列 玻璃制品，同时改善了 CS和DOL的一致性。该方法包括串联操作的第一和第二离子交换 浴，通过独立地设定各个浴中的时间、温度和盐浓度，提供了工艺操作和控制的灵活性并改 性了压缩应力层中的应力曲线。
[0027] 因此，提供了一种对多个玻璃制品进行离子交换并优化离子交换过程中盐利用的 方法。图1示意性显示描述该过程的流程图。在一些实施方式中，方法100包括提供加热 至第一温度的第一熔盐浴（步骤105)。第一盐浴包括第一阳离子和中毒阳离子的熔融盐。 在一些实施方式中，所述盐是碱金属盐，例如但不限于，卤化物、硫酸盐、硝酸盐以及亚硝酸 盐等。第一阳离子可以是碱金属阳离子，例如Na +、K+、Rb+或者Cs +，以及中毒阳离子可以是 小于所述第一阳离子的相同价态的阳离子。在一些实施方式中，中毒阳离子是碱金属阳离 子（碱性阳离子）。例如，如果第一阳离子是Na +，则中毒阳离子可以是Li+，以及当第一阳 离子是K+时，则中毒阳离子可以是Li +或者Na +。取决于第一阳离子的尺寸，中毒阳离子可 以是除了碱性阳离子之外的单价阳离子，例如Ag+。
[0028] 在步骤110中，通过将第一部分的所述多个玻璃制品浸入第一离子交换浴中，对 所述第一部分进行离子交换，所述第一离子交换浴包括处于第一预定温度的第一熔盐浴， 所述第一预定温度约为380-460°C。可以将整个第一部分同时浸入第一离子交换浴或者可 以将它们细分成较小组、"批次"或批组，其在第一熔盐浴中依次进行离子交换。在一些实施 方式中，整个第一部分的玻璃制品具有总表面积（即，所有表面的面积总和，包括暴露于熔 盐浴的玻璃制品的边缘）。所述第一部分中的玻璃制品的数量，进而是所述第一部分的总表 面积取决于离子交换时间、离子交换温度以及用于工艺中的离子交换浴的尺寸。
[0029] 在步骤110中，中毒阳离子的浓度小于或等于最大浓度（X)并且大于或等于最小 浓度（y)。随着第一离子交换浴中离子交换的进行，中毒阳离子的浓度增加。当第一离子交 换浴中的中毒阳离子的浓度达到或者超过最大浓度值X时，丢弃第一熔盐浴（步骤130a) 并用第一替换离子交换浴（第一替换浴）替代（步骤130b)，所述第一替换离子交换浴（第 一替换浴）的中毒阳离子的浓度小于或等于最大浓度（X)。在一些实施方式中，将下文所 述的第二离子交换浴120用作第一替换浴。为了有助于整体工艺流程，在一些实施方式中， 步骤130a发生在第一熔盐浴中的中毒阳离子的浓度等于最大浓度值X时。或者，可以在预 定表面积的玻璃离子交换至所需的压缩应力或者压缩层深度之后，用第一替换浴来替代第 一离子交换浴。在替换了第一离子交换浴之后，在第一替换浴中对第二部分的玻璃制品进 行离子交换。持续在第一替换浴中进行玻璃制品的离子交换，直至中毒阳离子的浓度达到 或者超过最大值X，此时，重复步骤130b，在所述步骤130b中，用另一熔盐浴替代第一替换 浴，所述另一熔盐浴中中毒阳离子的浓度小于或等于最大浓度（X)并且大于或等于最小浓 度（y)。可以根据需要，对第一离子交换110、丢弃步骤130a以及第一离子交换浴的替代步 骤130b进行多次重复，从而对所述多个玻璃制品进行加工。第一离子交换浴中的每次离子 交换可以进行预订时间，在一些实施方式中，其可以约为30分钟至约40小时。或者，可以 进行每次离子交换直至在每个部分的玻璃制品中实现所需水平的压缩应力和/或层深度。
[0030] 在第一离子交换浴中的离子交换之后，在第二离子交换浴中对玻璃进行离子交换 (步骤120)，所述第二离子交换浴包括处于第二预定温度的第二熔盐浴，在一些实施方式 中，其可以约380-460°C。在一些实施方式中，在从第一离子交换浴取出玻璃制品以及将其 浸入第二离子交换浴之间，可以对其进行清洗、退火和/或预加热。在一些实施方式中，方 法100还包括提供加热至第二温度的第二熔盐浴（步骤115)。相对于第一盐浴而言，第二 熔盐浴是"新鲜的"，即第二熔盐浴所含的中毒阳离子少于第一熔盐浴。在一些实施方式中， 第二熔盐浴包括第一阳离子以及第二阳离子的浓度小于或者（任选地）等于第一熔盐浴的 最小浓度（y)。在其他实施方式中，当一开始提供时，第二熔盐浴基本不含中毒阳离子。随 着第二离子交换浴中离子交换的进行，浴中的中毒阳离子的浓度增加。当中毒阳离子的浓 度达到第一离子交换浴的最小值y时，用第二替换离子交换浴（第二替换浴）125替代第二 离子交换浴（步骤130c)，在所述第二替换离子交换浴（第二替换浴）中，第二（中毒）阳 离子的浓度小于第一熔盐浴中的第二（中毒）阳离子的最小浓度（y)。在一些实施方式中， 将第二替换浴加热至第二温度。为了有助于整体工艺流程，在某些实施方式中，当第二离子 交换浴中的中毒阳离子的浓度等于第一熔盐浴中的中毒阳离子的最小浓度（y)时，在步骤 130c中替换第二离子交换浴。一旦替换之后，可以将第二熔盐浴轮换至第一离子交换浴位 置（步骤130b)，并用作第一离子交换步骤中的第一替换离子交换浴。
