化學鋼化添加劑及使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法
【專利摘要】本發明提供了一種化學鋼化添加劑及使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，所述化學鋼化添加劑包括組分及各組分重量份含量如下：硅酸鈉15-25份，二氧化硅52-68份，三氧化二鋁15-25份，硅酸鉀23-36份，氫氧化鋁62-78份。所述使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法通過將化學鋼化添加劑分兩次添加到硝酸鉀熔融液中，引入鈉離子、鉀離子、鋁元素、硅氧鍵并通過氫氧根離子進一步除雜，從而提高產品表面離子交換濃度和交換深度，進而增強化學鋼化效果，顯著提高產品的耐沖擊力性能。
【專利說明】化學鋼化添加劑及使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學鋼化產品制造領域，特別涉及一種化學鋼化添加劑及使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法。
【背景技術】
[0002]化學鋼化法通過化學方法改變玻璃表面組分，增加表面層壓應力，以增加玻璃的機械強度和熱穩定性。該方法由于是通過離子交換使玻璃增強，所以又稱為離子交換增強法，其鋼化原理是根據離子擴散的機理來改變玻璃的表面組成，即在一定溫度條件下把玻璃浸入到高溫熔鹽中，玻璃中的堿金屬離子與熔鹽中的堿金屬離子因擴散而發生相互交換，產生“擠塞”現象，使玻璃表面產生壓縮應力，從而提高玻璃的強度。化學增強玻璃強度與物理增強玻璃強度接近，熱穩定性好，處理溫度低，產品不易變形，且其產品不受厚度和幾何形狀的限制，使用設備簡單，產品容易實現。目前用于手機、相機和游戲機等設備的平板顯示器基本都采用化學鋼化法 。
[0003]化學鋼化工藝分為低溫型離子交換和高溫型離子交換，薄板玻璃增強基本都采用低溫型離子交換。低溫型離子交換又分為浸潰法、噴吹法和多步法。浸潰法是最常用的方法，其鋼化后的性能與玻璃成分、交換工藝、玻璃的表面質量和熔鹽的配方等因素有關。
[0004]實驗證明，使用硝酸鉀熔融液進行化學鋼化時，在其他工藝和參數相同的情況下，使用的硝酸鉀純度越高其化學鋼化的增強效果越好，因此常選用純度> 99.7%的硝酸鉀，例如選用比利時海法硝酸鉀，從而提供鋼化產品更好的鋼化效果。使用高純度硝酸鉀進行化學鋼化的鋼化玻璃的耐沖擊力性能為130g/50cm以上，7in以下產品翹曲度在0.25以下，7in以上產品翹曲度在0.5以下。然，隨著產品的更新換代，對鋼化產品的耐沖擊力性能要求進一步提升，有必要提供一種手段進一步改善使用高純度硝酸鉀的化學鋼化效果。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種助劑用于高純度硝酸鉀的化學鋼化過程中，進一步改善化學鋼化效果，并給出使用該種助劑進行化學鋼化的方法。
[0006]為實現上述目的，本發明提供一種化學鋼化添加劑，包括組分及各組分重量份含量如下:
[0007]硅酸鈉15-25份，
[0008]二氧化硅 52-68 份，
[0009]三氧化二鋁15-25份，
[0010]硅酸鉀23-36份，
[0011]氫氧化鋁62-78份。
[0012]優選的，所述化學鋼化添加劑組分及各組分重量份含量如下:
[0013]硅酸鈉20份，[0014]二氧化硅60份，
[0015]三氧化二鋁20份，
[0016]硅酸鉀30份，
[0017]氫氧化鋁70份。
[0018]本發明還提供一種使用上述的化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，包括:
[0019]步驟1，提供純度≥99.7%的硝酸鉀及化學鋼化添加劑；
[0020]步驟2，將硝酸鉀加入到鋼化爐中，打開加溫開關，并設置溫度為380°C，硝酸鉀吸熱融化后，使用鋼釬攪拌l_2min ；
[0021]步驟3，將化學鋼化添加劑分兩次加入到硝酸鉀熔融液中，第一次加入硅酸鈉、二氧化硅及三氧化二鋁，第一次加入后每15min攪拌一次，半小時后進行第二次加入，第二次加入硅酸鉀、氫氧化鋁，第二次加入后每15min攪拌一次，持續8次后，靜待硝酸鉀熔融液澄清；
[0022]步驟4，提供待鋼化的產品，將待鋼化產品置于鋼化爐中，并保證硝酸鉀熔融液液面高于待鋼化的產品，反應一段時間后，完成對產品的化學鋼化。
[0023]優選的，所述硝酸鉀與化學鋼化添加劑的用量重量比例為，硝酸鉀:化學鋼化添加劑=100: 0.5-2。
[0024]優選的，所述步驟2中，在硝酸鉀吸熱融化過程中，需要每隔40_80min打開爐蓋l-3min,排放鹽蒸汽并用鋼釬插拌l_2min,同時觀察硝酸鉀熔融液液面,液面下沉時及時補充硝酸鉀，保證液面離鋼化爐的內膛口約4-5cm距離。
[0025]優選的，所述化學鋼化添加劑各組分重量份含量如下:硅酸鈉20份，二氧化硅60份，三氧化二鋁20份，硅酸鉀30份，氫氧化鋁70份。
