CN106348621B - 一种强化玻璃的强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强化玻璃的强化方法。所述强化玻璃的强化方法，包括依次设置的一次预热、一次离子交换和冷却三个步骤，还包括依次设置的二次预热、二次离子交换和风冷三个步骤。本发明提供的强化玻璃的强化方法使强化玻璃具有良好的抗冲击、抗弯、抗挤压能力。

Description

一种强化玻璃的强化方法

技术领域

本发明涉及强化玻璃领域，具体地，涉及一种强化玻璃的强化方法。

背景技术

目前，强化镜片在手机、手表、掌上电脑、触控面板等产品上已广泛应用，且随着对强化玻璃耐压性、耐磨性能要求的不断提高，强化玻璃更新换代的速度也越来越快。

但是，现阶段普遍采用的强化方法为简单的一次强化，其DOL值(Depth OfLayers：应力层深度值)和CS值(Compressive Stress：表面张应力值)不是太高，仍不能满足用户对产品的需求，故需进一步提升强化玻璃的DOL值和CS值，以提高强化玻璃的抗冲击、抗弯、抗挤压能力，以更好地提升产品寿命。

专利申请201380025065.5中提供了一种强化玻璃的制造方法，其在对强化用玻璃进行离子交换处理而得到具有压缩应力层的强化玻璃后，按照使压缩应力层的压缩应力值CS达到120MPa～1200MPa的方式在300℃以上且比离子交换处理的温度+10℃低的热处理温度下对强化玻璃进行热处理，但该强化玻璃的应力层深度有限，且应力值的下限太低。

发明内容

为克服背景技术中的不足，本发明提供一种强化玻璃的强化方法，使强化玻璃具有更好的抗冲击、抗弯、抗挤压能力。

一种强化玻璃的强化方法，包括依次设置的一次预热、一次离子交换和冷却三个步骤，还包括依次设置的二次预热、二次离子交换和风冷三个步骤。

根据本发明的一个优选实施例，还包括浸泡步骤，所述纯水浸泡以清洗玻璃的步骤位于所述冷却步骤之后且在所述二次预热步骤之前。

根据本发明的一个优选实施例，所述浸泡步骤包括依次设置的一次浸泡、二次浸泡、三次浸泡、四次浸泡、五次浸泡和六次浸泡。

根据本发明的一个优选实施例，所用各个浸泡步骤在对应水槽内进行，所述水槽包括沿工件移动方向依次设置的水槽一、水槽二、水槽三、水槽四、水槽五和水槽六，所述水槽盛装纯水，所述纯水沿水槽六、水槽五、水槽四、水槽三、水槽二和水槽一的方向流动，其方向与工件移动方向相反，单槽浸泡时间大于10分钟。

根据本发明的一个优选实施例，所述水槽一和所述水槽二内的纯水温度设置为大于等于60℃，其余四槽内的纯水温度设置为常温；且所述水槽槽底设有鼓泡装置。

根据本发明的一个优选实施例，所述一次离子交换在400～460℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝45％～60％下进行，时间15～20小时。

根据本发明的一个优选实施例，所述二次离子交换在370～390℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝0.2％～2％下进行，时间15～30分钟。

根据本发明的一个优选实施例，所述冷却步骤在退火炉内进行。

根据本发明的一个优选实施例，所述二次离子交换步骤完成后进入所述风冷步骤的时间小于等于1分钟，所述风冷步骤的风冷时间小于10分钟。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、传统强化方法采用简单的一次强化，即预热-离子交换-冷却过程，因处理温度和时间有限，故DOL值和CS值均不能完全满足需求，改进后在一次强化处理的基础上增加浸泡步骤和二次强化处理，调整预热时间、离子交换的熔盐质量配比以及冷却的方式和时间，从而使强化玻璃具有更好的DOL值和CS值以及更好的综合效果。

