CN112159120A - 一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法 - Google Patents

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郭卫
司敏杰
杨慧杰
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Abstract

本发明属于浮法玻璃深加工领域，具体涉及一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法。涉及的一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法包括以下步骤：在超薄浮法玻璃进行离子强化时，其离子强化工艺分为预热阶段、离子强化阶段和降温阶段，本发明所提出的工艺方法简单、易于实现、提高成品率，降低成本，并且可有效降低超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生的的翘曲，易于推广应用；在离子强化工艺过程中，根据超薄浮法玻璃渗锡量，控制其预热阶段的升温速率和降温阶段的降温速率，可有效缓解超薄浮法玻璃在离子强化工艺中产生的的玻璃翘曲问题。

Description

一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法
技术领域
本发明属于浮法玻璃深加工领域，具体涉及一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法。
背景技术
智能手机、平板电脑以及便携信息终端等显示装置都在使用高强度、耐刮伤、抗冲击性能强的超薄浮法玻璃，这种超薄浮法玻璃必须经过离子强化后才能达到使用要求，离子强化工艺是通过玻璃中小半径的碱金属离子与熔盐中大半径的碱金属离子进行置换，在玻璃表面产生挤塞效应，使玻璃表面呈预压应力状态，从而达到增强的效果，离子强化可有效提高浮法玻璃的显微硬度、耐磨性、热稳定性和化学稳定性，降低玻璃表面的脆性，但是超薄浮法玻璃板在离子强化过程后极容易出现翘曲变形的问题，使超薄浮法玻璃的平坦性受损，出现玻璃盖板与显示面板元件贴合紧密性以及其与显示屏组装的严密性变差，影响产品的美观和质量，也影响产品链下游厂家的使用，限制了超薄浮法玻璃的应用。
浮法工艺中，玻璃成型是在通入保护气体（N2和H2）的锡槽中完成的，熔融玻璃液从熔窑流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在其重力和表面张力的作用下共同作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、抛光和拉薄后进入退火工艺，形成玻璃板；在锡槽中，玻璃上表面与保护气体接触，称其为玻璃空气面；玻璃板下表面与锡液接触，称其为玻璃锡面；在高温下，玻璃锡面与锡液直接接触，无可避免的导致玻璃锡面渗入部分锡，因此，浮法玻璃呈现出锡面和空气面化学组成不同，并且，玻璃越薄，锡在浮法玻璃中的占比越大，对其物理和化学性质的影响也越大，锡面和空气面化学组成的不同，即表面渗锡量的不同是浮法玻璃先天性问题，也是造成超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生翘曲的根本原因。
发明内容
为了改善上述技术缺陷，本发明的目的是提出一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案:
一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法，在超薄浮法玻璃进行离子强化时，其离子强化工艺分为预热阶段、离子强化阶段和降温阶段，具体为：
步骤1预热阶段，把超薄浮法玻璃板置于离子强化支架上，支架和超薄浮法玻璃均放置于预热炉中，预热炉设置目标温度400-470℃之间，保温1小时，预热炉升温速率在0.1~6℃/min之间，其中，随着渗锡量不同，调节不同的升温速率；渗锡量低于0.8%的超薄浮法玻璃，其升温阶段的升温速率为2-6℃；渗锡量在0.8%-2%之间的，其升温速率为0.1-2℃；控制升温速率可有效避免升温过快而使超薄玻璃炸裂，并且通过控制不同渗锡量匹配不同的升温速率，可有效减少超薄浮法玻璃在升温阶段产生的玻璃膨胀量和翘曲度；
步骤2离子强化阶段，把超薄浮法玻璃置于硝酸钾溶液的熔盐中，熔盐温度稳定在400-470℃之间，离子交换时间为2-8h之间，其中熔盐的选择、离子强化温度和离子强化时间可依据浮法玻璃样品种类而定；
步骤3降温阶段，把离子强化后的超薄浮法玻璃迅速置于降温炉中，降温炉温度在400-470℃之间，在缓冷阶段，其降温速率设置在0.1~6℃/min之间，当温度降至100℃以下时，可进行快速冷却；其中，随着渗锡量不同，调节不同缓冷阶段的降温速率；渗锡量低于0.8%的超薄浮法玻璃，其降温速率为2-6℃；渗锡量在0.8%-2%之间的，其降温速率在0.1-2℃之间。
