碱性铝硅酸玻璃其制备工艺及应用的制作方法

本发明涉及玻璃制品领域，尤其是涉及一种碱性铝硅酸玻璃其制备工艺及应用。

背景技术：

1、现有技术中，碱性铝硅酸盐玻璃特别适合用于制作较薄的玻璃制品。例如，采用离子交换(ix)技术对碱性铝硅酸盐玻璃进行处理，可以使玻璃产生高水平的压缩应力，从而适用于制造牢固的、轻量化汽车玻璃窗。但上述玻璃破碎时会出现大量长条型碎片，且端部呈现刀刃状，这无法通过国家标准对于汽车安全玻璃的要求。

2、这是由于汽车行驶过程中，车窗受到砂砾、碎石以及其他各种颗粒物体的冲击难以避免。经过碎石或者碎片的冲击，在玻璃表面产生的微裂纹大约数十微米，因此车窗玻璃的抗划伤能力弱，会直接影响车窗的外观及使用寿命。

3、因此，需要增强碱性铝硅酸盐玻璃的抗划伤性能及破碎后安全性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种碱性铝硅酸玻璃，抗划伤性能及破碎后安全性能高。

2、本发明的另一个目的在于提供一种碱性铝硅酸玻璃的制备方法。

3、本发明的另一个目的在于提供一种碱性铝硅酸玻璃在汽车车窗上的应用。

4、根据本发明第一方面实施例的碱性铝硅酸玻璃，包括如下质量百分的原料:58～65％的sio2，13～15％的al2o3，12～15％的na2o，0～6％的k2o，3～5％的碱土金属和0～1％的zro2；并且，所述玻璃的压应力为cs，其中，所述cs满足：700mpa≤cs≤800mpa；所述玻璃的压应力层深度为dol，其中，所述dol满足：30μm≤dol≤40μm；所述玻璃的抗冲击能量为ct，其中，所述ct满足：ct≥0.8j。

5、根据本发明的一些实施例，所述碱土金属氧化物为氧化镁。

6、根据本发明第二方面实施例，本发明提供了一种根据本发明上述第一方面实施例的碱性铝硅酸玻璃的制备工艺，包括对碱性铝硅酸玻璃样件进行物理钢化处理和化学钢化处理，所述物理钢化处理的温度为620～780℃，时间为180～300s；和/或所述化学钢化处理的温度为400～450℃，时间为120～300min。

7、根据本发明的一些实施例，所述硅酸盐玻璃样件的厚度≥1.1mm。

8、根据本发明的一些实施例，在所述化学钢化的步骤中加入钢化盐，优选地，所述钢化盐为硝酸钾。

9、根据本发明的一些实施例，包括如下步骤：步骤一、清洗、预热碱性铝硅酸玻璃样件；步骤二、将步骤一处理后的所述硅酸盐玻璃样件然后进行物理钢化处理，然后冷却步骤三、将步骤二处理后的所述硅酸盐玻璃样件进行二次清洗和预热；步骤四、将步骤三所得硅酸盐玻璃样件进行化学钢化处理，形成硅酸盐玻璃制品。

10、根据本发明的一些实施例，在所述步骤一中，所述预热的温度为600～720℃，时间为120～180s。

11、根据本发明的一些实施例，所述冷却的压力为8000～12000pa，时间为30～60s；和/或所述预热的温度为350～380℃，所述预热的时间为30～60min。

12、根据本发明第三方面的实施例，本发明提供了一种根据上述第一方面实施例所述的碱性铝硅酸玻璃或根据上述第二方面实施例所述的制备工艺制备得到的玻璃的应用，将所述玻璃应用于汽车车窗。

13、有益效果

14、根据本发明具体实施例的碱性铝硅酸玻璃，具有较高的玻璃应力玻璃的压应力层深度，和优良的抗冲击性能。具体地，所述cs满足：700mpa≤cs≤800mpa；所述dol满足：30μm≤dol≤40μm；所述ct满足：ct＞0.8j。且本发明的碱性铝硅酸玻璃制成的车窗在破碎时，状态符合国家对汽车车窗玻璃的安全要求。