[0026]優選的，所述硝酸鉀與化學鋼化添加劑的用量重量比例為，硝酸鉀:化學鋼化添加劑=100: I。
[0027]優選的，所述步驟4中，硝酸鉀熔融液液面低于待鋼化的產品時，通過添加硝酸鉀進行補充，以保證硝酸鉀熔融液液面高于待鋼化的產品。
[0028]優選的，所述步驟4中提供的待鋼化的產品在置于鋼化爐前需要進行預熱，預熱在預熱爐中進行，預熱溫度為350-360°C。
[0029]本發明的有益效果:本發明針對高純度硝酸鉀特性進行設計的化學鋼化添加劑，在硝酸鉀熔融液中引入鈉離子、鉀離子、鋁元素、硅氧鍵并通過氫氧根離子進一步除雜，從而提高產品表面離子交換濃度和交換深度，進而增強化學鋼化效果，顯著提高產品的耐沖擊力性能。
[0030]為了能更進一步了解本發明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面結合附圖，通過對本發明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發明的技術方案及其它有益效果顯而易見。
[0032]附圖中，
[0033]圖1為發明使用化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法的流程圖。【具體實施方式】
[0034]為更進一步闡述本發明所采取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。
[0035]以下將結合附圖對本發明做進一步的說明，但不應以此來限制本發明的保護范圍。
[0036]本發明提供一種化學鋼化添加劑，其包括組分及各組分重量份含量如下:
[0037]硅酸鈉15-25份，
[0038]二氧化硅 52-68 份， [0039]三氧化二鋁15-25份，
[0040]硅酸鉀23-36份，
[0041]氫氧化鋁62-78份。
[0042]該化學鋼化添加劑針對高純度的硝酸鉀(純度> 99.7% )進行設計，在化學鋼化過程中，其可以提供，從而提升鋼化效果，使得鋼化產品的耐沖擊力性能有較大的提升。
[0043]在本實施例中，該化學鋼化添加劑包括組分及各組分重量份含量優選如下:娃酸鈉20份，二氧化硅60份，三氧化二鋁20份，硅酸鉀30份，氫氧化鋁70份。
[0044]請參閱圖1，為本發明使用所述化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法的流程圖，使用上述化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，包括:
[0045]步驟1，提供高純度的硝酸鉀及化學鋼化添加劑。
[0046]硝酸鉀與化學鋼化添加劑的用量重量比例為，硝酸鉀:化學鋼化添加劑=100: 0.5-2。在本實施例中，化學鋼化添加劑各組分重量份含量優選如下:硅酸鈉20份，二氧化硅60份，三氧化二鋁20份，硅酸鉀30份，氫氧化鋁70份，按照IOOkg硝酸鉀對應Ikg化學鋼化添加劑比例使用。
[0047]由于實驗證明，使用的硝酸鉀純度越高，其化學鋼化的增強效果越好，因此本發明選用純度> 99.7%的硝酸鉀，例如選用比利時海法硝酸鉀，從而提供鋼化產品更好的鋼化效果。
[0048]為了節約爐腔體積，加速融化速度，減少不必要的熱量傳導，一般要求硝酸鉀的直徑在5cm之下，若原料硝酸鉀尺寸過大則可以在使用前進行破碎處理。
[0049]步驟2，將硝酸鉀加入到鋼化爐中，打開加溫開關，并設置溫度為380°C，硝酸鉀吸熱融化后，使用鋼釬攪拌l_2min。
[0050]在硝酸鉀吸熱融化過程中，需要每隔一段時間打開爐蓋l_3min，排放鹽蒸汽并用鋼釬插拌l_2min，防止爐內硝酸鉀懸空，并觀察硝酸鉀熔融液液面，液面下沉時需要及時補充，保證液面離鋼化爐的內膛口約4-5cm距離。一般每隔40-80min進行一次開爐操作，優選 60min 一次。
[0051]步驟3，將化學鋼化添加劑分兩次加入到硝酸鉀熔融液中，第一次加入硅酸鈉、二氧化硅及三氧化二鋁，第一次加入后每15min攪拌一次，半小時后進行第二次加入，第二次加入硅酸鉀、氫氧化鋁，第二次加入后每15min攪拌一次，持續8次后，靜待硝酸鉀熔融液澄清。
[0052]通過分次加入，引入鈉離子、鉀離子從而增加產品表面離子交換濃度，增加鋁元素、硅氧鍵增加產品表面間隙從而增加離子交換深度并通過氫氧根離子進一步除雜，最終提升化學鋼化效果。
[0053]步驟4，提供待鋼化的產品，將待鋼化產品置于鋼化爐中，并保證硝酸鉀熔融液液面高于待鋼化的產品，反應一段時間后，完成對產品的化學鋼化。
[0054]若硝酸鉀液面較低，則可以通過添加高純度的硝酸鉀進行補充，反應時間需要根據產品的特性(例如大小、厚度等)進行合理選擇，與未加化學鋼化添加劑的選取標準一致。
[0055]步驟4中提供的待鋼化的產品在置于鋼化爐前需要進行預熱，預熱可以在預熱爐中進行，一般設置預熱溫度為350-360°C，待鋼化的產品預熱一段時間達到預熱溫度后，方可轉入鋼化爐，進行后續操作。轉爐的操作必須要迅速，避免由于溫度降低而影響鋼化效果。
