CN110540367B - 一种钢化玻璃熔盐及钢化玻璃的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢化玻璃熔盐，包括：90％～98％的钠盐，1％～10％的钾盐和1％～2％的硅藻土。采用上述熔盐处理钢化玻璃，降低钢化玻璃产品的弯曲度和尺寸形变量，并提升产品良率。本发明还提供了一种钢化玻璃的处理方法，包括以下步骤：a)对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃；b)利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃；所述熔盐为上述技术方案所述的钢化玻璃熔盐。按照本发明提供的处理方法，能够降低钢化玻璃经研磨处理后的弯曲度和尺寸变形量，无需重新切割改料，同时具有较高的产品良率。

Description

一种钢化玻璃熔盐及钢化玻璃的处理方法

技术领域

本发明涉及触屏钢化玻璃技术领域，特别涉及一种钢化玻璃熔盐及钢化玻璃的处理方法。

背景技术

在电子触屏行业内，作为触摸屏基材的一般是Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃，为提高触摸屏抵抗外界的挤、压等冲击力，通常会通过化学钢化处理，在玻璃表层形成一层压应力层；具体的，通过熔盐硝酸盐中的大半径K⁺去置换触屏基材中小半径的Na⁺，使大半径K⁺挤入小半径Na⁺原点阵列位置或Si-O网络骨架中，由于钾、钠离子半径大小不同，挤入的大半径K⁺使基材玻璃非晶Si-O骨架内部产生膨胀，从而形成“畸变或固溶点阵”，进而使产品的强度得以提高，该类经化学钢化处理后的玻璃即为钢化玻璃。

当外界的挤、压等力撞击玻璃表面时，应力层的表面压缩应力(即CS)释放出张应力抵抗冲击能，应力层深度(即DOL)阻止裂纹尖端向玻璃内部扩散，因此，钢化玻璃通常表现出普通玻璃不具备的高强度性能，已快速取代普通玻璃而广泛应用于电子触屏领域。

在生产钢化玻璃时，为减小划伤、凹凸等不良现象，提升产品的良率及表面清洁度，生产后期需要对钢化玻璃进行研磨处理。然而，在研磨处理时，应力层对磨机切削力产生抵触，产品容易出现弯曲变形(弯曲度≥1.0mm)、尺寸扩大或缩小(尺寸增量绝对值达0.1mm)等问题。

针对以上问题，现有技术中的主要解决方式是在研磨工序前对钢化玻璃进行特定的处理，来尝试减小研磨工序造成的弯曲度和尺寸形变量。例如，公开号为CN104842977A采用纯硝酸钠对钢化玻璃进行完全退火处理，然而，该方法容易导致产品自爆碎裂、良率(即合格率)不高；而且，熔盐及熔盐后的保温处理，容易造成产品外形尺寸缩小量较大，并不能很好的解决产品外形尺寸变形的问题，需要对产品重新切割改料进行二次加工后，才能投入后续的正常生产工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢化玻璃熔盐及钢化玻璃的处理方法，采用本发明提供的熔盐或者按照本发明提供的处理方法处理钢化玻璃，能够降低钢化玻璃经研磨后的弯曲度和尺寸变形量，无需重新切割改料，同时具有较高的产品良率。

本发明提供了一种钢化玻璃熔盐，以质量分数计，包括以下组分：

钠盐 90％～98％；

钾盐 1％～10％；

硅藻土 1％～2％。

优选的，所述熔盐中钠离子的浓度大于243000ppm。

优选的，所述钠盐为硝酸钠。

优选的，所述钾盐选自硝酸钾、硫酸钾和氯化钾中的一种或几种。

本发明还提供了一种钢化玻璃的处理方法，包括以下步骤：

a)对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃；

b)利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃；

所述熔盐为上述技术方案所述的钢化玻璃熔盐。

优选的，所述步骤b)中，对于650MPa≤CS＜750MPa，30μm≤DOL＜35μm的低应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度为380～400℃，时间为2～6h；

对于CS≥750MPa，DOL≥35μm的高应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度为400～420℃，时间为4～6h。

优选的，所述步骤a)中，预热处理的温度为250～360℃，时间为1～3h。

优选的，所述步骤b)中，退应力钢化处理的升温速率为2～10℃/min。

优选的，所述钢化玻璃的尺寸为10～20英寸，厚度为0.3～0.5mm。

优选的，在对钢化玻璃进行预热处理前，还包括清洗处理；

在对钢化玻璃进行退应力钢化处理后，还包括降温处理和清洗处理。

本发明提供了一种钢化玻璃熔盐，包括：90％～98％的钠盐，1％～10％的钾盐和1％～2％的硅藻土。采用上述熔盐处理钢化玻璃，降低钢化玻璃产品经研磨处理后的弯曲度和尺寸形变量，并提升产品良率。本发明还提供了一种钢化玻璃的处理方法，包括以下步骤：a)对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃；b)利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃；所述熔盐为上述技术方案所述的钢化玻璃熔盐。按照本发明提供的处理方法，能够降低钢化玻璃经研磨处理后的弯曲度和尺寸变形量，无需重新切割改料，同时具有较高的产品良率。

