一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，具體地說是一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法。本發(fā)明提出了一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法。本方法通過對(duì)化學(xué)強(qiáng)化過程中升降溫速率和保溫溫度進(jìn)行周期性控制，達(dá)到改變化學(xué)強(qiáng)化玻璃內(nèi)部鉀離子濃度分布和玻璃表面應(yīng)力分布的目的，從而實(shí)現(xiàn)玻璃強(qiáng)度分散性的降低。采用這種方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃不僅強(qiáng)度大大提高（約為退火玻璃的8-10倍），而且強(qiáng)度分散性大大降低（韋伯模數(shù)是普通化學(xué)強(qiáng)化玻璃的2倍）。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易操作，工藝重復(fù)性好，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，具體地說是一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)強(qiáng)化玻璃是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，它是用化學(xué)的方式在玻璃表面上進(jìn)行離子交換使玻璃表面上形成一個(gè)壓應(yīng)力層。玻璃在進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化之后其強(qiáng)度大幅度提高。化學(xué)強(qiáng)化玻璃的抗彎強(qiáng)度約為退火玻璃6-10倍。但是，由于強(qiáng)化過程的影響因素較多，加上玻璃本身的缺陷比較隨機(jī)，導(dǎo)致化學(xué)強(qiáng)化玻璃的強(qiáng)度分散性較大，這不利于化學(xué)強(qiáng)化玻璃在一些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性大的問題，科研工作者采取了一些措施，例如專利CN1369449A采用了綜合強(qiáng)化方法，不僅大幅度提高了玻璃的強(qiáng)度，而且降低了強(qiáng)度分散性，但是這種方法需要的工藝步驟較多，其強(qiáng)度分散性受施工人員的工藝穩(wěn)定性影響較大，而且專利中應(yīng)用的氫氟酸等對(duì)人體和環(huán)境等會(huì)造成一定的污染。最近，Green等人發(fā)明了工程應(yīng)力分布玻璃，也能夠降低玻璃的強(qiáng)度分散性，但是工程應(yīng)力分布玻璃的強(qiáng)度分散性提高是以犧牲強(qiáng)度為代價(jià)的(V.M.Svaglo, L.Larentis1D.J.Green, J.Am.Ceram.Soc.84(9) (2001) 1827-1831.)。到目前為止，還沒有一種既能大幅度提高玻璃強(qiáng)度又能使其強(qiáng)度分散性很小的簡(jiǎn)單、有效的化學(xué)強(qiáng)化方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提出一種操作簡(jiǎn)單、既能大幅度提高玻璃強(qiáng)度又能使其強(qiáng)度分散性很小的通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，
[0005](I)將用來進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的熔`鹽加熱至目標(biāo)溫度T1，并保溫24小時(shí)，，熔鹽成分為硝酸鉀或硝酸鉀與硝酸銫、硝酸鈉的混合物，其中硝酸鉀:硝酸鉀與硝酸銫:硝酸鈉的質(zhì)量比為 94%:4%:2%，目標(biāo)溫度 T1 為 390-490 0C ；
[0006](2)將玻璃加熱至目標(biāo)溫度T，保溫1-3小時(shí)，玻璃預(yù)熱的目標(biāo)溫度T為350-400 0C ；
[0007](3)待玻璃在目標(biāo)溫度T保溫結(jié)束后，將玻璃放入熔鹽中進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化；
[0008](4)化學(xué)強(qiáng)化的溫度程序采用周期性溫度調(diào)制方式控制，每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的調(diào)制溫度區(qū)間為T1-T2,每個(gè)調(diào)制周期分為四個(gè)階段，分別為升溫、保溫、降溫和保溫，升溫階段的升溫速率為tan α =1-10,升溫至目標(biāo)溫度T2，T2為400-500°C，保溫階段的保溫時(shí)間為t^l-50小時(shí)，降溫階段的降溫速率為tani3 =1-20，降溫至熔鹽目標(biāo)溫度T1 ;保溫階段的保溫時(shí)間為t2=l-50小時(shí)；(5)在一個(gè)調(diào)制周期完成后，測(cè)試化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性并計(jì)算其韋伯模數(shù)。若韋伯模數(shù)達(dá)到使用者要求的值，即可將玻璃取出；若韋伯模數(shù)未達(dá)到使用者要求的值，則進(jìn)入下一個(gè)調(diào)制周期。
[0009]所述的升溫階段的升溫目標(biāo)溫度T2 >降溫階段降溫目標(biāo)溫度T1。[0010]所述降溫階段的降溫速率tan β≥升溫階段的升溫速率tan α。
[0011]所述調(diào)制周期大于等于I且小于等于10。
