CN110845130A - 一种高强度超薄玻璃的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种高强度超薄玻璃的加工方法，包括以下步骤：选取含碱金属离子的超薄玻璃，置于Li+熔融盐中进行浸泡，Li+熔融盐的温度为400～450℃，浸泡时间≥3h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到一次处理玻璃；将一次处理玻璃置于Na+熔融盐中进行浸泡，Na+熔融盐的温度为400～450℃，1.5h≤浸泡时间≤2h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到二次处理玻璃；将二次处理玻璃置于K+熔融盐中进行浸泡，K+熔融盐的温度为400～450℃，浸泡时间≤40min，浸泡完成后在室温中快速退火，得到三次处理玻璃；将三次处理玻璃经过水洗、干燥后得到高强度超薄玻璃。本发明提供的高强度超薄玻璃的加工方法，适用于制备厚度为2mm左右的超薄玻璃，强度高，结构稳定。

Description

一种高强度超薄玻璃的加工方法
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，具体涉及一种高强度超薄玻璃的加工方法。
背景技术
随着触摸屏显示行业的快速发展，市场对触摸屏玻璃表面保护玻璃的厚度要求越来越薄，玻璃的超薄化已经成为玻璃的重要发展趋势之一。然而超薄化也带来了显而易见的弊端，那就是力学强度的降低。在降低重量、减小体积的同时，杂质、缺陷以及任何降低玻璃强度的负面因素都会被放大。比如：一个小小的裂纹或缺陷对于普通厚度的玻璃来说只是表面上一个微不足道的瑕疵，但相对于超薄玻璃来说,同样大小的裂纹却可能已经深入玻璃内部，对其强度造成无法忽视的破坏。这直接造成了超薄玻璃在抗折强度、表面硬度等力学性能指标上明显落后于普通的平板玻璃，这给超薄玻璃的实际应用带来了巨大的阻碍。
现有技术中，通常提升玻璃硬度的方法是利用物理钢化或化学钢化法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。对于化学钢化法制作钢化玻璃，一般是利用KNO3作为熔融盐，将玻璃表面的钠离子交换，利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了玻璃的表面强度。但是这种做法离子的扩散深度小，且扩散层与未扩散层之间的应力差别较大，玻璃受到撞击时扩散层与未扩散层之间的界面容易分离，稳定性差。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种高强度超薄玻璃的加工方法，适用于制备厚度为2mm左右的超薄玻璃，强度高，结构稳定。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来解决：
一种高强度超薄玻璃的加工方法，包括以下步骤：
S1选取含碱金属离子的超薄玻璃，置于Li+熔融盐中进行浸泡，Li+熔融盐的温度为400～450℃，浸泡时间≥3h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到一次处理玻璃；
S2将一次处理玻璃置于Na+熔融盐中进行浸泡，Na+熔融盐的温度为400～450℃，1.5h≤浸泡时间≤2h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到二次处理玻璃；
S3将二次处理玻璃置于K+熔融盐中进行浸泡，K+熔融盐的温度为400～450℃，浸泡时间≤40min，浸泡完成后在室温中快速退火，得到三次处理玻璃；
S4将三次处理玻璃经过水洗、干燥后得到高强度超薄玻璃。
具体的，所述步骤S1中超薄玻璃的厚度为1～3mm。
具体的，所述步骤S1中超薄玻璃的碱金属离子组成中，Li+和Na+的总含量≥99.5％。
具体的，所述步骤S1中Li+熔融盐中Li+的浓度为8～13mol/L。
具体的，所述步骤S1中Li+在超薄玻璃两端面的扩散深度为80～110μm。
具体的，所述步骤S1中浸泡过程中还使用了超声波振动或机械振动装置来提高离子交换速率。
具体的，所述步骤S2中Na+熔融盐中Na+的浓度为8～13mol/L。
具体的，所述步骤S2中Na+在一次处理玻璃两端面的扩散深度为40～70μm。
具体的，所述步骤S3中K+熔融盐中K+的浓度为8～13mol/L。
具体的，所述步骤S3中K+在二次处理玻璃两端面的扩散深度为10～40μm。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种高强度超薄玻璃的加工方法，对超薄玻璃进行了三次离子交换，扩散深度大，并使得超薄玻璃两端面从内到外具有递增式的压应力，玻璃受到撞击时，各梯级的压应力逐级抵消，能够避免由于传统的钢化玻璃受到撞击时扩散层与未扩散层之间的界面容易分离的问题，稳定性好，具有较高的强度。
附图说明
图1为步骤S1的结构示意图，超薄玻璃浸泡在Li+熔融盐过程中，Li+与Na+等碱金属离子进行离子交换，从而得到一次处理玻璃的过程。
图2为步骤S2的结构示意图，一次处理玻璃浸泡在Na+熔融盐过程中，Na+与Li+等碱金属离子进行离子交换，从而得到二次处理玻璃的过程。