试验结果表明，采用本发明的处理方法处理钢化玻璃，经25～30MPa，10～18min的研磨处理后，能够使产品的弯曲度在0～0.5mm，尺寸增量在(原尺寸±0.05)mm的范围内，相比于现有技术(弯曲度≥1.0mm，尺寸增量绝对值达0.1mm)，大大降低了弯曲度和尺寸增量；另外，本发明的产品良率达到95％以上，克服了现有处理方式易导致产品碎裂、良率低的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例1样品的平整度测试结果图；

图2为实施例1样品的尺寸测试结果图。

具体实施方式

本发明提供了一种钢化玻璃熔盐，以质量分数计，包括以下组分：

钠盐 90％～98％；

钾盐 1％～10％；

硅藻土 1％～2％。

本发明提供的钢化玻璃熔盐包括钠盐。本发明中，所述钠盐在熔盐中的质量分数为90％～98％，在所述比例范围内有利于达到合适的、能够降低钢化玻璃弯曲变形的离子交换动态，若用量低于90％或高于98％时，均会导致产品弯曲度和尺寸增量增大，产品良率降低。本发明中，优选控制熔盐中钠离子浓度大于243000ppm。本发明中，所述钠盐优选为硝酸钠。

本发明提供的钢化玻璃熔盐还包括钾盐。本发明中，所述钾盐在熔盐中的质量分数为1％～10％，优选为1％～8％；在所述比例范围内能够与钠盐在硅藻土中形成合适的离子交换速度，提升钢化玻璃产品品质，若用量低于1％或高于10％时，均会导致产品弯曲度和尺寸增量增大，产品良率降低。本发明中，所述钾盐优选为硝酸钾、硫酸钾和氯化钾中的一种或几种。

本发明提供的钢化玻璃熔盐还包括硅藻土。本发明中，所述硅藻土在熔盐中的质量分数为1％～2％，在所述比例范围内能够较好的吸附和释放离子，促进离子交换，提升钢化玻璃产品品质，若用量低于1％或高于2％时，均会导致产品弯曲度和尺寸增量增大，产品良率降低。本发明对所述硅藻土的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。

本发明中，上述钢化玻璃熔盐可通过以下方式获得：将钠盐、钾盐和硅藻土混合熔融，得到钢化玻璃熔盐。其中，所述混合熔融的温度优选为380～420℃。

本发明提供的钢化玻璃熔盐包含钠盐、钾盐和硅藻土，并按照特定比例搭配，经申请人研究发现，采用上述熔盐处理钢化玻璃，能够调节Na⁺-K⁺的置换速度，使之达到合适的离子交换动态，避免速度过快导致产品碎裂，硅藻土作为熔盐中的Na⁺、K⁺离子吸附中心，与特定比例的钠盐与钾盐搭配，吸收或释放交换离子，促进离子交换动态进行，从而降低钢化玻璃产品的弯曲度和尺寸形变量，并提升产品良率。

本发明还提供了一种钢化玻璃的处理方法，包括以下步骤：

a)对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃；

b)利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃；

所述熔盐为上述技术方案中所述的钢化玻璃熔盐。

按照本发明，先对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃。

本发明中，在对钢化玻璃预热处理前，优选先进行清洗处理。所述清洗处理的方式没有特殊限制，能够将钢化玻璃表面的油污、尘土等清洗干净即可；在一个实施例中，对钢化玻璃进行超声清洗。清洗干净后，进行预热处理。

本发明中，所述预热处理的温度优选为250～360℃；所述预热处理的时间优选为2～6h。本发明中，所述预热处理的升温速率优选为1～8℃/min。

按照本发明，在进行完预热处理后，利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃。

其中，所述熔盐为上述技术方案中所述的钢化玻璃熔盐，在此不再赘述。

本发明中，对预热玻璃进行的退应力钢化处理为不完全退应力逆向钢化处理，按照本发明的退应力处理方式，能够将熔盐中Na⁺的逆向置换钢化玻璃应力层中的K⁺，并达到合适的置换速度和置换率，还原钢化玻璃中的部分Na微粒子，促使产品表面的部分应力降低，进而降低产品对研磨塑性变形的抵触力，从而降低产品弯曲度和尺寸形变量。

