CN104759276B - 可触控玻璃钢化工艺的催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明的可触控玻璃钢化工艺的催化剂，包括K₂O；ZrO₂；Al₂O₃；K₂CO₃；Na₂CO₃；KMnO₄,各组分的重量比为：K₂O:1～8份，ZrO₂:2～10份，Al₂O₃:10～30份，K₂CO₃:40～60份，Na₂CO₃:2～10份，KMnO₄:2～10份。对比现有的强化工艺，强化时间可明显缩短。

Description

可触控玻璃钢化工艺的催化剂

技术领域：

本发明属于可触控玻璃加工领域中的玻璃强化工艺中使用的催化剂，具体涉及的是一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂。

背景技术：

对于可触控玻璃钢化工艺，利用的原理是离子交换法，采用的方法是将玻璃浸入到熔融状态下的硝酸钾池中，促进玻璃表面的钠离子与钾槽内的钾离子交换，硝酸钾溶液在无催化剂的情况下，在420度左右热环境中会释放出钾离子(K+)，钾离子(K+)会逐步取代玻璃表面的钠离子(Na+)，分子体积较大的钾盐离子压迫玻璃表面增加它的抗冲击力。而硝酸钾在一定条件下几乎对所有的碱玻璃都有钢化作用，故硝酸钾基本是玻璃钢化的必需品。使用催化剂可减低钾离子的释出温度，然而现有的两类催化剂的作用对可触控玻璃表面的离子交换效果存在一些缺陷，一类催化剂可以大幅提高钢化工艺中离子交换速率，但在大批量量产时会出现玻璃表面钢化应力和钢化深度不均匀、不稳定的状况，波动幅度过大，造成约10%～30%不等比例的超规不良；另一类催化剂可稳定大批量量产过程中玻璃表面钢化应力值和钢化深度值，提高量产作业合格品率到95%，但相对钢化时间较慢，大大影响量产作业效率的提升和生产成本的压缩降低，因此两类催化剂均会不同程度的对钢化大批量量产工艺作业造成一定生产缺陷。

发明内容：

针对现有钢化技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种可以克服上述两类缺陷的，可在显著提高离子交换速度基础上保证钢化效果均匀性和稳定性的可触控玻璃钢化工艺的催化剂。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：可触控玻璃钢化工艺的催化剂，关键在于所述催化剂包括K₂O:；ZrO₂；Al₂O₃； K₂CO₃； Na₂CO₃；KMnO₄,各组分的重量比为：K₂O:1～8份，ZrO₂:2～10份，Al₂O₃:10～30份，K₂CO₃:40～60份，Na₂CO₃:2～10份，KMnO₄:2～10份。

本发明的催化剂的使用方法为A、将打碎成粉状的硝酸钾倒入加热炉内:B、升温炉温至400℃至420℃之间，使硝酸钾完全熔化，后恒温400℃；C、将催化剂原料打碎成粉末状的混合物；D、待恒温结束后，按添加硝酸钾重量的1～10%百分比加入催化剂E、上述混合物沉淀24～48小时之后，在400℃～420℃的熔融状态下对可触控玻璃进行强化，强化时间为1～10小时，对比现有的强化工艺，强化时间可明显缩短。

具体实施方式：

一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，所述催化剂包括K₂O:；ZrO₂；Al₂O₃； K₂CO₃；Na₂CO₃；KMnO₄,各组分的重量比为：K₂O:1～8份，ZrO₂:2～10份，Al₂O₃:10～30份，K₂CO₃:40～60份，Na₂CO₃:2～10份，KMnO₄:2～10份。

所述的使用方法为:

A、将打碎成粉状的硝酸钾倒入加热炉内:

B、升温炉温至400℃至420℃之间，使之完全熔化，后恒温400℃；

C、将催化剂原料打碎成粉末状的混合物；

D、结束恒温，按添加硝酸钾重量的1～10%百分比加入催化剂；

E、上述混合物沉淀24～48小时。

反应机理及催化剂优点：

化学钢化的基本原理是用离子交换方法改变玻璃表面的组成来提高玻璃六面的强度，具体过程如下：在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含SiO2、Na₂O、CaO或SiO2、Na₂O、AL₂0₃的玻璃侵入富含钾离子的熔盐中，使玻璃中的Na离子或AL离子与比它们离子半径大很多的熔盐池中的K离子进行充分的相互交换，然后逐步冷却至室温，这样就在玻璃表面形成一层致密的钢化层，对玻璃内部产生压缩应力从而得到很高的表面强度。