15、另外，本发明具体实施例的所述玻璃中的碱土金属含量以碱土金属氧化物的质量百分比计，为w，其中，所述w满足：w≤5％。碱性铝硅酸盐玻璃具有较高的应力是由于，碱性铝硅酸盐玻璃可以采用离子交换(ix)技术对玻璃进行处理，经处理的玻璃中产生高水平的压缩应力,在表面处高至约1000mpa，具有较高的强度，非常适用于制造牢固的、轻量化汽车玻璃窗。经过上述处理后的玻璃的强度一般取决于cs、dol、ct值，cs越大，dol越深，ct越小，玻璃的理论强度值越高，但是随着玻璃的cs值的增加，强化后的玻璃在接受落球冲击后的呈现出长条形且锐角性状，这样，就会导致玻璃不符合国家对汽车玻璃使用的标准。因此，需要控制本发明的碱性铝硅酸玻璃中碱土金属的含量。当玻璃中碱土金属的含量下降时，离子交换速率会下降，其cs或者dol会下降，当mgo含量在3％～5％之间时，本发明的碱性铝硅酸玻璃不仅具有较高的抗冲击性能，对强化后玻璃碎片状态也会进行改善。碱性铝硅酸盐玻璃在化学强化后cs和dol进行降低处理，但是降低的范围不能太大，否则会影响最终玻璃的落球冲击强度。

16、本发明的碱性铝硅酸玻璃的制备工艺包括对所述碱性铝硅酸玻璃样件进行物理钢化处理和化学钢化处理，二者协同作用实现对硅酸盐玻璃的强化制备。具体地，本发明使用的碱性铝硅酸玻璃样件的厚度大于等于1.1mm。结合具体实验，发现当碱性铝硅酸玻璃样件的厚度小于1.1mm时，在进行物理强化时，其强化效率非常低，破片率高达50％以上，且玻璃的变形严重，不适合物理强化。而现当碱性铝硅酸玻璃样件的厚度大于1.1mm的玻璃，其破片率较小，且变形在合适的范围内。进一步地，将本发明的碱性铝硅酸玻璃样件处理包括预热碱性铝硅酸玻璃样件步骤、物理钢化处理和化学钢化处理，具体如下：预热碱性铝硅酸玻璃样件步骤包括将碱性铝硅酸玻璃样件置于物理钢化炉内的预热区域内，进行预热，通过设定玻璃的预热的温度为600-720℃，预热的时间为120s-180s。使得玻璃在进入钢化温度前，玻璃自身达到半塑性状态，消除玻璃的应力。对预热完成的硅酸盐玻璃样件进行物理钢化。物理钢化的温度和时间及钢化风压对玻璃的钢化程度及表面应力形成起着重要的作用，需要根据玻璃不同的理化性能及厚度进行确定。当碱性铝硅酸玻璃样件的厚度小于1.1mm时，将预热完成后的玻璃样件通过传送轨道运送到物理钢化炉内的物理钢化区域，钢化温度为650～780℃，保温时间为90～120秒。采用冷却风机对硅酸盐玻璃样件进行冷却，冷却风机压力为10000～30000pa，时间为30～60秒，骤冷时风温低于35℃。通过上述物理钢化后的玻璃样件的应力在120～300mpa之间，在经过物理钢化，玻璃在破碎时可以保留物理钢化玻璃颗粒状分布，从而避免铝硅酸玻璃产品钢化后在受到撞击破坏时，会产生钝角长条形状，从而可以符合相关安全标准。对铝硅酸盐玻璃件进行化学钢化之前，二次预热温度为350～380℃，预热时间为30～60min，在此温度和时间下，物理钢化后的玻璃热均匀性较好，能够避免化学钢化时造成应力不均匀。对铝硅酸盐玻璃件的化学钢化温度为400～450℃，化学钢化时间为120～00min。化学钢化时间和温度不宜过长，否则会造成铝硅酸盐玻璃的压应力cs过大，消除物理钢化效果，造成玻璃破碎时容易出现长条钝角形态，判定化学钢化后铝硅酸盐玻璃的的压应力cs是否过大的条件是表面压应力cs是否大于700mpa，且小于850mpa，当化学钢化的压应力大于850mpa，会造成碎片状态形势发生变化，而当cs压应力小于700mpa，其抗冲击性能又达不到标准要求，因此其铝硅酸盐玻璃的压应力在700～850mpa之间。

17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。