[發明專利]一種對平板玻璃進行綜合強化的方法

有效

• 申請號: 201210365582.4
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102887650A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 顏悅;姜良寶;郭新濤;厲蕾;張官理
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23;C03C21/00;C03C15/02;C03B27/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種對平板玻璃進行綜合強化的方法，屬于玻璃材料表面的強化處理技術領域。

背景技術

平板玻璃的實際強度（50-100MPa）比理論強度（7000MPa）低得多，與理論強度相差2～3個數量級。玻璃實際強度較低的原因是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋（尤其是表面微裂紋）和內部不均勻區及缺陷的存在。由于玻璃受到應力作用時不會產生流動，表面上的微裂紋便急劇擴展，并且應力集中，以致破裂。為此，人們采用多種方法來消除或降低微裂紋以提高玻璃的強度。對玻璃進行強化的方法大致可分為五種（1）減小玻璃的表面缺陷；（2）控制裂紋缺陷尖端附近的環境；（3）使用聚合物進行涂層以增強；（4）引入表面壓應力；（5）改變玻璃組分以在裂紋和裂紋周圍析出二相沉淀。其中，引入表面壓應力的方法應用最為廣泛。引入表面壓應力可以通過物理或化學方法來實現，分別稱為物理鋼化法和化學鋼化法。表面壓應力增強的局限是在表面產生壓應力的同時內部會相應地產生與之平衡的張應力，因此壓應力值不能太高，使強化效果的提升受到限制。一般來說，根據工藝的不同玻璃彎曲強度可以達到150-700MPa之間。

為提高玻璃強度，前人在玻璃綜合強化方面做過一些探索。US3287200希望能夠綜合物理強化和化學強化的優點，形成表面應力大并且應力層厚的制品，于是采用物理鋼化和化學鋼化相結合的方式對玻璃進行增強，但是這種方法的可操作性不強。因為在化學強化溫度下（大于400℃），物理強化產生的應力會迅速衰減，從而大大降低了強化效果。CN1369449A采用氫氟酸前處理、化學鋼化、氫氟酸后處理、有機硅保護相結合的方法對玻璃進行綜合增強，能夠大幅度提高玻璃的強度。但是這種方法存在幾個致命的缺陷：第一，工藝中使用的氫氟酸和有機硅會對人體和環境造成嚴重破壞。第二，此工藝受人為因素影響很大，導致強度和光學性能穩定性不夠高。第三，這種綜合增強方法不能實現連續、穩定、批量生產。離子束改性目前更多地用在半導體或機械行業。離子注入在金屬材料的改性中獲得的結果十分引人注目，在常用金屬的離子注入改性中，可以提高金屬的硬度、抗腐蝕性能和抗疲勞強度，降低金屬的磨損率。其在玻璃強化方面應用很少。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的問題而設計提供了一種對平板玻璃進行綜合強化的方法，其目的是通過幾種強化手段的組合，大大提高玻璃的強度，而且不會造成環境污染，并可以實現連續、穩定、批量生產。

本發明的目的是通過以下技術措施來實現的：

該種對平板玻璃進行綜合強化的方法，其特征在于：該方法的步驟是：

⑴用離子束對平板玻璃的上、下表面進行刻蝕，以減少微觀裂紋，刻蝕深度為1～50μm；

⑵對離子束刻蝕后的平板玻璃進行化學強化，化學強化溫度為390～470℃，化學強化時間為1～50h；

⑶對化學強化后的平板玻璃的上、下表面進行離子束拋光，拋光深度為1～10μm；

⑷對離子束拋光后、新形成的無損傷的平板玻璃的上、下表面進行單面或雙面鍍晶態二氧化硅薄膜，晶態二氧化硅薄膜的厚度為100～1000nm，；

⑸對鍍膜后的玻璃進行透光率和抗落球沖擊強度測試。

平板玻璃的材料為普通Na-Ca-Si玻璃、鋁硅酸鹽玻璃。

具體實施方式

實施例一

100×100×2mm浮法玻璃樣品，成分如下：