專利名稱：衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，該技術采用化學鋼 化增強技術。
背景技術：
衛星用玻璃蓋片覆蓋在太陽能電池帆板上，是飛行器一次能源系統的重要組成部 分，對太陽能電池起著重要的保護作用。它可以防止電池受到空間高能粒子的沖擊和高能 粒子輻射熱的影響，避免電池的損傷或失效；它還能過濾掉光線中的紫外線，防止蓋片與電 池之間的透明膠粘結劑變色，保證太陽能電池的轉換效率。但隨著現代航天技術的快速發 展，玻璃蓋片需求趨向超大超薄方向發展，原來的蓋片尺寸為20X40mm，現在需要的蓋片尺 寸在40X60mm-60X120mm之間，厚度為0. 05-0. 15mm，現有技術中超大超薄的玻璃蓋片極 容易在安裝、飛行器運行過程中破碎，玻璃破碎會直接導致電池的損傷，嚴重的情況下，電 池可能失效，從而影響衛星的正常運行；另外，玻璃在空間受到高能粒子的轟擊，其表面光 潔度、透過率都會受到影響。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中衛星用超大超薄玻璃蓋片在應用中存在的缺陷， 提供一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，該方法操作工藝簡單，成本低，有效 的增強了玻璃蓋片的強度和抗空間粒子轟擊的能力。本發明的目的通過以下措施實現一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方 法，包括以下步驟1、將加工好的矩形超大超薄玻璃蓋片用有機溶劑清洗干凈，放在木質盒子里，用 電容器紙隔開放置。2、準備化學鋼化原料，該原料包括成分質量份數比硝酸鉀KN03為98-100 ；保護劑 0-2 ；催化劑 0-0. 5。3、將含有硝酸鉀的化學鋼化原料放入交換室中，交換室加溫，化學鋼化原料在 290-350°C熔融，并充分攪拌，混合均勻，將玻璃蓋片裝在特制的不銹鋼工架上，并將裝有玻 璃蓋片的不銹鋼工架安裝在預熱室中，推至交換室上面，利用交換室的溫度進行預熱，同時 將交換室升溫至350_390°C。4、將裝在不銹鋼工架上的玻璃蓋片浸入熔融的化學鋼化原料中，進行10-30分鐘 的玻璃蓋片與熔融的化學鋼化原料的離子交換處理。5、將鋼化好的玻璃蓋片取出，進行常溫自然退火，冷卻后卸下工裝，經水、有機溶 劑清洗，最后由檢驗員逐片檢驗，合格后打包，即為成品。上述的矩形超大超薄玻璃蓋片的矩形每個邊長為60-120mm，其厚度為 0.05-0. 15mm。 上述的有機溶劑為無水乙醇和乙醚混合液。
上述的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN03100 ；上述的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN0398_99 ；保護劑硅藻 土 Si02l-2。上述的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN0398_99 ；保護劑硅藻 土 Si02l. 6-1. 8 ；催化劑氫氧化鉀 K0H 0. 2-0. 4。本發明利用硝酸鉀作為化學鋼化原料，采用離子交換處理工藝，對衛星用超大超 薄玻璃蓋片進行低溫離子交換，增強了玻璃蓋片的強度，比原片玻璃提高400%以上，同時 提高其抗離子束等空間粒子轟擊的性能。有效減少了玻璃蓋片在安裝過程中的破損，由于 玻璃蓋片的預熱溫度和離子交換溫度低于現有技術近100度，同樣達到玻璃蓋片強度增強 的效果，并且滿足衛星的需求，由此大大降低了玻璃蓋片以及衛星用太陽能電池的制備成 本，也對衛星能夠在太空中正常運行起到了重要的作用；同時，經該工藝處理的玻璃蓋片將 會明顯延長其電池在空間的使用壽命，并提高其長期工作可靠性，具有非常重要的實際意 義。本發明操作工藝簡單，節省能源，提高工作效率；鋼化玻璃蓋片強度大大提高，透 光率和尺寸精度保持完好，而且沒有光學畸變，更好的保護了太陽能電池。鋼化玻璃蓋片強 度的增加，提高了其抗空間粒子轟擊的能力，延長了其使用壽命。
具體實施例方式實例1 一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，包括以下步驟1、將加工好的矩形超大超薄玻璃蓋片用有機溶劑清洗干凈，放在木質盒子里，用 電容器紙隔開放置。2、準備化學鋼化原料，該原料包括成分硝酸鉀KN03質量份數比為100。3、將含有硝酸鉀的化學鋼化原料放入交換室中，交換室加溫，化學鋼化原料在 290°C熔融，并充分攪拌，混合均勻，將玻璃蓋片裝在特制的不銹鋼工架上，并將裝有玻璃蓋 片的不銹鋼工架安裝在預熱室中，推至交換室上面，利用交換室的溫度進行預熱，同時將交 換室升溫至350°C。4、將裝在不銹鋼工架上的玻璃蓋片浸入熔融的化學鋼化原料中，進行30分鐘的 玻璃蓋片與熔融的化學鋼化原料的離子交換處理。5、將鋼化好的玻璃蓋片取出，進行常溫自然退火，冷卻后卸下工裝，經水、有機溶 劑清洗，最后由檢驗員逐片檢驗，合格后打包，即為成品。上述的矩形超大超薄玻璃蓋片的矩形邊長為80 X 120mm，其厚度為0. 12mm。利用XWW-10N微機控制單臂電子萬能試驗機對化學鋼化玻璃蓋片在常溫下的彎 曲強度進行測試，強度由原片玻璃的178MPa提高到600MPa，提高近337%。利用754P型紫外-可見分光光度計測量原片玻璃、化學鋼化玻璃以及分別經過1 兆伏加速器離子束分析系統(Ion Beam AnalysisSystem)終端產生的離子束轟擊后(累積 通量IX 1016e/cm2)，在500-1000nm波長范圍內的透過光譜。發現化學鋼化玻璃蓋片的可見 光透過率與原片玻璃的該參數值幾乎相等。而經過離子束轟擊后，化學鋼化玻璃蓋片的可 見光透過率下降程度(約0. 15% )小于原片玻璃的下降量(約0. 47% )。