本发明中，对于低应力钢化玻璃产品和高应力钢化玻璃产品的退应力钢化处理条件不同，具体的，对于650MPa≤CS＜750MPa，30μm≤DOL＜35μm的低应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度优选为380～400℃，所述退应力钢化处理的时间为2～6h。对于CS≥750MPa，DOL≥35μm的高应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度优选为400～420℃，所述退应力钢化处理的时间优选为4～6h。本发明中，所述退应力钢化处理的升温速率优选为2～10℃/min。

本发明中，在上述退应力钢化处理后，优选还进行降温处理。本发明中，优选先随炉降温至90～150℃，再放置炉外自然降温。

本发明中，在所述降温后，优选还进行清洗处理。所述清洗处理的方式没有特殊限制，能够将玻璃表面的残留盐去除即可，在一个实施例中，将退应力钢化玻璃在冷水或热水中浸泡30～60min，从而清洗除去玻璃表面残盐。

本发明中，所述钢化玻璃的尺寸优选为10～20英寸，厚度优选为0.3～0.5mm。所述尺寸为10～20英寸，指钢化玻璃的长为10～20英寸，宽为10～20英寸。本发明能够处理大而薄的钢化玻璃产品，现有技术中的处理方法通常只能处理小尺寸的厚产品，如公开号为CN105473525A和CN105683118A公开的处理方法都仅能处理小而厚的产品，不适于处理大而薄的钢化玻璃，限制了大尺寸且厚度薄的产品的生产应用，相比于现有技术，本发明的处理方法克服了该缺陷。

经本发明提供的处理方法处理过的钢化玻璃，在经25～30MPa，10～18min的研磨处理后，仍能够保持优异的平整度(即弯曲度)和尺寸形变，大大改善了钢化玻璃的品质。

本发明提供的处理方法，能够降低钢化玻璃经研磨处理后的弯曲度和尺寸变形量，无需重新切割改料，同时具有较高的产品良率。试验结果表明，采用本发明的处理方法处理钢化玻璃，经25～30MPa，10～18min的研磨处理后，能够使产品的弯曲度在0～0.5mm，尺寸增量在(原尺寸±0.05)mm的范围内，相比于现有技术(弯曲度≥1.0mm，尺寸增量绝对值达0.1mm)，大大降低了弯曲度和尺寸增量；另外，本发明的产品良率达到95％以上，克服了现有处理方式易导致产品碎裂、良率低的缺陷。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中所处理的钢化玻璃为10～20英寸，0.3～0.5mm厚的钢化玻璃弯片，为Na₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃，由康宁公司提供。

实施例1

1.1样品处理

熔盐：将95％的硝酸钠、4％的硝酸钾和1％的硅藻土混合，升温至400℃，得到熔盐(钠离子浓度大于243000ppm)。

处理过程：将钢化玻璃弯片(CS为800MPa，DOL为40μm)置于多槽超声机内，利用碱性清洗剂(型号为D63-010001)进行超声清洗。将清洗后的钢化玻璃弯片放入预热炉内，以5℃/min的升温速率由80℃升至360℃，预热2h。将预热后的产品放入钢化腔中，在熔盐里进行退应力钢化处理，处理温度为410℃，时间为5h。处理后随炉冷却至100℃，之后移至炉外自然冷却。将冷却后的产品在水中浸泡40min去除残盐，得到改性钢化玻璃。

1.2样品测试

样品经上述改性处理后均未发生碎裂，产品良率为100％。

研磨处理：将所得改性玻璃在290MPa压力下研磨18min。

随机抽取40片研磨样品，用Rideograph仪测试样品的平整度(即弯曲度)，用Optical Measuring仪测试样品的尺寸大小，结果分别参见图1和图2，图1为本实施例样品的平整度测试结果图，图2为本实施例样品的尺寸测试结果图。由图1可以看出，所有样品的弯曲度均小于0.5mm，在0～0.5mm的标准范围内，平均弯曲度为0.258mm。由图2可以看出，所有样品的尺寸增量在-0.017mm～0.042mm，均在(原尺寸±0.05)mm的标准范围内。

实施例2

1.1样品处理

熔盐：将98％的硝酸钠、1％的硫酸钾和1％的硅藻土混合，升温至390℃，得到熔盐(钠离子浓度大于243000ppm)。

处理过程：将钢化玻璃弯片(CS为700MPa，DOL为30μm)置于多槽超声机内，利用碱性清洗剂(型号为D63-010001)进行超声清洗。将清洗后的钢化玻璃弯片放入预热炉内，以5℃/min的升温速率由80℃升至340℃，预热2h。将预热后的产品放入钢化腔中，在熔盐里进行退应力钢化处理，处理温度为390℃，时间为5h。处理后随炉冷却至130℃，之后移至炉外自然冷却。将冷却后的产品在水中浸泡40min去除残盐，得到改性钢化玻璃。

