本發明涉及一種用于玻璃低溫離子交換的熔鹽配方，具體涉及一種中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學強化用熔鹽及使用其進行化學鋼化增強的方法。
背景技術：
近年來移動電子設備的普及使顯示屏得以廣泛使用。顯示屏的輕薄化發展對用于顯示屏的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃提出了厚度薄，強度高等要求。目前，國內蓋板玻璃及保護玻璃市場被美國康寧，日本旭硝子、電氣硝子，德國肖特等國外企業壟斷。對于國產中鋁與高鋁玻璃，開發適合國產中鋁以及高鋁玻璃的化學強化熔鹽，對于提升國產玻璃化學強化后的效果、實現產品的廣泛應用具有重要的意義。
目前針對熔鹽配方的研究有很多，cn101328026公開了一種添加劑配方，包括al2o3、k2so4、kcl、k2cro4及koh按一定比例組成可較好的兼顧玻璃的抗沖擊性與、切割性、翹曲度等性能，但含有毒性大的k2cro4。cn101921054公開了一種含al2o3、kcl、k2co3及koh的熔鹽配方，但該配方主要用于普通硅酸鹽系統，且在該配方范圍內可能對國產中鋁及高鋁玻璃表面產生腐蝕。cn103922576公開了一種含na2sio3、sio2、al2o3、k2co3及al(oh)3的添加劑配方，但所使用的添加劑種類多，用量大，鋼化時間長，成本高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種能顯著縮短鋼化時間，提高表面應力，還可用于顯示屏用玻璃的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學強化用熔鹽及使用其進行化學鋼化增強的方法。
本發明為解決上述技術問題提供的技術方案為：
一種中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學強化用熔鹽，所述熔鹽組成包括kno3、koh、kcl以及k2co3，所述熔鹽中koh與k2co3的質量比為0.05～0.4，kcl與k2co3的質量比為0.075～1.0，kno3與k2co3的質量之比為100:1.0～4.0。
上述方案中，所述熔鹽中kcl、koh和k2co3，質量滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4，其中m(kcl)、m(koh)及m(k2co3)分別代表熔鹽中kcl、koh及k2co3的質量。
上述方案中，玻璃組成范圍為：sio2：62.0～75.0wt％；al2o3：4.0～20.0wt％；na2o：11.0～14.0wt％；mgo：3.0～10.0wt％；k2o：0～6.0wt％；zro2：0～2.0wt％；cao：0～8.0％；so3：0～1.0wt％，以及其它微量組成：0-1.0wt％，且上述玻璃各組分之和應為100wt％。
使用所述的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學強化用熔鹽進行化學鋼化增強的方法，包括以下步驟：
(1)將玻璃加工成預定尺寸，磨邊處理，然后清洗烘干；
(2)將玻璃進行預熱處理；
(3)將硝酸鉀加入鋼化爐中，加熱熔化并澄清；
(4)將koh、kcl及k2co3按所述比例配制，加入熔鹽中；
(5)將預熱后的玻璃放入制備好的熔鹽中進行化學強化；
(6)將離子交換后的玻璃在空氣中冷卻，然后清洗。
上述方案中，所述步驟(2)中的預熱溫度為360-400℃。
上述方案中，所述步驟(4)中的熔鹽溫度為400-450℃。
上述方案中，所述步驟(5)中的化學強化時間為4-5小時。
本發明采用kno3為主要熔鹽，koh、kcl以及k2co3作為輔助熔鹽，化學鋼化中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃。k2co3的使用可除去熔鹽及輔助熔鹽中的二價雜質離子。koh和kcl的配合使用，一方面通過koh與玻璃表面硅氧鍵發生反應拓寬離子交換通道，另一方面通過kcl的誘導作用誘導鈉離子快速從玻璃擴散出來，從而使離子交換速率提高。并且，如果koh和kcl的含量超過本發明所規定的范圍，一方面會對中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃表面產生腐蝕，另一方面會降低離子交換后玻璃表面產生的壓應力，因此要獲得良好的化學強化效果(即較高的表面壓應力與較大的應力層深度)，熔鹽中koh與kcl需要滿足一定的配比關系。
本發明的有益效果為：本發明的熔鹽配方指出了適合中鋁與高鋁玻璃化學強化的配方組成范圍，使用該配方可以避免玻璃表面的腐蝕，保證化學強化后的玻璃具有較高的透過率；同時，使用本發明的配方還可以極大地提高化學強化后玻璃的表面應力與應力層深度；化學鋼化后，玻璃的表面應力可達850～970mpa，應力層深度為30～50μm。此外，該熔鹽配方還可以降低化學強化溫度，縮短化學強化時間，降低化學強化成本。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
玻璃基板為中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃，其組成范圍為：sio2：62.0～75.0wt％；al2o3：4.0～20.0wt％；na2o：11.0～14.0wt％；mgo：3.0～10.0wt％；k2o：0～6.0wt％；zro2：0～2.0wt％；cao：0～8.0％；so3：0～1.0wt％，以及其它微量組成：0-1.0wt％，且上述玻璃各組分之和應為100wt％。
實施例1
將上述玻璃原片切割磨邊，清洗后放入預熱爐內進行預熱處理，預熱溫度為380℃，隨爐升溫并保溫半小時，然后迅速轉移至熔融熔鹽中，熔鹽溫度為430℃，離子交換時間為4小時，交換完畢后取出自然冷卻，并用應力測試儀測試玻璃的應力及應力層深度值。
熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及1重量份k2co3。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.3，m(koh)/m(k2co3)＝0.4，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
實施例2
本實施例與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及2重量份k2co3，熔鹽溫度為430℃，交換時間4h。其中m(koh)/m(k2co3)＝0.4，m(kcl)/m(k2co3)＝0.15，m(koh)/m(k2co3)＝0.4，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
實施例3
本實施例與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及4重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時間5h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.075，m(koh)/m(k2co3)＝0.1，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
實施例4
本實施例與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100重量份kno3、0.2重量份koh、0.3重量份kcl及1重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時間5h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.3，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
實施例5
本實施例與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.7重量份kcl及2重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.35，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
實施例6
本實施例與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100重量份kno3、0.3重量份koh、0.8重量份kcl及4重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.075，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。
比較例1
與實施例1大致相同，與實施例1的不同之處在于：熔鹽只含有kno3。
比較例2
與實施例1大致相同，與實施例1的不同之處在于：
熔鹽組成為100份kno3、0.5份koh、2份kcl及1份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝2，m(koh)/m(k2co3)＝0.5。
各實施例的性能比較如附表1所示。
表1玻璃性能比較
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，本發明的具體實施方式并不僅局限于這些說明。對于本發明所屬領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。