钢化方法,不良率较现有技术均有下降。

具体实施方式

为下面通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

为了降低现有技术中厚度差异较大的玻璃在钢化过程中不良率,本发明实施例提供的一种玻璃的钢化方法,包括如下步骤,

玻璃加热,选择外表无缺陷的玻璃原片,加热至t温度,并保温5~10s;

钢化处理,将保温后的玻璃浸渍在熔盐中,并在低于t温度90~150℃,处理5~15min;

后处理,将钢化处理的玻璃在温度150~220℃液体介质进行冷却处理5~15min后,放入温度180~240℃kno3熔盐中退火处理10~15min,再放入温度140~200℃液体介质进行冷却处理30~50min后,放入30~60℃下进行风冷1~3h,清洗、检验包装。

首先将玻璃原片进行加热软化,然后采用高温化学熔盐方法对玻璃原片进行钢化处理,最后再采低温熔盐液体进行降温处理,此步骤还具有物理钢化中的液体钢化的作用,本发明实施例将化学钢化和物理钢化步骤进行结合,同时为了降低淬冷造成的钢化玻璃的不良率,采用降温-升温-降温的方法进行淬冷法,降低置换后的较大碱金属粒子在有限的空间内由于离子排列过于饱和,而导致玻璃钢化后应力分布不均匀造成的玻璃彩虹斑纹等问题,同时降温-升温-降温的冷却模式有利于防止冷却造成的玻璃卷边变形的问题,采用化学钢化和物理钢化(冷却)相结合的方法,有利于降低厚度差异较大的玻璃钢化处理的不良率。

在一些可选实施例中,本发明实施例1提供一种玻璃的钢化方法,包括如下步骤,

确定加热温度t,(1)将n个玻璃原片升温至180~200℃,保温3~8min,将保温的n个玻璃原片在温度20~35℃下冷却,记录破裂数为x1;

(2)取n-x1个新玻璃原片,重复(1)中的步骤,升温至190~210,保温3~8min,将保温的n-x1玻璃原片在温度20~35℃下冷却,记录破裂数为x2;

(3)重复步骤(2),并记录连续3次以上破裂数相同的温度,即为t温度。其中,假设第i次试验是第一次出现破裂数相同的试验,破裂数为xi,第i+1次应该取的新玻璃原片的数为n-x1-x2-…-xi,破裂数为xi+1,第i+2次,应该取的新玻璃原片的数为n-x1-x2-…-xi-xi+1破裂数为xi+2,第i+3次应该取的新玻璃原片的数为n-x1-x2-…-xi-xi+1-xi+2,由于xi=xi+1=xi+2,第i+3次应该取的新玻璃原片的数为n-x1-x2-…-3xi,第i+3破裂的数目一定要大于第i+2次数目,才能说明第i、i+1、i+2次的温度是一个温度区域,因此,n-x1-x2-…-3xi>xi+2=xi,所以

本发明实施例采用的玻璃原片是为硼硅酸盐玻璃,包括如下质量百分比成分na2o10~15%,sio260~65%,zno0.5~3.5%,b2o37~12%,al2o35~10%。

经测试t温度为720~760℃。

玻璃加热:选择外表无缺陷的玻璃原片,加热至745℃温度,并保温5s;有利于玻璃内粘滞流动,提升后续钢化过程压应力的均匀性。

钢化处理,将保温后的玻璃完全浸渍在包括如下质量百分比成分kno395%,硅藻土3.8%,koh0.2%,kcl1%熔盐中,并在645℃下,处理10min;采用k+取代玻璃中的na+,由于半径小的离子被半径大的离子取代,因此在玻璃的表面产生“加塞”效应,从而形成压应力提高玻璃的强度,但压应力的分布不均易生产彩虹斑纹,增加玻璃的钢化缺陷。为了降低此缺陷的出现,本发明实施例在化学低温型离子交换的钢化处理步骤后,采用如下步骤进行后处理;

后处理:将钢化处理的玻璃置于温度185℃,包括如下质量百分比成分kno375%硅酮油25%的液体介质的熔盐溶液中,进行冷却处理10min后,采用熔盐溶液和有机溶剂的原因是,有机溶剂密度小于熔盐溶液,浮在熔盐溶液的表面,当钢化玻璃放入时,有机溶剂可以先对其进行预降温处理,防止直接放入冷却,导致玻璃炸裂,然后再放入温度200℃,纯度为>99%kno3熔盐中退火处理10~15min,此步骤为了防止急速降温导致温度梯度过大,粘滞流动性不均匀,而造成钢化的不均匀,再放入温度150℃相同的液体介质进行冷却处理40min后,放入50℃下进行风冷2h,风冷的压力为1000pa,玻璃与出风口的距离为30~50cm,清洗、检验包装。

在一些可选实施例中,本发明实施例2同实施例1,不同的是t为720℃,熔盐包括如下质量百分比成分kno394%,硅藻土4.5%,koh0.07%,kcl1.43%,液体介质为熔盐溶液包括如下质量百分比成分kno370%硅酮油30%,钢化处理的温度为630℃,后处理温度为150℃、180℃和140℃。

在一些可选实施例中,本发明实施例3同实施例1,不同的是t为760℃,熔盐包括如下质量百分比成分kno396%,硅藻土3%,koh0.35%,kcl0.65%,液体介质为熔盐溶液包括如下质量百分比成分kno380%硅酮油20%,钢化处理的温度为670℃,后处理温度为220℃、240℃和200℃。

在一些可选实施例中,本发明实施例4同实施例2,钢化处理的温度为670℃,后处理温度为220℃、240℃和200℃。

在一些可选实施例中,本发明实施例5同实施例3,钢化处理的温度为630℃,后处理温度为150℃、180℃和140℃。

性能测试,取硼硅酸盐玻璃原片3组,分别为:a组规格1m×1m×1.5mm的案子120片,b组规格1m×1m×2mm的120片,c组规格1m×1m×3mm的120片,将每组玻璃原片均分成6组,a组、b组和c组的1~5组采用实施例1~5的方法进行钢化处理,第6组采用现有技术的化学低温型离子交换的钢化处理,处理后的玻璃进行不良率(宏观缺陷)计算和力学性能的测试。测试结果,取每组的平均值,如表1和表2所示。

表1钢化处理后不良率统计

表2钢化处理后力学性能测试结果

从表1的数据可以看出,采用本发明实施例钢化的方法,在厚度跨度大的玻璃中,不良率均下降,且本发明实施例的整体不良率较现有技术也下降约2~3倍的,说明本发明实施例的钢化方法助于降低厚度跨度大的玻璃的不良率。

从表2反应出的数据可以看出,本发明实施例的方法钢化后的玻璃热稳定性、抗冲击强度和抗弯强度均较优与现有技术,这可能是化学钢化的方法主要是在玻璃的表面产生压应力,进而达到增强玻璃的强度,结合后处理(物理钢化)在玻璃的内层产生温度梯度引起应力由于玻璃的之年流动而松弛,最终将温度徒弟消除,松弛的应力转化为永久用力,且内外的应力是分布和分层产生的,产生不同的作用,最终导致钢化后玻璃玻璃热稳定性、抗冲击强度和抗弯强度较优于现有技术。

同时,测试数据的结果是每个步骤相互作用的结果,并不是其中一个步骤就可以达到的,技术方案是整体性的,并不是孤立的,首先的加热是为了其次的钢化做准备的,最后的后处理是为了进一步提高钢化的性能而进行的,因此时统一的整体。

所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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