钢化玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种钢化玻璃及其制备方法，其制备方法包括：在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜，得到镀膜基片；将所述的镀膜基片进行第一表面处理后，进行物理钢化，得到钢化玻璃坯体；将所述的钢化玻璃坯体进行第二表面处理，得到钢化玻璃。本发明专利技术利用玻璃物理钢化过程中的高温加热促使氧化锆由非晶态转变为晶态，不仅获得了良好的力学性能而且更加节能环保。

Toughened glass and its preparation method

The present invention relates to a toughened glass and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: in the oxide film on glass substrate coated zirconia surface, obtain a coating substrate; coating substrate wherein the first surface treatment, physically tempered, has toughened glass blank; the glass blank the second surface treatment, get toughened glass. In the invention, high temperature heating in glass physical toughening promotes zirconia to transform from amorphous to crystalline state, not only obtaining good mechanical properties, but also more energy saving and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
钢化玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种玻璃制备领域，特别是涉及一种钢化玻璃及其制备方法。
技术介绍
钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，按照加工方法的不同可分为物理钢化法和化学钢化法。物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃，俗称热钢化玻璃。它是将普通平板玻璃在钢化炉中加热到接近玻璃的软化温度(600℃-700℃)时，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，这样在玻璃的内部产生张应力而外表面产生压应力，玻璃的抗弯和抗冲击强度都得到了提高，当玻璃破碎时在应力的作用下分裂成棱角圆润的小块，不易伤人。由于钢化玻璃破碎后，碎片会破成均匀的小颗粒并且没有普通玻璃刀状的尖角，所以其作为安全玻璃而应用广泛，如高层建筑门窗、玻璃幕墙、室内隔断玻璃、采光顶棚、观光电梯通道、家具、玻璃护栏、汽车挡风玻璃等等。虽然钢化玻璃较普通玻璃的抗弯、抗冲击强度以及承载能力都得到了大幅度提升，但是其材料本征的物理特性并未改变，在使用过程中表面会面临被划伤的风险。当钢化玻璃遭受划伤时，表面应力层如果受到破坏则会增加其碎裂的几率，降低使用寿命，目前市场上多采用有机贴膜的方式保护钢化玻璃表面，但有机膜层较软抗划伤性能有限，耐久性较差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种新型的钢化玻璃及其制备方法，所要解决的技术问题是使其利用玻璃物理钢化过程中的热量完成氧化锆薄膜从非晶态到晶态的转变，从而减小了对生产设备的要求，节约成本和能耗，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种钢化玻璃的制备方法，其包括：在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜，得到镀膜基片；将所述的镀膜基片进行第一表面处理后，进行物理钢化，得到钢化玻璃坯体；将所述的钢化玻璃坯体进行第二表面处理，得到钢化玻璃。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜的镀制方法为磁控溅射或蒸发镀膜。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的磁控溅射的靶材为锆靶或锆的合金靶；工作气体为氩气和氧气的混合气体，其中氧气的体积百分比为40-50％。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的锆的氧化物薄膜为ZrOx、ZrYOx、ZrGaOx或ZrSiOx，其中锆的重量百分比大于90％。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的锆的氧化物薄膜的厚度为2-10nm。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的锆的氧化物薄膜的厚度为5-7nm。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的第一表面处理为用松软的纺织物、海绵、羊毛或超细纤维无尘布摩擦镀膜基片表面。优选的，前述的钢化玻璃的制备方法，其中所述的第二表面处理为用松软的纺织物、海绵、羊毛或超细纤维无尘布摩擦钢化玻璃坯体表面。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种钢化玻璃，由前述的方法制备而得；其包括：玻璃基层；锆氧化物膜层，附着在所述玻璃基层上。