一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐及其钢化工艺制造技术

本发明专利技术提供一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐，该熔盐包括主盐KNO3和一定比例混合的辅助盐Al2O3、K2CO3、KOH和CsNO3。本发明专利技术还提供了一种使用上述熔盐对超薄钠钙玻璃进行化学钢化的工艺，通过采用等离子清洗玻璃表面等工艺步骤，并控制反应温度、时间等工艺参数，实现对超薄钠钙玻璃的化学钢化增强。本发明专利技术能有效提升了超薄钠钙玻璃的力学强度，同时兼顾表面压应力和应力层深度，可以在获得介于620MPa～680MPa的表面应力值同时，使应力层深度稳定在15μm～16μm之间，使经过强化后的超薄钠钙玻璃能够满足汽车玻璃的强度要求。

Molten salt and tempering process for chemical tempering of ultra-thin soda lime glass

The present invention provides a molten salt for chemical tempering of ultra-thin soda-lime glass. The molten salt includes main salt KNO3 and auxiliary salts Al2O3, K2CO3, KOH and CSNO3 mixed in a certain proportion. The invention also provides a chemical toughening process for ultra-thin soda-lime glass by using the molten salt, and realizes the chemical toughening and strengthening of ultra-thin soda-lime glass by adopting the technological steps of plasma cleaning glass surface and controlling the technological parameters such as reaction temperature and time. The invention can effectively enhance the mechanical strength of ultra-thin soda-lime glass, simultaneously taking into account the surface compressive stress and the depth of stress layer, can obtain the value of surface stress between 620 MPa and 680 MPa, and stabilize the depth of stress layer between 15 and 16 micron, so that the ultra-thin soda-lime glass after strengthening can meet the strength requirements of automobile glass. Please.