[0031] 第二离子交换浴中的离子交换可持续如下一段时间，即，足以实现所需的压缩应 力或压缩层深度，或者预定范围内的压缩应力和/或层深度。在一些实施方式中，对玻璃进 行离子交换，使得压缩应力处于约为700兆帕斯卡（MPa)至约900MPa的范围内。在一些实 施方式中，对玻璃进行离子交换，从而实现层深度至少约为41 μ m的压缩应力层。第二离子 交换步骤120和第二离子交换浴的替换循环130b、130c可以按需重复多次。在一些实施方 式中，在将玻璃制品从第二离子交换浴取出之后，可以对玻璃制品进行清洗和/或退火。
[0032] 在一些实施方式中，将第一离子交换浴和第二离子交换浴保持在相同温度。但是， 在其他实施方式中，第一离子交换浴的温度（第一温度）和第二离子交换浴的温度（第二 温度）相互不同。在一些实施方式中，第二温度高于第一温度。在某些实施方式中，第二温 度比第二温度高约5-40°C。在第一和第二温度不同的那些实施方式中，用第二离子交换浴 替代第一离子交换浴（图1中的步骤130b)包括将第二离子交换浴从第一温度加热或冷却 至第二温度。
[0033] 当采用单浴离子交换工艺（SIOX)对玻璃进行离子交换时，可以通过有限组盐浴 参数实现CS和DOL方面的产品规格。对于给定厚度，浴的时间、温度和盐浓度是影响CS和 DOL的关键参数。离子交换时间影响工艺输出以及所有下游加工单元；因此，希望在制造设 定中保持离子交换时间恒定。随着浴中加工的玻璃量的增加，熔盐浴中的中毒阳离子的浓 度增加，盐浴浓度持续变化。离子交换时间通常保持固定以有助于工艺流程，即，材料流动 通过各种离子交换之前的操作和之后的操作，例如加热、清洗以及干燥等。因此，在盐浴中 毒随时间增加的生产过程中，温度是可用于进行调节以符合CS和DOL要求的仅有参数。
[0034] 在两个浴进行串联操作的本发明的双离子交换过程中，增加了优化和控制整体离 子交换工艺的自由度，这是因为存在六个参数（每个离子交换浴的时间、温度、盐浓度）可 用于实现CS和DOL要求。此外，本文所述的双离子交换方法能够实现与通过单次离子交换 获得情况相似的玻璃表面处的压缩应力和层深度，但是还能通过改性各个离子交换浴中的 工艺参数，在压缩应力层内产生不同的压缩应力曲线。
[0035] 通过研究每种参数对于盐利用率的影响，本发明确定了使得盐浴利用率最大化同 时维持CS和DOL规格的参数组。在基于物理模型的帮助下，建立了双离子交换过程中每个 离子交换浴中积累的中毒阳离子的量与进行加工的玻璃面积的关系，所述基于物理模型考 虑扩散率、温度、浴中毒、力平衡以及应力松弛。该模型用作起始点来建立一组条件，例如时 间以及盐浓度等，用于实验和确认。在模型中使用NaNO 3中毒的KNO3熔盐浴。虽然前文描 述了在包含硝酸钾和硝酸钠的熔盐浴中，用K+离子交换玻璃中的Na +离子，但是应理解的 是，其同样适用于上文所述的其他阳离子和熔盐浴组成。
[0036] 在图2中绘制了随着熔盐浴变得中毒的情况下，玻璃表面处的压缩应力的下降与 离子交换浴中加工的玻璃保持盒的数量的关系。盒数量代表了进行处理的玻璃的量和表面 积。图3中绘制了第一离子交换浴中的中毒阳离子盐（也称作"中毒盐"）的计算水平（1) 以及第二离子交换浴中的中毒阳离子盐的计算水平（2)。为了改善玻璃中的最终压缩应力， 选择第一浴中的起始中毒盐水平高于第二离子交换浴中的起始中毒盐水平。当通过加工获 得的压缩应力水平跌落到在第250个盒子时约为750MPa的情况下（图2-3中的点a)，预期 第一离子交换浴中的中毒NaNO 3盐浓度超过约6 %的NaNO 3，在一些实施方式中，会将其丢弃 (图1中的步骤130)。同时，预期第二离子交换浴中的中毒NaNO 3浓度达到约4%，在一些 实施方式中，会替换第一浴（图1中的步骤130b)，并且会引入具有0%的NaNOj^新鲜浴 作为第二浴（图1中的步骤130c)。该轮换应该将压缩应力水平恢复到约为950MPa，这是 可接受的CS范围的上端部。图4中绘制了表面压缩应力（CS)与加工的玻璃盒数量的关系 的模型计算。图5是第一离子交换浴（图5中的1)和第二离子交换浴（图5中的2)的中 毒盐浓度（表示为重量％的NaNO 3)与采用图4所示计算所用相同条件下进行加工的玻璃 盒数量的关系图。图4和5中所示图形表示本文所述的离子交换浴替换过程持续重复的那 些实施方式。
[0037] 本发明的方法优选了三个因素。首先，建立了加工参数，使得当压缩应力降低至下 限并且当