本发明提出的一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法，在预热阶段阶段，玻璃样品的表面温度T随着预热炉空间温度T的升高而升高，玻璃置于空气中加热，不与熔盐接触，玻璃样品的表面成分是不变的；在离子强化阶段，玻璃样品的表面温度与熔盐的温度保持一致，温度T是不变的，发生的物理化学变化是玻璃表面的Na+和熔盐中K+发生离子交换，玻璃锡面和空气面的表面成分发生改变；在降温阶段，离子强化后的玻璃样品从熔盐中取出，放入高温炉进行退火，在这个阶段，玻璃样品的温度随着高温炉温度的降低而降低，其表面成分也是不变的。
浮法玻璃呈现出锡面和空气面化学组成不同，并且，玻璃越薄，锡在浮法玻璃中的占比越大，对其物理和化学性质的影响也越大，锡面和空气面化学组成的不同是浮法玻璃先天性问题，也是造成超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生翘曲的根本原因。
超薄浮法玻璃表面的渗锡量其质量分数为0-2%；超薄浮法玻璃锡面和空气面的渗锡量不同，成分不同，粘度也有所不同，其膨胀量也并不相同，渗锡量较多的样品，在同一温度下，其膨胀系数和绝对膨胀量均较少；通过控制超薄浮法玻璃渗锡量、预热阶段的升温速率及降温阶段的降温速率相匹配，可有效降低超薄浮法玻璃在离子强化中产生的翘曲。
本发明所提出的工艺方法简单、易于实现、提高成品率，降低成本，并且可有效降低超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生的的翘曲，易于推广应用；在离子强化工艺过程中，根据超薄浮法玻璃渗锡量，控制其预热阶段的升温速率和降温阶段的降温速率，可有效减少超薄浮法玻璃在离子强化工艺中产生的的玻璃翘曲问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本实施例公开一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法，在本实施例技术方案中，它包括以下步骤：
步骤1.预热阶段，选取同种超薄浮法玻璃板4个样品，厚度均为0.7mm，规格尺寸为200mm*100mm，其锡面SnO2渗锡量（质量分数）为1.5%，把超薄浮法玻璃板置于离子强化支架上，支架和超薄浮法玻璃均放置于预热炉中，预热炉设置目标温度425℃，保温1小时，预热炉升温速率分别设置为1℃/min、2℃/min、4℃/min、8℃/min；对应编号为样品1、2、4、8；
步骤2.离子强化阶段，把预热后的超薄浮法玻璃分别置于硝酸钾溶液的熔盐中，熔盐温度稳定在420℃，离子交换时间设置为4h；
步骤3.降温阶段，把离子强化后的超薄浮法玻璃迅速置于降温炉中，降温炉最高温度设置为425℃，其缓冷阶段的降温速率分别对应设置为1℃/min、2℃/min、4℃/min、8℃/min；当温度降至100℃时，可进行迅速降温阶段；
离子强化后超薄浮法玻璃的翘曲度测试采用精密光学影像仪weimi432PS 测定；
表1 超薄浮法玻璃在不同离子强化工艺后的翘曲值
样品编号 1 2 4 8
翘曲值（mm） 0.19 0.23 0.28 0.35
从表1中可以看出，采用此技术方案，当超薄浮法玻璃的渗锡量在1.5%时，随着不同的离子强化升温速率和降温速率，其翘曲值也随之改变，说明在其离子强化工艺过程中，不同的升温速率和降温速率影响超薄浮法玻璃离子强化后的翘曲值，因此，根据不同的浮法玻璃渗锡量，控制其在离子强化工艺过程中的升温速率和降温速率，可有效降低超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生的的翘曲，
使用本实施例技术方案，其预热阶段的升温速率和降温阶段的降温速率随着超薄浮法玻璃渗锡量的变化而变化；此技术方案明显改善了离子强化玻璃的翘曲度，并且该工艺方法简单、易于实现、提高成品率，降低成本，并且可有效降低超薄浮法玻璃在离子强化过程中产生的的翘曲，易于推广应用；
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范 围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种改善超薄浮法玻璃离子强化中产生翘曲的工艺方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一、预热阶段，把超薄浮法玻璃板置于离子强化支架上，支架和超薄浮法玻璃均放置于预热炉中，预热炉设置目标温度400-470℃之间，保温1小时，预热炉升温速率在0.1~6℃/min之间，其中，随着渗锡量不同，调节不同的升温速率；渗锡量低于0.8%的超薄浮法玻璃，其升温阶段的升温速率为2-6℃；渗锡量在0.8%-2%之间的，其升温速率在0.1-2℃之间；控制升温速率可有效避免升温过快而使超薄玻璃炸裂，并且通过控制不同渗锡量匹配不同的升温速率，可有效减少超薄浮法玻璃在升温阶段产生的玻璃膨胀量和翘曲度。
步骤二、离子强化阶段，把超薄浮法玻璃置于硝酸钾溶液的熔盐中，熔盐温度稳定在400-470℃之间，离子交换时间为2-8h之间，其中熔盐的选择、离子强化温度和离子强化时间可依据浮法玻璃样品种类而定；
步骤三、降温阶段，把离子强化后的超薄浮法玻璃迅速置于降温炉中，降温炉温度在400-470℃之间，降温速率在0.1~6℃/min之间，其中，随着渗锡量不同，调节不同的降温速率；渗锡量低于0.8%的超薄浮法玻璃，其降温速率为2-6℃；渗锡量在0.8%-2%之间的，其降温速率在0.1-2℃之间。
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