[0056]待鋼化的產品的預熱、轉爐、強化操作需要借助金屬載物籃進行，金屬載物籃由SUS304或316材料制備。
[0057]完成化學鋼化的產品，還需要進行后處理，如退火、冷卻、清洗等，按常規操作即可，此處不做贅述。
[0058]具體生產過程中的加工工藝和鋼化參數，可以按照行業公知標準進行合理選擇，并不會因為添加了化學鋼化添加劑而帶來改變。
[0059]然，以同樣加工工藝和鋼化參數加工，使用了化學鋼化添加劑進行化學鋼化的產品與未使用化學鋼化添加劑進行化學鋼化的產品相比，各方面性能均有所提升，其中耐沖擊力性能有了較大的提升。以鋼化玻璃為例，按照鋼化玻璃標準GB15763.2-2005的相關記載和規定進行測試，未使用化學鋼化添加劑進行化學鋼化的鋼化玻璃的耐沖擊力性能為130g/50cm以上，而使用了化學鋼化添加劑進行化學鋼化的鋼化玻璃的耐沖擊力性能達到130g/55-60cm以上,耐沖擊力性能有顯著的提升。
[0060]本發明化學鋼化添加劑及使用該化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，針對高純度硝酸鉀特性進行設計的化學鋼化添加劑，化學鋼化時在硝酸鉀熔融液中引入鈉離子、鉀離子、鋁元素、硅氧鍵并通過氫氧根離子進一步除雜，從而提高產品表面離子交換濃度和交換深度，進而增強化學鋼化效果，顯著提高產品的耐沖擊力性能。
[0061]以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本發明權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種化學鋼化添加劑，其特征在于，包括組分及各組分重量份含量如下: 娃酸鈉15-25份， 二氧化硅52-68份， 三氧化二鋁15-25份， 娃酸鉀23-36份， 氫氧化招62-78份。
2.根據權利要求1所述的化學鋼化添加劑，其特征在于，包括組分及各組分重量份含量如下: 硅酸鈉20份， 二氧化硅60份， 三氧化二鋁20份， 硅酸鉀30份， 氫氧化招70份。
3.一種使用如權利要求1所述的化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，其特征在于，包括: 步驟1，提供純度> 99.7%的硝酸鉀及化學鋼化添加劑； 步驟2，將硝酸鉀加入到鋼化爐中，打開加溫開關，并設置溫度為380°C，硝酸鉀吸熱融化后，使用鋼釬攪拌l_2min;步驟3，將化學鋼化添加劑分兩次加入到硝酸鉀熔融液中，第一次加入硅酸鈉、二氧化硅及三氧化二鋁，第一次加入后每15min攪拌一次，半小時后進行第二次加入，第二次加入硅酸鉀、氫氧化鋁，第二次加入后每15min攪拌一次，持續8次后，靜待硝酸鉀熔融液澄清；步驟4，提供待鋼化的產品，將待鋼化產品置于鋼化爐中，并保證硝酸鉀熔融液液面高于待鋼化的產品，反應一段時間后，完成對產品的化學鋼化。
4.根據權利要求3所述的進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述硝酸鉀與化學鋼化添加劑的用量重量比例為，硝酸鉀:化學鋼化添加劑=100: 0.5-2。
5.根據權利要求3所述的進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述步驟2中，在硝酸鉀吸熱融化過程中，需要每隔40-80min打開爐蓋l_3min，排放鹽蒸汽并用鋼釬插拌l_2min，同時觀察硝酸鉀熔融液液面，液面下沉時及時補充硝酸鉀，保證液面離鋼化爐的內膛口約4-5cm距離。
6.根據權利要求3所述的使用化學鋼化添加劑進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述化學鋼化添加劑各組分重量份含量如下:硅酸鈉20份，二氧化硅60份，三氧化二鋁20份，硅酸鉀30份，氫氧化鋁70份。
7.根據權利要求4所述的進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述硝酸鉀與化學鋼化添加劑的用量重量比例為，硝酸鉀:化學鋼化添加劑=100: I。
8.根據權利要求3所述的進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述步驟4中，硝酸鉀熔融液液面低于待鋼化的產品時，通過添加硝酸鉀進行補充，以保證硝酸鉀熔融液液面高于待鋼化的產品。
9.根據權利要求3所述的進行化學鋼化的方法，其特征在于，所述步驟4中提供的待鋼化的 產品在置于鋼化爐前需要進行預熱，預熱在預熱爐中進行，預熱溫度為350-360°C。
【文檔編號】C03B27/03GK103922576SQ201410155315
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】張殿駿 申請人:深圳市金怡凱科技有限公司