本发明涉及一种针对玻璃的化学钢化方法，属于玻璃制备技术领域。
背景技术：
随着智能手机屏幕的不断增大，玻璃成为整机结构设计中重要的结构件之一。而在破坏性实验过程中，整机跌落测试常会出现触控玻璃盖板破裂的情况，普通平板玻璃的理论强度大于10000mpa，但测试结果表明，玻璃的实际强度只有30～80mpa。影响玻璃实际强度的因素:如存放环境、表面机械加工、样品尺寸、机械划伤以及内部缺陷如气泡、结石等，其中微裂纹的存在对玻璃实际强度影响最大尤其是玻璃外表面的微裂纹。微裂纹产生的原因可归纳为内部缺陷、表面反应和表面磨损。微裂纹的出现会影响整机的表面强度同时使玻璃出现崩口、裂片等缺陷。现行增强玻璃强度的方法为采用物理钢化方法或化学钢化方法，采用化学钢化方法主要为将玻璃浸入化学溶液中，使得玻璃中半径较小的离子和化学溶液中半径较大的离子发生交换，利用离子体积上的差别在玻璃内形成压应力，使得抗压性增强。现有的化学钢化方法用时较长，且使用的化学溶液需经常更换。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是提供一种针对玻璃的化学钢化方法，用于增强玻璃表面强度减少钢化微裂纹等缺陷；同时减少更换熔盐、缩短钢化时间。
本发明的技术方案如下：一种针对玻璃的化学钢化方法，主要包括下述步骤：
(1)第一次预热：将铝硅酸盐玻璃置于自动钢化炉设备中的预热炉内，温度100℃-300℃条件下预热1-3h，得到第一次预热件；
(2)第一次钢化：将第一次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的第一熔盐中，温度410-420℃条件下进行第一次离子交换5-6h，得到第一次钢化件；
(3)第一次滴盐：将第一次钢化件升起滴盐10-20min；
(4)第一次退火：滴盐完成后，将第一次钢化件移至钢化炉设备退火炉内，退火2-3h，使温度降低至100℃以下，出炉，得到第一次退火件；
(5)第二次预热：将第一次退火件静置10-30min，再次放置到自动钢化炉设备中的预热炉内，温度100℃-300℃条件下预热1-3h，得到第二次预热件；
(6)第二次钢化：将第二次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的第二熔盐中，温度380-400℃条件下进行第一次离子交换10-20min，得到第二次钢化件；
(7)第二次滴盐：将第二次钢化件升起滴盐10-20min；
(8)第二次退火：滴盐完成后，将第二次钢化件移至钢化炉设备的退火炉中直降退火，即完成钢化操作。
所述第一熔盐为含钠离子的硝酸钾熔盐，其中钠离子占金属离子总量的0wt％-0.6wt％；所述第二熔盐为含钠离子的硝酸钾熔盐，其中钠离子占金属离子总量的0wt％-0.2wt％。
所述的钢化炉设备为全自动一体化钢化炉，包括了预热炉、钢化炉、退火炉。
所述直降退火，即移至退火炉直接暴露在空气中冷却到常温。
传统化学强化方法，将玻璃置于熔盐中进行离子交换后，玻璃中的小半径离子置换熔盐中的大半径离子，熔盐中的大半径离子被置换到玻璃中，玻璃中的小半径离子被置换出来进入熔盐中，熔盐中小半径离子的浓度增加，小半径离子浓度增加后离子交换的速度就会减慢，效率降低，继续使用该熔盐会降低玻璃的表面应力，无法满足需求，通常当熔盐中小半径离子占金属离子总量大于0.3wt％时，就要更换熔盐。在进行离子交换时，除了需要保持玻璃的表面应力，还需保证玻璃的应力层厚度，应力层厚度必须大于玻璃表面裂纹的深度才有钢化效果。要达到一定的应力层厚度需要保证一定的温度和离子交换时间，温度越高则所需的时间越短，但温度过高应力松弛也就越严重，且高温下熔盐分解后的产物对玻璃表面会产生侵蚀，进而影响离子交换的效果。
采用本发明，分别在两种熔盐中进行两次钢化，第一次钢化用于提升应力层深度，使应力层中钠离子和钾离子的交换深度比微裂纹深度深，即使是钠离子占金属离子总量大于0.3wt％的熔盐，仍可以继续使用，无需更换。在钠离子占金属离子总量的0wt％-0.6wt％的第一熔盐中经第一次离子交换，以达到所需应力层深度后，再将玻璃移至钠离子占金属离子总量的0wt％-0.2wt％的第二熔盐中，进行第二次钢化，第二次离子交换用于提升表面应力增加表面强度，满足表面应力强度需求。
由于经第一熔盐的第一次离子交换后，再浸入第二熔盐中进行第二次离子交换，因此第二次离子交换中，进入第二熔盐的钠离子的浓度相对较低，故可以延长第二熔盐的使用寿命。另外，当第二熔盐中钠离子占金属离子总量大于0.2wt％时，可以作为第一熔盐继续使用，增加熔盐的循环使用率。也就是说，可以将钠离子占金属离子总量小于0.2wt％的熔盐作为第二熔盐，使用一段时间后，钠离子占金属离子总量大于0.2wt％后，作为第一熔盐使用，直至第一熔盐中钠离子占金属离子总量达到0.6wt％以上，再进行更换。可见采用上述在两种熔盐中进行两次钢化的方法，在保证玻璃的钢化强度的同时大大地延长了熔盐的使用寿命。裂纹减少后使铝硅酸盐玻璃棱边砂边、崩口、裂片不良减少。直降退火，即在钢化炉滴盐后移至退火炉并直接暴露在空气中，从而使玻璃在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便处于内层受拉，外层受压的状态，使玻璃有更好的强度。
