CN109928646B - 玻璃夹具和玻璃强化的方法以及强化玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃夹具以及玻璃强化领域，公开了一种玻璃夹具和玻璃强化的方法以及强化玻璃。其中，所述玻璃夹具包括凸模和凹模，且在所述凸模和所述凹模的相同位置设置有定位孔，螺钉通过所述定位孔且与螺母将所述凸模和所述凹模锁紧；其中，所述凸模和所述凹模由多孔镍板制造而成。本发明使用多孔镍板作为玻璃的支撑治具，既能保证强化过程中的离子交换不受阻碍，又能对玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形；并且能够得到具备上述优异性能的强化玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃夹具以及玻璃强化领域，具体地，涉及一种玻璃夹具和玻璃强化的方法以及强化玻璃。
背景技术
CN205170655U公开了一种玻璃清洗及化学强化治具，其特征在于它包括下支架、上支架和夹在所述下支架、上支架之间的由金属纤维材料制成的治具片，所述治具片的一侧或两侧设置有工装面。并且，所述上支架和下支架由不锈钢材料制成。
CN201480005115.8公开了一种玻璃板收纳体及化学强化玻璃的制造方法，其中，该玻璃板收纳体包括收纳部，其将多个上述玻璃板以铅垂状态收纳，载置部，其设于该收纳部的底部，用于载置多个上述玻璃板的下端，以及多个制成支撑部，其向上述收纳部的内侧突出，以支撑多个上述玻璃板的两个侧部；然后将收纳有多个玻璃板的收纳体投入熔融盐槽中，浸渍规定时间进行离子交换，从而在玻璃板的表面形成压缩应力层。由于该专利发明中的收纳部、载置部及支撑部仅起到支撑作用，对玻璃的上下表面没有约束作用，在玻璃表面应力形成的过程中会自由变形，强化后玻璃的尺寸不稳定，产品平面度较差。
现有方案在强化时使用一种玻璃板收纳体将每片玻璃保持一定距离放置，由于支架对玻璃没有约束作用，应力形成的过程中玻璃会自由变形。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的存在的上述问题，提供一种玻璃夹具和玻璃强化的方法以及强化玻璃，其中，本发明使用多孔镍板作为玻璃的支撑治具，既能保证强化过程中的离子交换不受阻碍，又能对玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种玻璃夹具，其中，所述玻璃夹具包括凸模1和凹模2，所述凸模1和所述凹模2通过可拆卸的紧固件固定连接，所述凸模1和所述凹模2各自为多孔镍板。
本发明第二方面提供了一种玻璃强化方法，其中，该方法在上述所述的玻璃夹具中实施，该方法包括以下步骤：
(a)将待强化的玻璃3置于凸模1和凹模2之间，并且通过紧固件将所述凸模1和所述凹模2固定连接；
(b)将放置有待强化的玻璃3的玻璃夹具置于熔融盐中强化。
本发明第三方面提供了一种由上述所述的强化方法制备得到的强化玻璃。
通过上述技术方案，本发明使用多孔的发泡镍板作为玻璃的支撑治具，既能保证强化过程中的离子交换不受阻碍，又能对玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形，并且，能够制备得到具有优异性能的强化玻璃。
附图说明
图1是本发明的玻璃夹具的示意图。
附图标记说明
1、凸模 2、凹模
3、待强化的玻璃 4、定位孔
5、螺母 6、螺钉
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种玻璃夹具，其中，所述玻璃夹具包括凸模1和凹模2，所述凸模1和所述凹模2通过可拆卸的紧固件固定连接，所述凸模1和所述凹模2各自为多孔镍板。
其中，在所述凸模1和所述凹模2上分别设置有若干个定位孔4，所述定位孔4的个数没有具体限定，在本发明中，通过所述定位孔4只要能够将所述凸模1和所述凹模2锁紧即可，优选情况下，所述定位孔4的个数为四个，这样，所述凸模1和所述凹模2能够比较平稳地将夹在其中的待强化玻璃锁紧；另外，所述凸模1上的定位孔与所述凹模2上的定位孔成对设置，并且设置位置相互对应，所述紧固件通过所述定位孔4将所述凸模1和所述凹模2固定连接。
其中，所述紧固件包括螺钉6和螺母5，螺钉6贯穿所述定位孔4，并通过螺母5进行紧固；所述螺钉6是一端具有螺帽的螺钉，且所述螺钉6的外螺旋与所述螺母5的内螺旋相吻合，优选情况下，所述螺钉6的螺帽与所述螺母5的外型状、大小一致，以更加美观。
其中，所述多孔镍板的孔隙率高达98％，在本发明中，优选情况下，所述多孔镍板的孔隙率介于95-98％之间，能够保证待强化的玻璃在强化过程中的离子交换不受阻碍。如果所述多孔镍板的孔隙率太低，则玻璃与熔盐的接触面积过小，玻璃的化学强化不充分，强度无法满足要求。
其中，所述多孔镍板的厚度为2mm以上，优选为2-10mm，更优选为4-6mm。在本发明中，所述多孔镍板在上述所限定的范围之内，能够对所待强化的玻璃起到约束的作用，防止应力造成翘曲变形；如果多孔镍板太薄，则在强化过程中，对待测玻璃没有约束作用；如果多孔镍板太厚，则在强化过程中，一方面会浪费制造工艺的成本，另一方面会影响到熔盐的渗透，使熔盐无法充分接触到玻璃表面，导致玻璃的强化效果不理想。
其中，所述多孔镍板中的镍的作用为提供镍板一定的支撑强度。
其中，所述多孔镍板的强度没有具体限定，例如，可以为100-200MPa。
其中，在本发明中，所述多孔镍板可以商购自比亚迪电子有限公司。
第二方面，本发明提供了一种玻璃强化方法，其中，该方法在上述所述的玻璃夹具中实施，该方法包括以下步骤：
