用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃技术

本发明专利技术公开了一种用于玻璃强化的盐浴，所述盐浴包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。由此，与现有的盐浴相比，在同等质量的条件下，本发明专利技术提供的所述盐浴可提供的有效金属离子数量更多，从而提高玻璃强化后的强度，同时也提高了盐浴的寿命，减少了资源浪费和环境污染。

Salt Bath for Glass Reinforcement and Its Preparation Method, Reinforced Glass and Raw Glass

The invention discloses a salt bath for glass strengthening, which comprises nitrate and metal compound; the mass fraction of nitrate is not less than 50% and is in a melting state; the metal compound is melted in the nitrate, the metal compound and the nitrate contain the same metal elements; the metal element is in the corresponding molecular formula of the metal compound. The mass fraction is greater than that in the molecular formula corresponding to the nitrate. Therefore, compared with the existing salt bath, the salt bath provided by the present invention can provide more effective metal ions under the same quality conditions, thereby improving the strength of glass after strengthening, improving the service life of the salt bath, and reducing the waste of resources and environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃
本专利技术涉及玻璃化学强化领域，具体涉及用于玻璃化学强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃。
技术介绍
目前厚度小于2mm的超薄玻璃以及对强度要求超高的玻璃，在强化时均需要采用离子交换法化学强化来实现，将玻璃置于离子交换盐浴中，使用盐浴中较大的离子来置换玻璃中较小的离子，一般参与交换的离子是碱金属离子。离子交换所需的盐浴受到玻璃离子交换温度限制的要求，一般温度为380-450摄氏度，因此盐浴中可以采用的化合物盐的限制较多，通常采用熔点较低的碱金属硝酸盐。当确定某种硝酸盐之后，在同质量下，其可以参与离子交换的有效金属离子数量也确定了，换句话说，盐浴中有效金属离子数量被采用某种盐所确定。化学强化玻璃在离子交换时能够产生的压应力由盐浴中有效的金属离子绝对数量所决定，一般来说有效金属离子数量越多玻璃表面可以被制造的压应力越高，玻璃强度也越高。但是，所有的盐浴都无一例外的只能采用硝酸盐，硝酸盐能够提供的有效金属离子能力成为了强化玻璃强度的天花板。现有的一些文献中也提到了在盐浴中添加“添加剂”，但大部分“添加剂”是不能溶于或熔于硝酸盐盐浴的，换句话说这些“添加剂”不能在硝酸盐盐浴中有效的离子化并参与玻璃的离子交换，充其量只能起到物理或化学吸附盐浴中的某些成份，破坏或保护玻璃结构的作用；因此有必要对盐浴进行研究和优化，进一步提高盐浴提供有效金属离子的能力，从而提高玻璃强化后的强度。同时，有效金属离子数量的提高，也相当于提高了盐浴的寿命，从而减少了浪费和污染。为此，有必要设计一种新的用于玻璃强化的盐浴，以克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有的用于强化玻璃的离子交换盐浴可提供的有效金属离子能力受硝酸盐种类限制而难以提高的问题，提供一种新的用于玻璃强化的盐浴，其可进一步提高盐浴提供有效金属离子的能力，从而提高玻璃强化后的强度。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一方面，提供一种用于玻璃强化的盐浴，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，包括多种硝酸盐和多种金属化合物，多种所述硝酸盐包含的金属元素的种类与多种所述金属化合物金属元素的种类相同，对于同一种金属元素，其在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属化合物选自金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属硅酸盐、金属氢氧化物中的至少一种。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐的质量分数大于0.1％且小于30％。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属氢氧化物的质量分数大于0.1％且小于10％。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属元素选自元素周期表中的第一主族元素和第二主族元素。本专利技术提供的用于玻璃强化的盐浴中，其特征在于，还包括不熔于所述硝酸盐的添加剂。相应的，还提供了一种制备如上所述的盐浴的方法，包括如下步骤：添加固态的硝酸盐至容器中；加热所述容器至所述硝酸盐完全熔融；加入金属化合物至所述硝酸盐中，其中，添加的所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且添加的所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；加热所述容器并搅拌所述硝酸盐至所述金属化合物完全熔于所述硝酸盐以得到所需的盐浴。相应的，还提供了另外一种制备如上所述的盐浴的方法，包括如下步骤：称取固态的硝酸盐和固态的金属化合物并将二者均匀混合以得到混合盐，其中，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；将所述混合盐加入容器中；加热所述容器至所述混盐完全熔融以得到所需的盐浴。另一方面，还提供了一种强化玻璃，所述强化玻璃由待强化玻璃在上述盐浴中进行一次或多次离子交换后制得。本专利技术提供的强化玻璃中，当所述强化玻璃总的离子交换深度DOL大于30μm时，所述强化玻璃的表面压应力CS大于750Mpa。本专利技术提供的强化玻璃中，所述强化玻璃由待强化玻璃在上述盐浴中进行多次离子交换后制得，且所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于90Mpa。本专利技术提供的强化玻璃中，所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的表面压应力CS_TP大于100Mpa。相应的，还提供了一种原料玻璃，所述原料玻璃在如上所述的盐浴中进行一次或多次离子交换后可转变成如上所述的强化玻璃。本专利技术提供的原料玻璃中，包含碱金属氧化物、第三主族元素的氧化物和第四主族元素的氧化物，还包括碱土金属氧化物和第五主族元素的氧化物中的至少一种，其中，所述碱金属氧化物的摩尔百分数为10～25％，所述碱金属氧化物包括氧化锂、氧化钠、氧化钾和氧化铷中的至少一种。本专利技术提供的原料玻璃中，包括所述碱土金属氧化物，且所述碱土金属氧化物的摩尔百分数小于10％。本专利技术提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钠或氧化锂中的一种，其中，氧化钠或氧化锂的摩尔百分数小于22％。本专利技术提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钠和氧化锂，其中，氧化钠与氧化锂的摩尔百分数之和小于22％。本专利技术提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钾，其中，氧化钾的摩尔百分数与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值小于0.25。本专利技术提供的原料玻璃中，所述碱土金属氧化物包括氧化镁，且氧化镁的摩尔百分数与所述碱土金属氧化物的摩尔百分数的比值为0.3～1。本专利技术提供的原料玻璃中，包括所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝和氧化硼，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，所述第五主族元素的氧化物包括氧化磷和氧化铋，其中，氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化磷和氧化铋的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～7。本专利技术提供的原料玻璃中，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，且氧化硅和氧化铝的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～6.5。本专利技术提供的原料玻璃中，所述原料玻璃包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物和所述第五主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。本专利技术提供的原料玻璃中，所述原料玻璃不包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物和所述第四主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。本专利技术提供的原料玻璃中，所述原料玻璃还包含摩尔百分数小于等于3％的除所述碱金属氧化物、所述碱土金属氧化物、所述第三主族元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。

