[發(fā)明專利]一種薄玻璃化學(xué)鋼化的離子交換工藝及熔鹽

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410083276.0
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103864283A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志紅;王艷霞;王海順;劉學(xué)理;劉宇權(quán);郎明;田芳;李紅霞;王自強(qiáng);秦巖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國洛陽浮法玻璃集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: C03B27/03
• 分類號: C03B27/03
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務(wù)所 41118
• 代理人: 李路平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄玻璃強(qiáng)化處理技術(shù)，尤其涉及一種薄玻璃化學(xué)鋼化的離子交換工藝及熔鹽。

背景技術(shù)

隨著信息產(chǎn)業(yè)、光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，超薄平板玻璃的應(yīng)用日益廣泛，從傳統(tǒng)的鐘表表蒙、儀器儀表蒙面等發(fā)展到等離子顯示器保護(hù)屏、液晶顯示器保護(hù)屏，太陽能玻璃蓋板以及手機(jī)保護(hù)屏等領(lǐng)域，可以有效地防止顯示產(chǎn)品屏幕表面的沖擊和劃傷損害，延長產(chǎn)品的使用壽命。但是，平板玻璃的強(qiáng)度隨著厚度的減小急劇降低，因此，薄玻璃強(qiáng)度的提高愈顯重要。玻璃的物理鋼化發(fā)明于20世紀(jì)30年代，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，其在建筑、汽車等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。物理鋼化的原理就是把玻璃加熱到適宜溫度后迅速冷卻，使玻璃表面迅速冷卻，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而玻璃內(nèi)層冷卻較慢，還來不及收縮，故產(chǎn)生張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強(qiáng)度。一般來說冷卻強(qiáng)度越高，則玻璃強(qiáng)度越大。物理鋼化的方法很多，按冷卻介質(zhì)來分，可分為：氣體介質(zhì)鋼化法、液體介質(zhì)鋼化法、微粒鋼化法、噴霧鋼化法等。其中最常用的是氣體介質(zhì)鋼化法，其它幾種鋼化法雖然都在研究上取得了突破，但都難以大規(guī)模生產(chǎn)。因此氣體介質(zhì)鋼化法是目前應(yīng)用最廣泛的一種生產(chǎn)方法，?但由于玻璃越薄，要建立一定的溫度梯度所需的冷卻強(qiáng)度越高，因此此方法對于厚度為3mm以下的薄玻璃以及1mm以下的超薄玻璃的增強(qiáng)卻無能為力。

因此從上世紀(jì)60年代開始，人們就開始研究化學(xué)鋼化玻璃的方法，力圖通過其它的手段提高超薄玻璃的強(qiáng)度，以擴(kuò)大其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。化學(xué)鋼化玻璃是利用離子交換在玻璃表面產(chǎn)生“擠塞”效應(yīng)來形成表面的壓應(yīng)力層，從而達(dá)到增強(qiáng)玻璃的效果；由于影響化學(xué)鋼化玻璃強(qiáng)度的因素比較多，而且其用途比較特殊，因此人們在化學(xué)鋼化工藝方面進(jìn)行了大量的研究。到目前為止，已成功應(yīng)用的離子交換法主要有噴涂型離子交換法和浸漬型離子交換法，噴涂型離子交換法是將用于交換的鉀鹽及輔助成分按照一定的比例制成溶液，再加入一定量可溶淀粉制成漿料，涂覆在玻璃表面，再在烘干爐內(nèi)將涂層烘干，然后將此帶涂層的玻璃加熱至一定的溫度進(jìn)行離子交換。浸漬型離子交換法是將鉀鹽及輔助成分按照一定的比例混合后經(jīng)高溫熔化，然后將玻璃放進(jìn)熔鹽中進(jìn)行離子交換，此方法又分為高溫型離子交換法和低溫型離子交換法，目前各生產(chǎn)企業(yè)多采用低溫型離子交換法，低溫型離子交換法，即在低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)，將含有堿金屬離子的玻璃浸在含有比玻璃中堿金屬離子(A⁺)半徑大的含有堿金屬離子(B⁺)的熔鹽中，在一定溫度條件下，熔鹽中的堿金屬離子(B⁺)置換出玻璃中堿金屬離子(A⁺)，由于兩種堿金屬離子的體積差造成表面壓應(yīng)力層，從而提高了玻璃的強(qiáng)度。化學(xué)鋼化就是基于離子自然擴(kuò)散和相互擴(kuò)散：

（A⁺）玻璃??+（B⁺）熔鹽??=（B⁺）玻璃??+（A⁺）熔鹽。

自從化學(xué)鋼化法誕生以后，有大量的專家、學(xué)者在此領(lǐng)域進(jìn)行了研究，發(fā)表了一些論文，推動(dòng)了化學(xué)鋼化工藝的進(jìn)步。提高超薄玻璃的強(qiáng)度就是提高玻璃表面應(yīng)力和應(yīng)力層的深度，為了提高玻璃表面應(yīng)力和應(yīng)力層的深度，對化學(xué)鋼化玻璃生產(chǎn)中的熔鹽及生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)：

專利公開號CN1236670A中提到了一種在化學(xué)鋼化玻璃生產(chǎn)中所使用的熔鹽中加入催化劑，用以促進(jìn)鉀離子和鈉離子的交換速度；催化劑包括硅酸鈉或鉀1-2份，二氧化硅5-8份，高錳酸鉀1-2份，二氧化錳2-3份，按此配比混合后，加入熔鹽中，加入量為鹽浴量的0.5-5%，然后將玻璃預(yù)熱后浸入上述配比的熔鹽中浸漬5-20小時(shí)，熔鹽溫度為300-500℃，可得到抗折強(qiáng)度為300-400MPa的厚度為3mm的玻璃；由于該專利加入的催化劑種類較多，帶入的雜質(zhì)離子種類也較多，不利于后期熔鹽的提純，同時(shí)其所能在玻璃表面形成的應(yīng)力也較低（僅300-400MPa），在很大程度上不能滿足目前市場對產(chǎn)品的需要。