图3为步骤S3的结构示意图，二次处理玻璃浸泡在K+熔融盐过程中，K+与Na+等碱金属离子进行离子交换，从而得到三次处理玻璃的过程。
附图标记为：超薄玻璃1、Li+熔融盐2、一次处理玻璃3、Na+熔融盐4、二次处理玻璃5、K+熔融盐6、三次处理玻璃7。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种高强度超薄玻璃的加工方法，包括以下步骤：
如图1所示，选取含碱金属离子的厚度为1～3mm的超薄玻璃1，其中碱金属离子组成中，为了避免K+等其余碱金属离子含量过多而影响扩散层的组成，使最终得到的产品两端面具有梯度性的应压力，Li+和Na+的总含量需要大于等于99.5％，将超薄玻璃1置于Li+熔融盐2中进行浸泡，Li+熔融盐2的温度为400～450℃，Li+熔融盐2中Li+的浓度为8～13mol/L，浸泡时间≥3h，浸泡时Li+与Na+发生离子交换，浸泡完成后在室温中快速退火，经过浸泡后Li+在超薄玻璃1两端面的扩散深度为80～110μm，得到一次处理玻璃3。
如图2所示，将一次处理玻璃3置于Na+熔融盐4中进行浸泡，Na+熔融盐4的温度为400～450℃，Na+熔融盐4中Na+的浓度为8～13mol/L，1.5h≤浸泡时间≤2h，浸泡完成后在室温中快速退火，Na+在一次处理玻璃3两端面的扩散深度为40～70μm，得到二次处理玻璃5。
如图3所示，将二次处理玻璃5置于K+熔融盐6中进行浸泡，K+熔融盐6的温度为400～450℃，K+熔融盐6中K+的浓度为8～13mol/L，浸泡时间≤40min，浸泡完成后在室温中快速退火，K+在二次处理玻璃5两端面的扩散深度为10～40μm，得到三次处理玻璃7，经过三次离子交换，将三次处理玻璃7的上端面划分为三个区域，从上到下依次为上扩散区域、中扩散区域、下扩散区域，上扩散区域中的K+含量最高，中扩散区域中的Na+含量最高，下扩散区域中的Li+含量最高，由于K+的半径＞Na+的半径＞Li+的半径，交换后的各区域的离子体积变化，在三次处理玻璃7的上端面形成从上到下递减的压应力，而内部形成张应力，从而达到提高玻璃强度的效果，而下扩散区域与内部的应力差别不大，因此能够避免由于传统的钢化玻璃受到撞击时扩散层与未扩散层之间的界面容易分离的问题，稳定性好。
最后，将三次处理玻璃7经过水洗、干燥后得到高强度超薄玻璃。
另外，超薄玻璃1浸泡过程中还使用了超声波振动或机械振动装置来提高离子交换速率。
以上实施例仅表达了本发明的1种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1选取含碱金属离子的超薄玻璃(1)，置于Li+熔融盐(2)中进行浸泡，Li+熔融盐(2)的温度为400～450℃，浸泡时间≥3h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到一次处理玻璃(3)；
S2将一次处理玻璃(3)置于Na+熔融盐(4)中进行浸泡，Na+熔融盐(4)的温度为400～450℃，1.5h≤浸泡时间≤2h，浸泡完成后在室温中快速退火，得到二次处理玻璃(5)；
S3将二次处理玻璃(5)置于K+熔融盐(6)中进行浸泡，K+熔融盐(6)的温度为400～450℃，浸泡时间≤40min，浸泡完成后在室温中快速退火，得到三次处理玻璃(7)；
S4将三次处理玻璃(7)经过水洗、干燥后得到高强度超薄玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中超薄玻璃(1)的厚度为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中超薄玻璃(1)的碱金属离子组成中，Li+和Na+的总含量≥99.5％。
4.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中Li+熔融盐(2)中Li+的浓度为8～13mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中Li+在超薄玻璃(1)两端面的扩散深度为80～110μm。
6.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S1中浸泡过程中还使用了超声波振动或机械振动装置来提高离子交换速率。
7.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S2中Na+熔融盐(4)中Na+的浓度为8～13mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S2中Na+在一次处理玻璃(3)两端面的扩散深度为40～70μm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中K+熔融盐(6)中K+的浓度为8～13mol/L。
10.根据权利要求1所述的一种高强度超薄玻璃的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中K+在二次处理玻璃(5)两端面的扩散深度为10～40μm。
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