實例2 制備方法同于實施例1，其中化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分為純度為 99%的硝酸鉀99，保護劑硅藻土 1。矩形超大超薄玻璃蓋片的矩形邊長為40X 100mm，其厚 度為0.12mm。對玻璃蓋片進行離子交換處理。其中熔融溫度330°C，交換溫度390°C，離子 交換時間為20min。得到的樣品分別測試各種性能。利用XWW-10N微機控制單臂電子萬能試驗機對化學鋼化玻璃蓋片在常溫下的彎 曲強度進行測試，強度由原片玻璃的178MPa提高到602MPa，提高近338%。利用754PC型紫外-可見分光光度計測量原片玻璃、化學鋼化玻璃以及分別經過 1兆伏加速器離子束分析系統(Ion Beam AnalysisSystem)終端產生的離子束轟擊后(累 積通量IX 1016e/cm2)，在500-1000nm波長范圍內的透過光譜。發現化學鋼化玻璃蓋片的可 見光透過率與原片玻璃的該參數值幾乎相等。而經過離子束轟擊后，化學鋼化玻璃蓋片的 可見光透過率下降程度(約0. 14% )小于原片玻璃的下降量(約0. 47% )。實例3:制備方法同于實施例1，其中化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分為純度為 99%的硝酸鉀98. 6，保護劑硅藻土 1. 8，催化劑氫氧化鉀0. 2。上述的矩形超大超薄玻璃蓋 片的矩形邊長為60X80mm，其厚度為0. 10mm。對玻璃蓋片進行離子交換處理。其中熔融溫 度350°C，交換溫度370°C，離子交換時間為20min。得到的樣品分別測試各種性能。利用XWW-10N微機控制單臂電子萬能試驗機對化學鋼化玻璃蓋片在常溫下的彎 曲強度進行測試，強度由原片玻璃的178MPa提高到769MPa，提高近432%。利用754PC型紫外-可見分光光度計測量原片玻璃、化學鋼化玻璃以及分別經過 1兆伏加速器離子束分析系統(Ion Beam AnalysisSystem)終端產生的離子束轟擊后(累 積通量IX 1016e/cm2)，在500-1000nm波長范圍內的透過光譜。發現化學鋼化玻璃蓋片的可 見光透過率與原片玻璃的該參數值幾乎相等。而經過離子束轟擊后，化學鋼化玻璃蓋片的 可見光透過率下降程度(約0. 16% )小于原片玻璃的下降量(約0. 47% )。
權利要求
一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)將加工好的矩形超大超薄玻璃蓋片用有機溶劑清洗干凈，放在木質盒子里，用電容器紙隔開放置；(2)準備化學鋼化原料，該原料包括成分質量份數比硝酸鉀KNO3為98-100；保護劑0-2；催化劑0-0.5；(3)將含有硝酸鉀的化學鋼化原料放入交換室中，交換室加溫，化學鋼化原料在290-350℃熔融，并充分攪拌，混合均勻，將玻璃蓋片裝在特制的不銹鋼工架上，并將裝有玻璃蓋片的不銹鋼工架安裝在預熱室中，推至交換室上面，利用交換室的溫度進行預熱，同時將交換室升溫至350-390℃；(4)將裝在不銹鋼工架上的玻璃蓋片浸入熔融的化學鋼化原料中，進行10-30分鐘的玻璃蓋片與熔融的化學鋼化原料的離子交換處理；(5)將鋼化好的玻璃蓋片取出，進行常溫自然退火，冷卻后卸下工裝，經水、有機溶劑清洗，最后由檢驗員逐片檢驗，合格后打包，即為成品。
2.根據權利要求1所述的衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是所述 的矩形超大超薄玻璃蓋片的矩形每個邊長為60-120mm，其厚度為0. 05-0. 15mm。
3.根據權利要求1所述的衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是所述 的有機溶劑為無水乙醇和乙醚混合液。
4.根據權利要求1所述的衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是所述 的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN03100 ；
5.根據權利要求1所述的衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是所述 的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN0398-99 ；保護劑硅藻土 Si02l-2。
6.根據權利要求1所述的衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，其特征是 所述的化學鋼化原料包括以下質量份數比的成分硝酸鉀KN0398-99;保護劑硅藻土 Si02l. 6-1. 8 ；催化劑氫氧化鉀 K0H 0. 2-0. 4。
全文摘要
本發明提供一種衛星用高強度超大超薄玻璃蓋片的制備方法，包括玻璃蓋片清洗、準備化學鋼化原料、將鋼化原料放入交換室加溫并預熱、玻璃蓋片浸入熔融的化學鋼化原料中離子交換處理等步驟。工藝簡單，節省能源，鋼化玻璃蓋片強度大大提高，透光率和尺寸精度保持完好，鋼化玻璃蓋片強度的增加，提高了其抗空間粒子轟擊的能力，延長了其使用壽命。
文檔編號C03B27/00GK101798170SQ201010146738
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者盧勇 申請人:秦皇島星箭特種玻璃有限公司