2、通过增加二次强化，使强化玻璃在满足高CS、DOL值要求的前提下，自爆率降低，从而使产品更安全。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面参照附图，对本发明作进一步说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为强化方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参阅图1，所述强化玻璃的强化方法，包括依次设置的在一次预热炉中进行的一次预热、在一次离子交换炉中进行的一次离子交换、冷却、浸泡、在二次预热炉中进行的二次预热、在二次离子交换炉中进行的二次离子交换和风冷七个步骤，具体如下：

S1：一次预热，所述一次预热的温度为300±30℃，时间大于3小时，气氛为空气气氛，

批量生产中，当预热温度低于270℃时，工件一次预热步骤完成后进入一次离子交换步骤，一次离子交换熔盐温度会下降20℃左右，一次离子交换完成后，会导致工件应力层变薄，无法满足应力要求；当一次预热温度高于330℃时，由于在批量生产中一次离子交换架齿条上会有微量硝酸钾熔盐残留，硝酸钾熔化温度为340℃，此时硝酸钾将与工件发生局部反应，产生不良后果；

若一次预热时间小于3小时，一次离子交换框内侧工件温度则无法达到一次预热炉设定温度，进入一次离子交换步骤后，一次离子交换框各处温度不均匀会导致框内各处工件应力值差异过大；

S2：一次离子交换,所述一次离子交换在400～460℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝45％～60％下进行，时间15～20小时，

一次离子交换步骤可通过较低温度、较长时间或较高温度、较短时间获得所需的应力层。使用此质量配比的熔盐进行一次离子交换，应力值为200～250MPa，应力层为100～150um；若应力值超过250MPa或应力层超过150um，则工件内部应力增加，使工件自爆率超过0.1％；若应力值低于200MPa或应力层低于100um，则导致此方法加工工件的抗弯曲强度测试与传统一次强化工件无明显差异；

S3：冷却，所述冷却步骤在退火炉内进行，

退火炉炉体发热管不工作，使工件自然冷却至100℃以下。若发热管工作，则导致产品应力释放，强度降低；若浸泡步骤中工件温度超过100℃，则会引起水槽内的水局部沸腾，增加安全隐患，故使发热管不工作。

S4：浸泡，所述浸泡步骤包括依次设置的一次浸泡、二次浸泡、三次浸泡、四次浸泡、五次浸泡和六次浸泡，

水槽一、水槽二用60℃的纯水溶解熔盐，熔盐主要成分为NaNO₃和KNO₃，60℃时NaNO₃和KNO₃的溶解度分别为122g和106g，工件表面大部分NaNO₃和KNO₃溶解在水里；浸泡时间小于10分钟，则导致一次离子交换框里层工件表面的NaNO₃和KNO₃无法溶解完全；

纯水浸泡需使用六个水槽，当浸泡水槽数目少于六个时，工件在进行二次离子交换步骤过程中二次离子交换架齿条位产生凹凸不平现象的概率将超过10％；

鼓泡装置用于加速水槽内溶液的流动，使水槽内各处溶液浓度均匀，同时加速工件表面的NaNO₃和KNO₃溶解；若不设置鼓泡装置，则工件在进行二次离子交换步骤时二次离子交换架齿条位出现凹凸不平现象的概率超过2％；

浸泡步骤要求工件从水槽一逐步移动至水槽六，水槽内的纯水从水槽六逐步溢流至水槽一，从而使水槽六的水质最干净，因此经水槽六浸泡的工件也最干净。与此同时，可减少纯水的使用量。

S5：二次预热,所述二次预热的温度为370～390℃，时间大于60分钟，气氛为空气气氛，

二次离子交换温度为370～390℃，时间15～30分钟，如果二次预热温度低于二次离子交换温度370℃，工件二次预热完成后进入二次离子交换，此时二次离子交换的熔盐温度下降超过5℃，完成二次离子交换步骤后，熔盐温度低于设定的温度，无法满足二次离子交换的参数需求；若预热时间不足60分钟，同样会出现工件进入二次离子交换步骤后温度降低的情况；若二次预热温度高于二次离子交换温度，工件二次预热步骤完成后进入二次离子交换步骤，此时二次离子交换熔盐温度会上升，也无法满足二次离子交换的参数需求；

