一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法技术

一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，属于玻璃强化处理技术领域，本发明专利技术打破传统的在固定温度保温一定时间的离子增强模式，采用可变温度制度的离子增强技术，有效控制各温度点的时间，高温情况下获得较高的离子交换深度，低温下获得较高的表面压应力。通过逐级离子交换，玻璃在不超过4h的时间内，即达到了传统离子交换技术10h的压应力值及应力层深度，本发明专利技术大大缩短了钠钙硅玻璃的离子增强时间，提高了生产效率，降低了成本，节约了能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玻璃强化处理
，涉及到一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法。
技术介绍
随着智能手机、平板电脑等电子产品的普及，盖板玻璃的需求越来越多。目前盖板玻璃主要有铝硅酸盐盖板玻璃和钠钙硅盖板玻璃两种。铝硅酸盐盖板玻璃由于高昂的生产成本，主要应用于高端电子产品。对于大部分的电子产品来说，钠钙硅盖板玻璃完全能够满足需要。钠钙硅盖板玻璃是指钠钙硅玻璃原片经过离子增强后的一种高强度玻璃，其增强过程为钠钙硅玻璃原片放入到特定温度的混合熔盐中保温数小时进行离子交换，通过大离子的挤压效应获得较高的机械强度和离子交换深度。该技术主要特点如下：(1)离子交换时间长，一般是十几个小时，甚至几天以上；(2)温度范围介于420～480℃之间，过高温度应力松弛，过低温度增强效果差；(3)离子交换温度都是采用固定温度。从上述特点可以看出，钠钙硅玻璃过长的离子交换时间，势必导致熔盐的浪费和玻璃成本的增加。CN102917992A公开了一种可变温度/连续离子交换方法，是将玻璃或玻璃陶瓷制品浸泡在离子交换浴中，所述离子交换浴具有分别被加热到第一温度和第二温度的第一端和第二端。所述第一温度和第二温度可彼此相同或不同，在温度不同的情况下横穿离子交换浴或者沿着离子交换浴产生
温度梯度。在所述离子交换浴也可以连续处理多件制品。CN102917992A公开的可变温度/连续离子交换方法主要有以下问题：(1)离子交换浴中熔盐采用单一熔盐，而不同温度下，离子交换采用不同熔盐会有更好的效果；(2)玻璃或玻璃陶瓷制品在离子交换浴中是移动的，移动的过程势必会造成熔盐液的来回流动，所设计的离子交换浴的温度制度就被破坏，离子交换就很难达到预期效果；(3)离子交换浴的温度梯度是通过加热两端温度来实现的，但要达到较大的梯度效果，必须保证足够长的熔盐池；(4)通过加热两端温度很难保证离子交换浴上下层温度的一致性。到目前为止，还没有一种工艺简单、节约熔盐的快速增强钠钙硅玻璃的生产工艺。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的缺陷，设计了一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，大大缩短了钠钙硅玻璃的离子增强时间，提高了生产效率，降低了成本，节约了能源。本专利技术所采取的具体技术方案是：一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，关键在于：所述的方法包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，从钢化炉的进口端至出口端设置熔盐池组，熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐、或KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度为560～420℃且由进口端向出口端依次降低；b、将钠钙硅玻璃原片从进口端送入钢化炉内，然后逐级在每个熔盐池中进行离子交换，最后从钢化炉的出口端取出；c、将从钢化炉取出来的钠钙硅玻璃原片送入降温炉内，降到室温，得到离子增强后的钠钙硅玻璃成品。步骤a中熔盐池的数量为2～10个。优选地，所述的熔盐池的数量为8个。步骤a中所述的熔盐池组以温度440℃为分界点划分为前、后两个小组，前小组的各个熔盐池内均为KNO3熔盐，后小组的各个熔盐池内为KNO3与NaNO3的混合熔盐。步骤a中熔盐池内的温度由进口端向出口端呈线性降低。步骤b中钠钙硅玻璃原片在每个熔盐池内进行离子交换的时间由进口端向出口端在40s～110min范围内递增，且在所有熔盐池内进行离子交换的时间≤4h。步骤c中钠钙硅玻璃成品的压应力大于等于570MPa，应力层厚度大于等于27μm。本专利技术的有益效果是：在不超过4h的时间内，即达到了传统离子交换技术10h的压应力值及应力层深度，本专利技术大大缩短了钠钙硅玻璃的离子增强时间，提高了生产效率，降低了成本，节约了能源。钠钙硅玻璃离子增强的目的就是获得较高的压应力和较深的应力层深度。为了获得此效果，主要通过控制熔盐种类、熔盐温度和保温时间来获得，现在对三个因素逐一分析：(1)本专利技术所述内容采用KNO3熔盐或KNO3与NaNO3混合熔盐，并在不同的温度下进行熔解，以期玻璃表面形成复合应力层；(2)熔盐温度对玻璃压应力和应力层深度来说，是一个相悖的过程：当温度较高时，Na+与K+都比较活跃，在很短的时间内，就能获得较