1.2样品测试

样品经上述改性处理后均未发生碎裂，产品良率为100％。

研磨处理：将所得改性玻璃在290MPa压力下研磨18min。

随机抽取40片研磨样品，按照实施例1的测试方法测试样品的平整度(即弯曲度)和尺寸大小，结果显示，所有样品的弯曲度均小于0.5mm，在0～0.5mm的标准范围内，平均弯曲度为0.258mm；所有样品的尺寸增量在-0.017mm～0.042mm，均在(原尺寸±0.05)mm的标准范围内。

由以上测试结果可知，采用本发明的处理方法处理钢化玻璃，能够使产品的弯曲度在0～0.5mm，尺寸增量在(原尺寸±0.05)mm的范围内，相比于现有技术(弯曲度≥1.0mm，尺寸增量绝对值达0.1mm)，大大降低了弯曲度和尺寸增量；另外，本发明的处理方法具有高良率，产品良率达到95％以上。

对比例1～3

对比例1：按照实施例1的方法处理钢化玻璃，不同的是，将熔盐中的硝酸钠替换为磷酸钠。

对比例2：按照实施例2的方法处理钢化玻璃，不同的是，将熔盐中的硫酸钾替换为氢氧化钾。

对比例3：按照实施例1的方法处理钢化玻璃，不同的是，将熔盐中的硝酸钠替换为氢氧化钠，将硝酸钾替换为氢氧化钾。

记录对比例中产品良率，结果参见表1。

表1对比例1～3的测试结果

	产品良率
		对比例1	48％
对比例2	30％
		对比例3	12％

由以上对比例的测试结果可知，将熔盐中的钠盐和/或钾盐替换为其它种类时，均会严重破坏钢化玻璃的产品良率，无法满足实际规模化生产。

对比例4

将硝酸钾和硝酸钠按重量比2:5的比例混合后加入到退应力炉中，然后开启电源，将温度调试到退应力的410℃，待其完全溶化后，获得混合溶液，恒温12H(钠离子浓度为210000ppm)。将强化玻璃放入到预热炉中，在390℃下预热110min，然后将预热玻璃从预热炉转入退应力炉中，放入390℃的硝酸钾与硝酸钠的混合溶液中，浸渍160min后出炉缓冷，得到改性玻璃。

记录对比例中产品良率，按照实施例1的方法研磨钢化玻璃产品并测试产品弯曲度和尺寸增量，结果参见表2。

表2对比例4的测试结果

	平均弯曲度，mm	平均尺寸增量，mm	产品良率
				对比例4	≥0.8	≥0.05	43％

由对比例4可知，打破了本发明的熔盐配方，会明显破坏钢化玻璃的平整度、尺寸形变，以及产品良率，采用本发明的熔盐配方，才能改善产品弯曲度、尺寸形变及产品良率。

对比例5～6

对比例5：按照实施例1的方法处理钢化玻璃，不同的是，将退应力钢化处理的温度替换为500℃。

对比例6：按照实施例2的方法处理钢化玻璃，不同的是，将退应力钢化处理的温度替换为300℃。

记录对比例中产品良率，结果参见表3。

表3对比例5～6的测试结果

由以上对比例的测试结果可知，将退应力钢化处理的温度调节至过低或过高时，均会严重破坏钢化玻璃产品的良率，在本发明的退应力钢化处理温度范围内，才能提升钢化玻璃产品的良率。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种钢化玻璃熔盐，其特征在于，以质量分数计，包括以下组分：

钠盐 90％～98％；

钾盐 1％～10％；

硅藻土 1％～2％；

所述熔盐中钠离子的浓度大于243000ppm。

2.根据权利要求1所述的熔盐，其特征在于，所述钠盐为硝酸钠。

3.根据权利要求1所述的熔盐，其特征在于，所述钾盐选自硝酸钾、硫酸钾和氯化钾中的一种或几种。

4.一种钢化玻璃的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)对钢化玻璃进行预热处理，得到预热玻璃；

b)利用熔盐对所述预热玻璃进行退应力钢化处理，得到改性钢化玻璃；

所述熔盐为权利要求1～3中任一项所述的钢化玻璃熔盐。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b)中，对于650MPa≤CS＜750MPa，30μm≤DOL＜35μm的低应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度为380～400℃，时间为2～6h；

对于CS≥750MPa，DOL≥35μm的高应力钢化玻璃，所述退应力钢化处理的温度为400～420℃，时间为4～6h。

6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤a)中，预热处理的温度为250～360℃，时间为1～3h。

7.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b)中，退应力钢化处理的升温速率为2～10℃/min。

8.根据权利要求4～7中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述钢化玻璃的尺寸为10～20英寸，厚度为0.3～0.5mm。

9.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，在对钢化玻璃进行预热处理前，还包括清洗处理；

在对钢化玻璃进行退应力钢化处理后，还包括降温处理和清洗处理。

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