S6：二次离子交换，所述二次离子交换在370～390℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝0.2％～2％下进行，时间15～30分钟，

若NaNO₃和KNO₃熔盐比低于0.2％，则二次离子交换步骤完成后，DOL值下降10um；若NaNO₃和KNO₃熔盐比高于2％，则二次离子交换步骤完成后，CS值小于700MPa，相比传统的一次强化其CS值无显著提高；

S7：风冷，所述二次离子交换步骤完成后进入所述风冷步骤的时间小于等于1分钟，所述风冷步骤的风冷时间小于10分钟，

以行业通用强化玻璃为例，二次离子交换采用NaNO₃：KNO₃＝0.2％的熔盐，温度为390℃、时间15分钟，同炉工件同时进行二次离子交换，如果工件在1分钟内被移至风冷区，其CS值在900MPa±10MPa内波动，DOL值在143um±3um内波动；如果2分钟内产品表面熔盐无法凝固，则此时二次离子交换后应力下降很快，应力测试发现二次离子交换框内各处应力不均匀，同炉工件CS值最大达900MPa，最低为720MPa，DOL值最大达145um，最小为135um，CS值和DOL值的稳定性均比传统一次强化差。

优选地，冷却可以采用风冷冷却。

使用同样的强化玻璃原材料，同样的强化炉，分别做一次强化和二次强化，产品做四点弯曲测试，使用一次强化的产品CS值均值为789MPa，使用二次强化的产品CS值均值为888MPa，二次强化方法加工的工件比一次强化的工件强度高出12％。

经二次强化处理的强化玻璃，DOL值超过100um，大于一次强化的40～50um。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、传统强化方法采用简单的一次强化，即预热-离子交换-冷却过程，因处理温度和时间有限，故DOL值和CS值均不能完全满足需求，改进后在一次强化处理的基础上增加浸泡步骤和二次强化处理，调整预热时间、离子交换的熔盐质量配比以及冷却的方式和时间，从而使强化玻璃具有更好的DOL值和CS值以及更好的综合效果。

2、通过增加二次强化，使强化玻璃在满足高CS、DOL值要求的前提下，自爆率降低，从而使产品更安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种强化玻璃的强化方法，包括依次设置的一次预热、一次离子交换和冷却三个步骤，其特征在于：还包括依次设置的二次预热、二次离子交换和风冷三个步骤，还包括纯水浸泡以清洗玻璃的步骤，所述浸泡步骤位于所述冷却步骤之后且在所述二次预热步骤之前，所述浸泡步骤包括六次浸泡，所用各个浸泡步骤在对应水槽内进行，所述水槽包括沿工件移动方向依次设置的水槽一、水槽二、水槽三、水槽四、水槽五和水槽六，所述水槽盛装纯水，所述纯水沿水槽六、水槽五、水槽四、水槽三、水槽二和水槽一的方向流动。

2.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：单槽浸泡时间大于10分钟。

3.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：所述水槽一和所述水槽二内的纯水温度设置为大于等于60℃，其余四槽内的纯水温度设置为常温；所述水槽一和所述水槽二内的纯水为温度大于60℃的热水，其余四槽内均为常温纯水，且所述水槽槽底设有鼓泡装置。

4.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：所述一次离子交换在400～460℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝45％～60％下进行，时间15～20小时。

5.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：所述二次离子交换在370～390℃、熔盐质量配比NaNO₃：KNO₃＝0.2％～2％下进行，时间15～30分钟。

6.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：所述冷却步骤在退火炉内进行。

7.根据权利要求1所述的强化玻璃的强化方法，其特征在于：所述二次离子交换步骤完成后进入所述风冷步骤的时间小于等于1分钟，所述风冷步骤的风冷时间小于10分钟。