【技术实现步骤摘要】
一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐及其钢化工艺
：本专利技术涉及玻璃化学钢化
，尤其涉及一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐及其钢化工艺。
技术介绍
：随着全球低碳的经济需求，汽车也开始朝着节能减排及提高舒适性方面发展，新能源汽车成为全世界汽车工业的“发展共识”，零排放零污染成为汽车行业的重要课题，在节能减排方面汽车玻璃也有所贡献，轻量化的汽车玻璃可以为车辆减重，减少日常耗用的能量。因此开发与新能源汽车配套，具备比普通汽车玻璃有更轻和更好光学效果的超薄汽车玻璃成为了世界研究领域的热点课题之一。由于汽车玻璃超薄化的同时也降低了汽车玻璃的力学强度，尤其使用厚度在1.1mm以下的超薄汽车玻璃必须进行强化处理才能满足应用在汽车上的强度要求。玻璃强化处理方法主要分为物理钢化和化学钢化，对于厚度在1.1mm以下的超薄汽车玻璃，物理钢化难度大、效果差，并且容易使玻璃翘曲变形，只能采用化学钢化技术来提升超薄汽车玻璃的力学强度。化学钢化的基本原理是：是将玻璃浸入KNO3之类的熔盐中，以K+离子来置换玻璃中的Na+离子、由于K+离子半径大于Na+离子半径，因而在玻璃表面产生一层(约10-50μm左右)压缩应力层。化学钢化所产生的表面压缩应力是由于注入交换离子所占有的空间同原来离子不同所引起，因此离子的交换速度直接影响钢化效果。玻璃浸入熔盐中的离子交换反应可按离子扩散问题来处理，其交换速度与离子种类、玻璃化学组成及温度等因素有关。对于玻璃化学组成，玻璃中铝含量对钢化效果影响最大：较高的铝含量有利于提高化学钢化玻璃的表面压应力(CS)、压应力层深度(DOL)以及弯曲强度等性能指标。然而制作汽车玻璃的原片玻璃基本是普通浮法钠钙玻璃，钠钙玻璃在广泛条件下具有多种优秀的性质，包括：例如具有较好的透明度和清晰度、较高的耐久性，翘曲度好等。但钠钙玻璃的铝含量低，化学钢化难度较大，表面压应力、压应力层深度以及弯曲强度等性能指标提升程度差。针对上述钠钙玻璃化学钢化效果差的问题，专利号为CN104556649A的中国专利技术专利公开了一种用于低碱低铝玻璃化学钢化的熔盐配方及其钢化工艺，其特征在于它主要成分包括硝酸钾、纳米三氧化二铝、纳米二氧化硅、碳酸钾，其中，纳米三氧化二铝的加入量为硝酸钾质量的0～1.0％、碳酸钾的加入量为硝酸钾质量的0.2～3％，纳米三氧化二铝与纳米二氧化硅的加入量不同时为0。采用上述配的熔盐及使用该熔盐的化学钢化工艺虽然能提高了钠钙玻璃的表面压应力和应力层深度，并缩短化学钢化所需的时间。但是当表面压应力值达到720MPa时，应力层深度就只有7.3μm，而当表面压应力值只有450MPa时，应力层深度达到了21.5μm，对于同一片玻璃的强化结果是表面压应力值越大，应力层深度越小，反之亦然，无法同时兼顾表面压应力和应力层深度，因此该专利技术对钠钙玻璃的强化效果依然无法使其达到汽车玻璃的强度要求。
技术实现思路
：本专利技术为了解决上述问题，提供了一种超薄钠钙玻璃的化学钢化工艺及熔盐，利用本专利技术能够有效提升超薄钠钙玻璃的力学强度，同时兼顾表面压应力和应力层深度，使其能够满足汽车玻璃的强度要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐，所述超薄钠钙玻璃的Al2O3含量低于0.3～1.5％，玻璃厚度为0.5～1.1mm，所述熔盐包括主盐和助剂，其特征在于，所述主盐为KNO3，以主盐组分为100份重量计，所述助剂由如下组分组成：KOH能够加速交换速度，OH-能够使玻璃表面部分硅氧网络断裂，为离子交换提供通道，有利于Na+的扩散；同时，由于OH-极性大，使得K+、CS+等离子容易被玻璃表面吸附，更利于K+和CS+进入到Na+的空位上，完成离子交换；Al2O3对微不溶物有较好的吸附性能，可消除杂质离子对离子交换的阻碍作用，促进K和Na离子交换；熔盐中Ca2+、Mg2+达到熔盐含量的0.01％以上时，会使玻璃的表面应力大幅下降，加入K2CO3能沉淀熔盐中离子半径比Na+更小的Ca2+、Mg2+等小半径杂质离子，从而防止小半径离子与Na+进行逆向交换。这样以来就能避免削弱玻璃表面挤压作用，减小应力下降的影响；同时，K2CO3在熔盐中可部分电解生成OH-，起到和KOH一样的加速交换作用；与Ca2+、Mg2+等小半径杂质离子会使玻璃表面应力的效果相反，CsNO3中的Cs+作为除了K+以外的大离子半径来源，其主要目的是为了增强玻璃表面挤压作用。在离子交换的过程中，少量Cs+离子会随着K+一起通过离子交换通道进入到玻璃表面，完成与Na+的交换；由于Cs+离子半径明显大于K+和Na+，从而能够达到增强挤压作用的效果，进一步提升玻璃的表面应力。本专利技术还提供一种使用熔盐对超薄钠钙玻璃进行化学钢化的工艺，包括以下步骤：(1)用清水清洗玻璃板，再将玻璃板放入到等离子清洗设备中清洁玻璃表面，将清洁后的玻璃板存放待用；(2)取KNO3做为主盐放入到熔盐槽内加热至熔融状态；(3)按下述配方配制助剂：以主盐组分为100份重量计，所述助剂由如下组分组成：(4)将配制好的助剂加入步骤(2)中的熔盐槽内与熔融状态的KNO3混合均匀后得到熔盐混合物；(5)将经步骤(1)处理获得的玻璃进行预热处理；(6)将经步骤(5)预热处理后的玻璃浸没到步骤(4)获得的熔盐混合物中，并将熔盐槽的温度设为410～500℃，保温4～15小时；(7)从熔盐槽中取出经步骤(6)处理的玻璃，在室温中缓慢冷却后，即可得到经过化学钢化增强的玻璃。其中，所述步骤(1)中的等离子清洗设备以3～10cm/s的速率对玻璃板表面进行等离子处理，处理的具体时间视玻璃规格而定。等离子清洗后的玻璃表面不仅更加洁净，同时提高玻璃表面活性，增强K+与玻璃表面吸附作用，以便于加速离子交换。其中，所述步骤(4)中混合均匀后得到的熔盐还需静置3～5小时。使熔盐中的添加剂和KNO3能够混合均匀。其中，所述步骤(4)中将助剂加入到步骤(3)的熔盐槽中之前，先将助剂的粒径研磨至1μm～5μm。微纳米级的粒径可显著提高添加剂的分散性，加快离子交换的速率。其中，所述步骤(5)中具体的预热处理方式是：将经步骤(1)处理的玻璃板以10～20℃/min的速率升温至310～360℃进行预热处理，保温15至30分钟。减小玻璃板与加热至钢化温度的熔盐之间的温差，防止玻璃板放入时因温差太大而爆裂。本专利技术由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：本专利技术能有效提升了超薄钠钙玻璃的力学强度，同时兼顾表面压应力和应力层深度，可以在获得介于620MPa～680MPa的表面应力值同时，使应力层深度稳定在15μm～16μm之间，使经过强化后的超薄钠钙玻璃能够满足汽车玻璃的强度要求。使得企业能够用铝含量低的普通钠钙玻璃来制作满足强度要求的超薄汽车玻璃产品，有利于超薄汽车玻璃产品的大规模生产和节约成本。具体实施方式：下面以一个实施例进行详细说明。使用上述的熔盐的化学钢化工艺，包括以下步骤：(1)取一块尺寸规格为100mm×100mm×0.8mm，Al2O3含量为0.5％的超薄钠钙玻璃作为样件玻璃，将玻璃先用清水清洗，然后在等离子清洗设备上设置清洗的时间为5s，再将玻璃放入等离子清洗设备中以3cm/s的速率对玻璃表面进行等离子清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐，所述超薄钠钙玻璃的Al2O3含量低于0.3％‑1.5％，玻璃厚度为0.5～1.1mm，所述熔盐包括主盐和助剂，其特征在于，所述主盐为KNO3，以主盐组分为100份重量计，所述助剂由如下组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐，所述超薄钠钙玻璃的Al2O3含量低于0.3％-1.5％，玻璃厚度为0.5～1.1mm，所述熔盐包括主盐和助剂，其特征在于，所述主盐为KNO3，以主盐组分为100份重量计，所述助剂由如下组分组成：2.一种使用熔盐对超薄钠钙玻璃进行化学钢化的工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)用清水清洗玻璃，再将玻璃放入到等离子清洗设备中清洁玻璃表面，将清洁后的玻璃存放待用；(2)取KNO3做为主盐放入到熔盐槽内加热至熔融状态；(3)按下述配方配制助剂：以主盐组分为100份重量计，所述助剂由如下组分组成：(4)将配制好的助剂加入步骤(2)中的熔盐槽内与熔融状态的KNO3混合均匀后得到熔盐混合物；(5)将经步骤(1)处理获得的玻璃进行预热处理；(6)将经步骤(5)预热处理后的玻璃浸没到步骤(4)获得的熔盐混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬亚斌，贾迎辉，康煌，柯城，
申请(专利权)人：福耀玻璃工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35