本发明通过分别在两种熔盐中进行两次钢化及第二次钢化后直降退火的方法，即第一次钢化采用较高的温度提升应力层厚度，第二次钢化采用较低的温度及退火直降的方式提升表面应力，有效地提升了玻璃的强度，避免频繁更换熔盐，降低成本，提升效率。保证所需强度的同时，大幅度缩短一次钢化所需的时间，整体缩短了钢化的工时。
具体实施方式
实施例一
(1)第一次预热：将0.55mm厚的待钢化玻璃置于自动钢化炉设备中的预热炉内，温度300℃条件下预热1h，得到第一次预热件；
(2)第一次钢化：将第一次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的硝酸钾熔盐中，其中钠离子占金属离子总量0wt％，温度410℃条件下进行第一次离子交换6h，得到第一次钢化件；
(3)第一次滴盐：将第一次钢化件升起滴盐10min；
(4)第一次退火：滴盐完成后，将第一次钢化件移至钢化炉设备退火炉内，退火2h，使温度降低至100℃以下，出炉，得到第一次退火件；
(5)第二次预热：将第一次退火件静置10min，再次放置到自动钢化炉设备中的预热炉内，温度100℃条件下预热3h，得到第二次预热件；
(6)第二次钢化：将第二次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的硝酸钾熔盐中，其中钠离子占金属离子总量0wt％，温度380℃条件下进行第一次离子交换20min，得到第二次钢化件；
(7)第二次滴盐：将第二次钢化件升起滴盐20min；
(8)第二次退火：滴盐完成后，将第二次钢化件移至钢化炉设备的退火炉中直降退火，即完成钢化操作。
实施例二
(1)第一次预热：将0.55mm厚待钢化玻璃置于自动钢化炉设备中的预热炉内，温度100℃条件下预热3h，得到第一次预热件；
(2)第一次钢化：将第一次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的硝酸钾熔盐中，其中钠离子占金属离子总量的0.6wt％，温度420℃条件下进行第一次离子交换5h，得到第一次钢化件；
(3)第一次滴盐：将第一次钢化件升起滴盐20min；
(4)第一次退火：滴盐完成后，将第一次钢化件移至钢化炉设备退火炉内，退火3h，使温度降低至100℃以下，出炉，得到第一次退火件；
(5)第二次预热：将第一次退火件静置30min，再次放置到自动钢化炉设备中的预热炉内，温度300℃条件下预热1h，得到第二次预热件；
(6)第二次钢化：将第二次预热件浸入自动钢化炉设备的钢化炉的硝酸钾熔盐中，其中钠离子占金属离子总量的0.2％，温度400℃条件下进行第一次离子交换10min，得到第二次钢化件；
(7)第二次滴盐：将第二次钢化件升起滴盐10min；
(8)第二次退火：滴盐完成后，将第二次钢化件移至钢化炉设备的退火炉中直降退火，即完成钢化操作。
实施例三
本实施例为对比例一
(1)预热：将待钢化的0.55mm厚corning2320玻璃放入预热炉中，在温度为200℃的条件下预热3h。
(2)钢化：将预热后的corning2320玻璃转移置至含有熔盐(含有0.1％钠离子的硝酸钾)的钢化炉中,在温度为420℃的条件下进行离子交换6h30min。
(3)滴盐：将钢化后的corning2320玻璃进行滴盐30min
(4)退火：将滴盐后的corning2320玻璃转移至退火炉，缓冷至320℃，3.5h后，出炉进行洗盐测试。
实施例四
本实施例为对比例二
(1)预热：将待钢化的0.55mm厚negt2x～1玻璃放入预热炉中，在温度为300℃的条件下预热2h。
(2)钢化：将预热后的negt2x～1玻璃转移置至含有熔盐(含有0.1％钠离子的硝酸钾)的钢化炉中,在温度为430℃的条件下进行离子交换5h30min。
(3)滴盐：将钢化后的negt2x～1玻璃进行滴盐30min
(4)退火：将滴盐后的negt2x～1玻璃转移至退火炉，缓冷至320℃，3h后，出炉进行洗盐测试。
实施例一和实施例三的表面应力cs、应力层深度dol、中心层张力ct、每kg硝酸钾钢化面积、每片钢化时间以及b10弯折强度测试结果，如表1。
实施例二和实施例四的表面应力cs、应力层深度dol、中心层张力ct、每kg硝酸钾钢化面积、每片钢化时间以及b10弯折强度测试结果，如表1。
其中，cs/dol/ct采用应力测试仪进行测试，b10弯折强度测试采用4pb测试仪进行测试。表1和表2中，cs指表面应力，dol指应力层深度，ct指中心张力，b10指四杆弯折强度。
从表1和表2可以看出无论是实施例一中的玻璃还是实施例二中的玻璃，经过二次钢化及直降退火处理后，其cs值、dol值、ct值以及b10值均大于只进行一次钢化处理的对比例的值。表明经二次钢化后，玻璃的强度有了较大提升。
实施例一和实施例二的第一熔盐中钠离子含量大于0.4％，也能达到很好的强化效果，而对比例1和对比例2的熔盐中钠离子含量必须控制在0.2％以内，对比例1和对比例2的熔盐处理一批玻璃后，需要更换。
实施例一、实施例二和实施例三、实施例四，前者钢化时间比后者至少提升了30％。
表1
表2