[發明專利]一種玻璃強化劑及玻璃強化方法

有效

• 申請號: 202211371824.0
• 申請日: 2022-11-03
• 公開（公告）號: CN115893871B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張方存;朱元濤;陳楊;姜欣;劉建世;梅香寒
• 申請（專利權）人: 青島中興通軌道交通科技有限公司
• 主分類號: C03C21/00
• 分類號: C03C21/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 崔穎

本申請涉及玻璃強化領域，具體公開了一種玻璃強化劑及其玻璃強化方法。玻璃強化劑包括以下質量份的原料：83?90份的硝酸鉀、1?3份硝酸鈉、0.5?1.5份高錳酸鉀、8?12份氧化鋁、0.5?1.5份氧化硅；玻璃強化方法為：配置玻璃強化液、玻璃預熱、玻璃強化、冷卻。本申請的玻璃強化劑具有增大了離子交換速度，增強了玻璃表面強化效果優點；另外，本申請的玻璃強化方法具有提高玻璃表面應力和應力層深度，降低玻璃破碎時的飛濺現象的優點。

技術領域

本申請涉及玻璃強化技術領域，更具體地說，它涉及一種玻璃強化劑及玻璃強化方法。

背景技術

玻璃是由二氧化硅和其他化學物質熔融在一起形成的，在熔融時形成連續網絡結構，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化致使其結晶的硅酸鹽類非金屬材料。玻璃制品在建筑、交通等領域應用越來越多，但玻璃的抗拉強度遠小于抗壓強度，是典型的脆性材料，因此很容易因外力而破碎。為了提高玻璃的抗張強度，人們對強化工藝進行了大量的研究。目前普遍應用的強化方法為化學強化法，具體是將產品放置在熔融狀態下的硝酸鉀或者硝酸鈉、硝酸鉀的混合溶液中，放置一定的時間，玻璃中的離子半徑較小的Na⁺離子和鹽液中的離子半徑比較大K⁺離子發生交換，玻璃中的Li⁺離子和鹽液中的K⁺離子和Na⁺離子進行交換，使表面“擠塞”膨脹，產生應力，最終在產品表面形成壓應力，使玻璃強度增大。

現有的玻璃化學強化工藝中，一般使用的強化組合物是在硝酸鉀、或者硝酸鈉和亞硝酸鉀的熔鹽中加入0.5％的碳酸鉀，或者加入0.02％的磷酸鉀和0.2％的氧化鋁，雖然能夠提高玻璃的強度，但強化后的玻璃抗沖擊能力較低。

針對上述中的相關技術，發明人發現亟待一種能顯著提高玻璃表面抗沖擊能力的玻璃強化劑。

發明內容

為了提高玻璃表面的抗沖擊能力，延長玻璃的使用壽命，本申請提供一種玻璃強化劑及玻璃強化方法。

第一方面，本申請提供一種玻璃強化劑，采用如下的技術方案：

一種玻璃強化劑，包括以下質量份的原料：83-90份的硝酸鉀、1-3份硝酸鈉、0.5-1.5份高錳酸鉀、8-12份氧化鋁、0.5-1.5份氧化硅。

通過采用上述技術方案，硝酸鉀能提供離子半徑較大的鉀離子，從而與玻璃中離子半徑較小的鈉離子進行交換，氧化鋁能吸附產生的不熔物，并保護玻璃表面不受熔鹽過渡侵蝕，氧化鋁取代玻璃中的二氧化硅或氧化鈉后離子體積增大的同時，加快了熔鹽離子進入玻璃內部，促進了離子快速交換，使玻璃強化后表面應力大，抗沖擊性強。

可選的，包括以下質量份的原料：85-90份的硝酸鉀、2-3份硝酸鈉、1-1.5份高錳酸鉀、10-12份氧化鋁、1-1.5份氧化硅。

通過采用上述技術方案，各原料用量更加精準，使玻璃的強化效果更好。

可選的，所述玻璃強化劑中還包括0.5-1重量份焦銻酸鉀和0.5-1.5重量份氫氧化鉀。

通過采用上述技術方案，氫氧化鉀能加快離子的交換速度，節約能源，焦銻酸鉀能填充在玻璃微裂紋中，減少大部分的微裂紋，消除了玻璃表面的應力集中點，提高了玻璃的表面平整度，延長玻璃的使用壽命。

第二方面，本申請提供一種玻璃強化方法，采用如下的技術方案：

一種玻璃強化方法，包括以下步驟：

配置玻璃強化液：將玻璃強化劑加熱熔化，形成玻璃強化液；

玻璃預熱：將玻璃預熱至350-480℃；

玻璃強化：將預熱后的玻璃置于溫度為410-430℃的玻璃強化液中，恒溫浸泡10-14h；