从离子交换和钢化玻璃强化性能的实用观点来看，能够在较短的时间内获得满足一定范围内均匀稳定的强化应力和强化深度要求的钢化离子交换层是非常重要的。

本发明中的催化剂各种成分在离子交换中的作用如下：

Al₂O₃成分在高温熔盐池离子交换中起加速作用，其原因在于Al₂O₃取代SiO₂或Na₂O后，离子体积增大的同时有利于熔盐池中的普通玻璃更快的吸收大体积的K+离子，促进离子快速交换。

K₂CO_3、K₂O、KMnO₄成分因在高温熔盐池中参与了钾离子与钠离子的交换反应，在进行中和反应的同时不断释放出流离形态的钾离子，提高了主材硝酸钾的利用率，进一步增强了钾离子与钠离子的反应速率。但当K₂O、KMnO₄的含量大于10%以上时，催化剂化学稳定性降低，增强效果不佳。

Zr0₂与Al₂O₃并用，离子交换的强化效果好，强化应力及强化深度稳定，均一性好。但Zr0₂含量大于10%以上时融化困难，熔融状况容易不充分，成型温度高，故一般宜在10%以下。

Na₂CO₃与Zr0₂并用，可有效控制因强化速率加快，强化时间大幅缩短后造成的强化深度差异过大，强化应力不均匀稳定等不良状况，保证离子交换钢化层的一致性，提升钢化作业良率到97%以上。但Na₂CO₃与Zr0₂在催化剂中总含量超过20%以后会很大幅度的延长强化时间，强化应力值会变差，达不到需求的高强度值。

熔融盐液和玻璃之间离子交换量，可以用下式计算:

式中：M----离子的扩散度；

Co——玻璃基体中Na离子含量

t-------离子交换时间。

实施例1：

一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，包括K₂O:；ZrO₂；Al₂O₃； K₂CO₃； Na₂CO₃；KMnO₄,各组分的重量比为：K₂O: 6份, ZrO₂: 6份，Al₂O₃: 20份, K₂CO₃: 50份, Na₂CO₃: 8份,KMnO₄: 10份。

使用方法，其特征在于所述的使用方法为:

A、将打碎成粉状的硝酸钾倒入加热炉内:

B、升温炉温至400℃，使硝酸钾完全熔化，后恒温400℃；

C、将催化剂原料打碎成粉末状的混合物；

D、结束恒温，按所添加硝酸钾重量的10%百分比加入催化剂；

E、上述混合物沉淀24 小时，制成。

实施例2：

一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，包括K₂O:；ZrO₂；Al₂O₃； K₂CO₃； Na₂CO₃；KMnO₄,各组分的重量比为：K₂O:8份，ZrO₂:8份，Al₂O₃: 24份，K₂CO₃:50份，Na₂CO₃:5份，KMnO₄:5份。

使用方法为:

A、将打碎成粉状的硝酸钾倒入加热炉内:

B、升温炉温至410℃，使硝酸钾完全熔化，后恒温400℃；

C、将催化剂原料打碎成粉末状的混合物；

D、结束恒温，按所添加硝酸钾重量的4%百分比加入催化剂；

E、上述混合物沉淀48 小时。

实施例3：

一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，包括重量比为：K₂O:8份，ZrO₂:10份，Al₂O₃:30份，K₂CO₃:40份，Na₂CO₃:4份，KMnO₄:8份。

使用方法为:

A、将打碎成粉状的硝酸钾倒入加热炉内:

B、升温炉温至420℃，使硝酸钾完全熔化，后恒温400℃；

C、将催化剂原料打碎成粉末状的混合物；

D、结束恒温，按所添加硝酸钾重量的8%百分比加入催化剂；

E、上述混合物沉淀36 小时，制成。

Claims (2)

1.一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，其特征在于所述催化剂包括K₂O, ZrO₂，Al₂O₃,K₂CO₃,Na₂CO₃,KMnO₄;各组分重量比为:K₂O:1～8份, ZrO₂:2～10份，Al₂O₃:10～30份, K₂CO₃:40～60份,Na₂CO₃:2～10份,KMnO₄:2～10份。

2.根据权利要求1所述的一种可触控玻璃钢化工艺的催化剂，其特征在于所述的催化剂包括重量比为:K₂O:8份, ZrO₂:10份，Al₂O₃: 30份, K₂CO₃:40份,Na₂CO₃:2份,KMnO₄:10份。