【技术特征摘要】
1.一种用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。2.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，包括多种硝酸盐和多种金属化合物，多种所述硝酸盐包含的金属元素的种类与多种所述金属化合物金属元素的种类相同，对于同一种金属元素，其在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。3.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属化合物选自金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硅酸盐、金属氢氧化物中的至少一种。4.根据权利要求3所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐的质量分数大于0.1％且小于30％。5.根据权利要求3所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属氢氧化物的质量分数大于0.1％且小于10％。6.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属元素选自元素周期表中的第一主族元素和第二主族元素。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，还包括不熔于所述硝酸盐的添加剂。8.一种制备如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴的方法，其特征在于，包括如下步骤：添加固态的硝酸盐至容器中；加热所述容器至所述硝酸盐完全熔融；加入金属化合物至所述硝酸盐中，其中，添加的所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且添加的所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；加热所述容器并搅拌所述硝酸盐至所述金属化合物完全熔于所述硝酸盐以得到所需的盐浴。9.一种制备如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴的方法，其特征在于，包括如下步骤：称取固态的硝酸盐和固态的金属化合物并将二者均匀混合以得到混合盐，其中，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；将所述混合盐加入容器中；加热所述容器至所述混盐完全熔融以得到所需的盐浴。10.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃由待强化玻璃在如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴中进行单次或多次离子交换后制得。11.根据权利要求10所述的强化玻璃，其特征在于，当所述强化玻璃总的离子交换深度DOL大于30μm时，所述强化玻璃的表面压应力CS大于750Mpa。12.根据权利要求10所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃由待强化玻璃在如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴中进行多次离子交换后制得，且所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于90Mpa。13.根据权利要求12所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的表面压应力CS_TP大于100Mpa。14.一种原料玻璃，其特征在于，所述原料玻璃在如权利要求1-7中任意一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，谈宝权，刘旭明，
申请(专利权)人：深圳市东丽华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44