优选的，前述的钢化玻璃，其中所述的锆氧化物膜层的厚度为2-10nm。借由上述技术方案，本专利技术钢化玻璃及其制备方法至少具有下列优点：1)本专利技术利用物理钢化过程中的热量使锆的氧化物薄膜由非晶态转变为晶态，从而改变锆的氧化物薄膜的结构，提高其硬度和弹性模量。由于锆的氧化物薄膜的结晶温度较高，常温下采用磁控溅射沉积的锆的氧化物为非晶态，想要获得晶态的氧化锆薄膜就需要进行热处理，本专利技术利用玻璃物理钢化过程中的高温加热促使氧化锆由非晶态转变为晶态，不仅获得了良好的力学性能而且更加节能环保。2)采用锆的氧化物薄膜作为保护涂层，锆的氧化物具有高硬度和高弹性模量，可以为钢化玻璃表面提供良好的耐划伤性能，并且其优异的耐酸碱腐蚀性能保证了膜层本身的耐久性。厚度需要控制在2-10nm，10nm以内的薄膜厚度对玻璃光学性能影响小；并且，锆的氧化物薄膜的导热性能较差，膜层较厚会导致热处理时薄膜内部受热不良，从而无法完成从非晶态到晶态的结构转变，降低氧化锆薄膜的预期性能，所以超薄化有利于氧化锆薄膜的整体晶化和抗划伤性能的提高。3)本专利技术的制备方法简单、效果优良，适合大面积生产。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是钢化玻璃的结构示意图。图2是实施例1的钢化玻璃与普通钢化玻璃的透过率光谱。图3是实施例1的钢化玻璃钢化前后的XRD图谱。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的钢化玻璃及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术的一个实施例提出的一种钢化玻璃的制备方法，其包括：在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜，得到镀膜基片；将所述的镀膜基片进行第一表面处理后，进行物理钢化，得到钢化玻璃坯体；将所述的钢化玻璃坯体进行第二表面处理，得到钢化玻璃。优选的，在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜的镀制方法为磁控溅射或蒸发镀膜。磁控溅射的靶材为锆靶或锆的合金靶；溅射方法为氧化反应磁控溅射，工作气体为氩气和氧气的混合气体，其中氧气的体积百分比为40-50％，工作气压为3mTorr。电源采用高功率中频电源或脉冲直流电源，阴极采用旋转阴极或平面阴极。。磁控溅射技术与其他镀膜技术相比更适合于大面积玻璃基板的膜层沉积，而且节能无污染，全程无需加热。优选的，锆的氧化物薄膜为ZrOx、ZrYOx、ZrGaOx或ZrSiOx，其中锆的重量百分比大于90％。锆的氧化物薄膜的厚度为2-10nm。优选的，锆的氧化物薄膜的厚度为5-7nm。首先，10nm以内的薄膜厚度对玻璃光学性能影响小；其次，锆的氧化物薄膜的导热性能较差，膜层较厚会导致热处理时薄膜内部受热不良，从而无法完成从非晶态到晶态的结构转变，降低锆的氧化物薄膜的预期性能，所以超薄化有利于氧化锆薄膜的整体晶化和抗划伤性能的提高。优选的，第一表面处理为用松软的纺织物或者海绵、羊毛等摩擦镀膜基片表面，也可以用超细纤维的无尘布在一定载荷下反复摩擦镀膜基片表面。第二表面处理为用松软的纺织物或者海绵、羊毛等摩擦镀膜钢化玻璃坯体表面表面，也可以用超细纤维的无尘布在一定载荷下反复摩擦钢化玻璃坯体表面表面。在玻璃表面初步沉积锆的氧化物薄膜后进行第一表面处理，此时锆氧化物为非晶态结构，硬度低耐磨性差，此时的表面处理是最关键最容易也是最有效的阶段；因为非晶态的锆氧化物硬度较低所以此时的表面处理可以最大程度的减小其表面粗糙度，但为防止膜层表面被破坏需选用较轻柔的技术手段。然后，在锆氧化物薄膜经过玻璃物理钢化工艺的高温处理后再进行第二表面处理，此时氧化锆结构由非晶态转化为四方或立方晶相，硬度提高耐磨性增强，同时表面粗糙度也会增加，第二步表面处理的目的是进一步降低锆氧化物薄膜的表面粗糙度。两步表面处理不影响镀膜基片的光学性能。如图1所示，本专利技术的另一实施例提出的一种钢化玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢化玻璃的制备方法，其特征在于，其包括：在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜，得到镀膜基片；将所述的镀膜基片进行第一表面处理后，进行物理钢化，得到钢化玻璃坯体；将所述的钢化玻璃坯体进行第二表面处理，得到钢化玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种钢化玻璃的制备方法，其特征在于，其包括：在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜，得到镀膜基片；将所述的镀膜基片进行第一表面处理后，进行物理钢化，得到钢化玻璃坯体；将所述的钢化玻璃坯体进行第二表面处理，得到钢化玻璃。2.根据权利要求1所述的钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述的在玻璃基片表面镀制锆的氧化物薄膜的镀制方法为磁控溅射或蒸发镀膜。3.根据权利要求2所述的钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述的磁控溅射的靶材为锆靶或锆的合金靶；工作气体为氩气和氧气的混合气体，其中氧气的体积百分比为40-50％。4.根据权利要求1所述的钢化玻璃的制备方法，其特征在于，所述的锆的氧化物薄膜为ZrOx、ZrYOx、ZrGaOx或ZrSiOx，其中锆的重量百分比大于90％。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄星烨，刘静，汪洪，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11