(a)将待强化的玻璃(3)置于凸模1和凹模2之间，并且通过紧固件将所述凸模1和所述凹模2固定连接；
(b)将放置有待强化的玻璃3的玻璃夹具置于熔融盐中强化。
根据本发明的方法，在步骤(b)中，所述强化的条件包括：温度为420-450℃，时间为240-600min。在本发明中，将待强化的玻璃3浸入具有上述范围的温度中，经过离子交换，然后冷却至室温即可；优选情况下，所述强化的条件包括：温度为430-440℃，时间为240-580min。
根据本发明的方法，在步骤(b)中，所述熔融盐没有具体限定，例如，可以为硝酸钾熔盐，优选情况下，所述硝酸钾熔盐为高纯度硝酸钾熔盐，例如，纯度可以高达99.5-99.9％。
根据本发明，在所述凸模1和所述凹模2之间内置待强化的玻璃3。
其中，在本发明中，对待强化的玻璃没有具体限定，例如，可以商购自伯恩光学有限公司。
根据本发明，所述凸模1与所述待强化的玻璃3的内表面曲面相一致。
根据本发明，所述凹模2与所述待强化的玻璃3的外表面曲面相一致。
其中，可以将所述凸模1和所述凹模2分别冲压成与所述待强化的玻璃3的内表面和外表面相一致的形状，冲压设备以及冲压条件也没有具体限定，可以为本领域技术人员的常规选择。
第三方面，本发明提供了一种由上述所述强化方法制备的强化玻璃。
其中，本发明通过将玻璃浸入420-450℃的高纯度硝酸钾熔盐中，由于硝酸钾熔盐中的钾离子的离子半径大于待强化玻璃中的钠离子的离子半径，在离子交换过程中钾离子在取代钠离子原有位置时会形成应力层，此应力层会导致玻璃发生膨胀或者翘曲，因此，必须在采用具有上述特征的多孔镍板冲压而成的凸模1和凹模2，且在凸模1和凹模2作用于该待强化玻璃上的压力下，才能够进行离子交换，然后冷却至室温取出，并且，待强化的玻璃一方面通过钠离子、钾离子的交换，从而能够在玻璃表面形成一定深度的压应力层，另一方面，该压力能够对待强化玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形，从而提高玻璃强度的工艺，进而制备出具有下述参数的强化玻璃。
其中，由上述所述强化方法制备的强化玻璃的表面应力为650-800MPa，中心应力为40-100MPa，压应力层的厚度为7.5-10μm，平面度为0.05-0.1mm；优选情况下，表面应力为700-800MPa，中心应力为40-80MPa，压应力层的厚度为8-9.5μm，平面度为0.05-0.07mm。
本发明使用多孔镍板作为玻璃的支撑治具，既能保证强化过程中的离子交换不受阻碍，又能对玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形；并且能够得到具备上述优异性能的强化玻璃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
表面应力的测试方法：根据Senarmont法，利用偏光应力测试仪，测定应力角，计算出光程差，最后根据光程差计算出应力值。其中，应力测试仪购自日本折原型号为FSM-6000LE。
中心应力的测试方法：由应力测试仪计算得出。
压应力层的厚度的测试方法：由应力测试仪计算得出
平面度的测试方法：采用非接触量测系统-CAV检测轮廓尺寸，以快速扫描的技术将测量对象逆向扫描成密集的点云数据，与原始3D设计图纸依检验需求做精确的重叠与对位，进而查看其各部分的尺寸误差。
实施例1
本发明在于说明本发明的玻璃夹具以及玻璃强化方法。
(1)将孔隙率高达98％的厚度为4mm的多孔镍板制备成与所述待强化的玻璃的内表面曲面相一致的凸模；
(2)将孔隙率高达98％的厚度为4mm的多孔镍板制备成与所述待强化的玻璃的外表面曲面相一致的凹模；
(3)将所强化玻璃置于凸模和凹模之间，且用螺钉和螺母将其锁紧；
(4)将步骤(3)置于420℃的纯度为99.9％的高纯度硝酸钾熔盐中，480分钟后经离子交换后，冷却至室温取出。
将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例2
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达95％的厚度为6mm的多孔镍板，且在温度为450℃下进行强化。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例3
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达96％的厚度为5mm的多孔镍板，且在温度为430℃下进行强化。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例4
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达98％的厚度为6mm的多孔镍板，且在温度为440℃下进行强化。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例5
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达95％的厚度为4mm的多孔镍板，且在温度为450℃下进行强化。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例6
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达98％的厚度为5mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例7