深的离子交换深度，但温度较高时，玻璃表面易发生应力松弛，玻璃机械强度急剧下降，当温度较低时，玻璃表面不易发生应力松弛，但Na+与K+交换速度较慢；(3)保温时间对玻璃压应力和应力层深度有重要影响，随着时间的延长，压应力和应力层深度都相应增加。钠钙硅玻璃由于玻璃组分的原因，很难在合适的温度下和较短的时间内获得理想的压应力和应力层深度，只能通过增加离子交换时间保证效果。本专利技术打破传统的在固定温度保温一定时间的离子增强模式，采用可变温度制度的离子增强技术，有效控制各温度点的时间，高温情况下获得较高的离子交换深度，低温下获得较高的表面压应力。通过逐级离子交换，玻璃在较短时间内就获得了较高的压应力和应力层深度。本专利技术采用多种熔盐复合增强技术，钠钙硅玻璃由于熔盐的不同，会在玻璃表面形成复合压应力层。玻璃在破坏时，克服了第一层应力，还必须克服第二层应力。换句话说，多种熔盐复合增强技术提高了玻璃的压应力值。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作详细说明：实施例1、一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，在钢化炉内由进口端向出口端依次设置八个熔盐池，前七个熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐，最后一个熔盐池内是KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度从进口端到出口端分别为560℃、540℃、520℃、500℃、480℃、460℃、440℃和420℃；b、将钠钙硅玻璃原片从进口端送入钢化炉内，然后逐级在每个熔盐池
中进行离子交换，离子交换时间从进口端到出口端分别为1min、2min、4min、10min、17min、36min、60min和110min，最后从钢化炉的出口端取出；c、将从钢化炉取出来的钠钙硅玻璃原片送入降温炉内，降到室温，得到离子增强后的钠钙硅玻璃，然后切割制样，进行相关的性能测试。实施例2、一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，在钢化炉内由进口端向出口端依次设置八个熔盐池，前七个熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐，最后一个熔盐池内是KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度从进口端到出口端分别为560℃、540℃、520℃、500℃、480℃、460℃、440℃和420℃；b、将钠钙硅玻璃原片从进口端送入钢化炉内，然后逐级在每个熔盐池中进行离子交换，离子交换时间从进口端到出口端分别为2min、4min、8min、14min、22min、34min、56min和100min，最后从钢化炉的出口端取出；c、将从钢化炉取出来的钠钙硅玻璃原片送入降温炉内，降到室温，得到离子增强后的钠钙硅玻璃，然后切割制样，进行相关的性能测试。实施例3、一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，在钢化炉内由进口端向出口端依次设置八个熔盐池，前七个熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐，最后一个熔盐池内是KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度从进口端到出口端分别为560℃、540℃、520℃、500℃、480℃、460℃、440℃和420℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，从钢化炉的进口端至出口端设置熔盐池组，熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐、或KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度为560～420℃且由进口端向出口端依次降低；b、将钠钙硅玻璃原片从进口端送入钢化炉内，然后逐级在每个熔盐池中进行离子交换，最后从钢化炉的出口端取出；c、将从钢化炉取出来的钠钙硅玻璃原片送入降温炉内，降到室温，得到离子增强后的钠钙硅玻璃成品。

【技术特征摘要】
1.一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：a、备料：准备钠钙硅玻璃原片，从钢化炉的进口端至出口端设置熔盐池组，熔盐池内的熔盐为KNO3熔盐、或KNO3与NaNO3的混合熔盐，熔盐池内的温度为560～420℃且由进口端向出口端依次降低；b、将钠钙硅玻璃原片从进口端送入钢化炉内，然后逐级在每个熔盐池中进行离子交换，最后从钢化炉的出口端取出；c、将从钢化炉取出来的钠钙硅玻璃原片送入降温炉内，降到室温，得到离子增强后的钠钙硅玻璃成品。2.根据权利要求1所述的一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，其特征在于：步骤a中熔盐池的数量为2～10个。3.根据权利要求2所述的一种适合钠钙硅玻璃的快速离子增强方法，其特征在于：所述的熔盐池的数量为8个。4.根据权利要求1所述的一种适合钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁坚，程金树，郭振强，苏驰，郑伟宏，
申请(专利权)人：河北省沙河玻璃技术研究院，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13