[0012]所述玻璃為鈉鈣硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃或硼硅酸玻璃。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:提出了一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法。本方法通過對(duì)化學(xué)強(qiáng)化過程中升降溫速率和保溫溫度進(jìn)行周期性控制，達(dá)到改變化學(xué)強(qiáng)化玻璃內(nèi)部鉀離子濃度分布和玻璃表面應(yīng)力分布的目的，從而實(shí)現(xiàn)玻璃強(qiáng)度分散性的降低。采用這種方法制造的化學(xué)強(qiáng)化玻璃不僅強(qiáng)度大大提高(約為退火玻璃的8-10倍)，而且強(qiáng)度分散性大大降低(韋伯模數(shù)是普通化學(xué)強(qiáng)化玻璃的2倍)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易操作，工藝重復(fù)性好，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1化學(xué)強(qiáng)化過程周期性溫度調(diào)制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]所述的一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，包括以下步驟:(I)將用來進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的熔鹽加熱至目標(biāo)溫度T1, T1為390-490°C ;并保溫24小時(shí)。(2)將玻璃加熱至目標(biāo)溫度T，T為350-400°C，保溫1-3小時(shí)。(3)待玻璃在目標(biāo)溫度T保溫結(jié)束后，將玻璃放入熔鹽中進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。(4)化學(xué)強(qiáng)化的溫度程序采用周期性溫度調(diào)制方式控制，調(diào)制溫度區(qū)間為T1-T2，每個(gè)調(diào)制周期分為四個(gè)階段，分別為升溫、保溫、降溫和保溫。
(5)每一個(gè)調(diào)制周期中，升溫 階段的升溫速率為tana，tan α =1_10，升溫至目標(biāo)溫度T2，T2為400-500°C，保溫階段的保溫時(shí)間為t1; h為1-50小時(shí)，降溫階段的降溫速率為tani3，tan β =1-20，降溫至熔鹽目標(biāo)溫度T1 ;保溫4階段的保溫時(shí)間為t2，t2為1-50小時(shí)。(6)在一個(gè)調(diào)制周期完成后，測(cè)試化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性并計(jì)算其韋伯模數(shù)。若韋伯模數(shù)達(dá)到使用者要求的值，即可將玻璃取出；若韋伯模數(shù)未達(dá)到使用者要求的值，則進(jìn)入下一個(gè)調(diào)制周期。
[0016]實(shí)施例一
[0017]100X 100 X 4mm浮法玻璃樣品，成分如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，其特征是， (1)將用來進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的熔鹽加熱至目標(biāo)溫度T1，并保溫24小時(shí)，熔鹽成分為硝酸鉀或硝酸鉀與硝酸銫、硝酸鈉的混合物，其中硝酸鉀:硝酸鉀與硝酸銫:硝酸鈉的質(zhì)量比為94%:4%:2%，目標(biāo)溫度 T1 為 390-490 0C ； (2)將玻璃加熱至目標(biāo)溫度T，保溫1-3小時(shí)，玻璃預(yù)熱的目標(biāo)溫度為350-400°C； (3)待玻璃在目標(biāo)溫度T保溫結(jié)束后，將玻璃放入熔鹽中進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化； (4)化學(xué)強(qiáng)化的溫度程序采用周期性溫度調(diào)制方式控制，每個(gè)調(diào)制周期內(nèi)的調(diào)制溫度區(qū)間為T1-T2,每個(gè)調(diào)制周期分為四個(gè)階段，分別為升溫、保溫、降溫和保溫，升溫階段的升溫速率為tana =1-10，升溫至目標(biāo)溫度T2，T2為400-500°C，保溫階段的保溫時(shí)間為&=1_50小時(shí)，降溫階段的降溫速率為tani3 =1-20，降溫至熔鹽目標(biāo)溫度T1，保溫階段的保溫時(shí)間為V1-50小時(shí)；(5)在一個(gè)調(diào)制周期完成后，測(cè)試化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性并計(jì)算其韋伯模數(shù)，若韋伯模數(shù)達(dá)到使用者要求的值，即可將玻璃取出；若韋伯模數(shù)未達(dá)到使用者要求的值，則進(jìn)入下一個(gè)調(diào)制周期。
2.如權(quán)利要求1所述的一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，其特征在于，所述的升溫階段的升溫目標(biāo)溫度T2 >降溫階段降溫目標(biāo)溫度t1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，其特征在于:所述降溫階段的降溫速率tan β≤升溫階段的升溫速率tan α。
4.如權(quán)利要求1所述的一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，其特征在于:所述調(diào)制周期大于等于1且小于等于10。
5.如權(quán)利要求1所述的一種通過溫度調(diào)制降低化學(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)度分散性的方法，其特征在于:所述玻璃為鈉鈣硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃或硼硅酸玻璃。
【文檔編號(hào)】C03B27/03GK103588388SQ201310540928
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】顏悅, 姜良寶, 李曉宇, 郭新濤, 厲蕾 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院