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达95％的厚度为5mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例8
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达95％的厚度为2mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例9
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达98％的厚度为10mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
实施例10
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达98％的厚度为11mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
对比例1
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，凸模1和凹模2，即，玻璃的支撑治具不是由多孔镍板制成，而是由CN205170655U中的金属纤维材料制成。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
对比例2
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达91％的厚度为1mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
对比例3
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达92％的厚度为1mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
对比例4
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达93％的厚度为1mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
对比例5
按照与实施例1相同的方法进行玻璃强化，所不同之处在于，多孔镍板为孔隙率高达94％的厚度为11mm的多孔镍板。将制备的强化玻璃进行测试，结果如表1所示。
表1
从上述实施例和对比例以及表1中的数据可知：本发明使用多孔镍板作为玻璃的支撑治具，表面应力和中心应力的值均告，并且，采用该多孔镍板作为玻璃的支撑治具，既能保证强化过程中的离子交换不受阻碍，又能对玻璃起到约束作用，防止应力造成翘曲变形；并且能够得到具备上述优异性能的强化玻璃。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种玻璃夹具，其特征在于，所述玻璃夹具包括凸模(1)和凹模(2)，所述凸模(1)和所述凹模(2)通过可拆卸的紧固件固定连接，所述凸模(1)和所述凹模(2)各自为多孔镍板；
其中，所述多孔镍板的孔隙率介于95-98％之间，厚度为2mm以上，强度为100-200MPa。
2.根据权利要求1所述的玻璃夹具，其中，所述多孔镍板的厚度为2-10mm。
3.根据权利要求2所述的玻璃夹具，其中，所述多孔镍板的厚度为4-6mm。
4.根据权利要求1所述的玻璃夹具，其中，在所述凸模(1)和所述凹模(2)上分别设置有若干个定位孔(4)，所述凸模(1)上的定位孔与所述凹模(2)上的定位孔成对设置，并且设置位置相互对应，所述紧固件通过所述定位孔(4)将所述凸模(1)和所述凹模(2)固定连接。
5.根据权利要求4所述的玻璃夹具，其中，所述紧固件包括螺钉(6)和螺母(5)，螺钉(6)贯穿所述定位孔(4)，并通过螺母(5)进行紧固。
6.一种玻璃强化方法，其特征在于，该方法在权利要求1-5中任意一项所述的玻璃夹具中实施，该方法包括以下步骤：
(a)将待强化的玻璃(3)置于凸模(1)和凹模(2)之间，并且通过紧固件将所述凸模(1)和所述凹模(2)固定连接；
(b)将放置有待强化的玻璃(3)的玻璃夹具置于熔融盐中强化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述凸模(1)与所述待强化的玻璃(3)的内表面曲面相一致，所述凹模(2)与所述待强化的玻璃(3)的外表面曲面相一致。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(b)中，所述强化的条件包括：温度为420-450℃，时间为240-600min。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(b)中，所述熔融盐为硝酸钾熔盐。
10.权利要求6-9中任意一项所述的强化方法制备的强化玻璃。
11.根据权利要求10所述的强化玻璃，其中，所述强化玻璃的表面应力为650-800MPa，中心应力为40-100MPa，压应力层的厚度为7.5-10μm，平面度为0.05-0.1mm。
12.根据权利要求11所述的强化玻璃，其中，所述强化玻璃的表面应力为700-800MPa，中心应力为40-80MPa，压应力层的厚度为8-9.5μm，平面度为0.05-0.07mm。
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