CN112174538A - 玻璃及增强玻璃抗冲击性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃及增强玻璃抗冲击性能的方法，该方法包括以下步骤：将玻璃浸泡于碱性腐蚀液中；将浸泡后的玻璃在钢化熔盐中进行钢化处理。其中碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：碱性剂0.3％～8％、碱性助剂0.5％～5％、增强剂0.3％～1％。该方法采用碱性剂提供碱性环境，腐蚀玻璃表面的微裂纹，碱性助剂主要与玻璃成分中的钙镁等离子发生反应，由于生成的新表面比较脆弱，为了防止损伤，添加增强剂使其在玻璃表面形成一层硅酸溶胶，保护新生成的表面不被划伤和擦伤，在进入钢化炉后，在高温下，该保护层会脱落，不会阻碍离子交换。该方法采用的碱性腐蚀剂无毒、无强氧化性，避免对工作人员的身体健康产生不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃增强技术领域，特别是涉及一种玻璃及增强玻璃抗冲击性能的方法。
背景技术
目前，平板电脑、手机等电子产品追求轻薄化，玻璃盖板越来越薄，为了减少跌落损伤，要求玻璃盖板的强度足够高。
玻璃是一种典型的脆性材料。影响玻璃强度的因素很多，其中表面微裂纹的存在对玻璃实际强度的影响最大。玻璃经开料、CNC加工和扫光等工序后，其表面会产生大量的微裂纹，这些微裂纹的存在会使得玻璃的强度大大降低。因此，消除这些微裂纹是提升玻璃的强度有效方法。目前，一般采用氢氟酸和浓硫酸腐蚀微裂纹以增强玻璃的抗冲击性。然而，氢氟酸具有毒性，且氧化性太强，而浓硫酸具有强腐蚀性，会对工作人员的身体健康产生不利影响。
发明内容
基于此，为解决采用氢氟酸和浓硫酸腐蚀微裂纹存在原料具有毒性和腐蚀性的问题，有必要提供一种增强玻璃抗冲击性能的方法以及该方法处理得到的玻璃。
一种增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃浸泡于碱性腐蚀液中；
步骤二、将浸泡后的所述玻璃在钢化熔盐中进行钢化处理；
所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂0.3％～8％、碱性助剂0.5％～5％、增强剂0.3％～1％；
所述碱性剂选自NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种；
所述碱性助剂选自K3PO4、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2HPO4和K2HPO4中的一种或多种；
所述增强剂选自K2SiO3、Na2SiO3、硅酸乙酯和硅烷偶联剂中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂2％～4％、碱性助剂2％～4％、增强剂0.8％～1％。
在其中一个实施例中，所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂3％、碱性助剂3％、增强剂1％。
在其中一个实施例中，在所述步骤一中，控制所述碱性腐蚀液的温度为60℃～90℃，浸泡的时间为20min～180min。
在其中一个实施例中，在所述步骤二中，控制所述钢化熔盐的温度为420℃～500℃，钢化的时间为80min～330min。
在其中一个实施例中，在所述步骤二之前，还包括对浸泡后的所述玻璃进行清洗的步骤。
在其中一个实施例中，在所述步骤一中，在浸泡的过程中还进行超声处理。
在其中一个实施例中，在所述步骤一中，超声的功率为50～100W，超声的频率为60～100kHz。
在其中一个实施例中，所述钢化熔盐包括如下质量分数的原料：
KOH 0.5％～3％、SiO2 0.5％～3％、K2CO3 0.5％～3％、硅藻土0.5％～1％、KNO390％～98％。
一种玻璃，通过上述任一实施例的增强玻璃抗冲击性能的方法处理得到。
与现有方案相比，上述玻璃及增强玻璃抗冲击性能的方法具有以下有益效果：
上述增强玻璃抗冲击性能的方法，采用碱性剂提供碱性环境，与玻璃成分中的氧化铝和氧化硅发生反应，腐蚀玻璃表面的微裂纹，碱性助剂主要与玻璃成分中的钙镁等离子发生反应，由于生成的新表面比较脆弱，为了防止损伤，添加增强剂使其在玻璃表面形成一层硅酸溶胶，保护新生成的表面不被划伤和擦伤，在进入钢化炉后，在高温的作用下，该保护层会脱落，不会阻碍离子交换。该方法采用的碱性腐蚀剂无毒、无强氧化性，避免对工作人员的身体健康产生不利影响。经过上述方法处理的玻璃能够有效提高抗冲击性能，强度可达到47MPa～78MPa。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃浸泡于碱性腐蚀液中；
步骤二、将浸泡后的玻璃在钢化熔盐中进行钢化处理。
其中，碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂0.3％～8％、碱性助剂0.5％～5％、增强剂0.3％～1％。
碱性剂选自NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种；
碱性助剂选自K3PO4、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2HPO4和K2HPO4中的一种或多种；
增强剂选自K2SiO3、Na2SiO3、硅酸乙酯和硅烷偶联剂中的一种或多种。
在其中一个示例中，碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂2％～4％、碱性助剂2％～4％、增强剂0.8％～1％。
进一步地，在其中一个示例中，碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂3％、碱性助剂3％、增强剂1％。
在其中一个示例中，在步骤一中，控制碱性腐蚀液的温度为60℃～90℃，浸泡时间为20min～180min。进一步地，在其中一个示例中，在步骤一中，控制碱性腐蚀液的温度为80℃，浸泡时间为30min。
在其中一个示例中，在步骤二中，控制钢化熔盐的温度为420℃～500℃，钢化的时间为80min～330min。进一步地，在其中一个示例中，在步骤二中，控制钢化熔盐的温度为470℃，钢化的时间为100min。
在其中一个示例中，钢化熔盐包括如下质量分数的原料：
KOH 0.5％～3％、SiO2 0.5％～3％、K2CO3 0.5％～3％、硅藻土0.5％～1％、KNO390％～98％。
进一步地，在其中一个示例中，钢化熔盐包括如下质量百分比浓度的原料：
KOH 0.8％～1.3％、SiO2 0.8％～1.2％、K2CO3 1.2％～1.7％、硅藻土0.5％～0.7％、KNO3 95％～97％。
在一个具体的示例中，钢化熔盐包括如下质量百分比浓度的原料：
KOH 1％、SiO2 1％、K2CO3 1.5％、硅藻土0.5％、KNO3 96％。
在其中一个示例中，在步骤二之前，增强玻璃抗冲击性能的方法中还包括对经过碱性腐蚀液浸泡后的玻璃进行清洗的步骤。
在其中一个示例中，在步骤一中，在浸泡的过程中还进行超声处理。相比氢氟酸和浓硫酸，碱性腐蚀液的腐蚀速率较小，本发明实验过程中发现，在碱性腐蚀液浸泡玻璃的过程中，进行超声处理，可以加快反应速率，从而缩短反应时间。
进一步地，在其中一个示例中，在步骤一中，超声的功率为50～100W，超声的频率为60～100kHz。
进一步地，本发明还提供一种玻璃，其是通过上述任一示例的增强玻璃抗冲击性能的方法处理得到。
以下以具体实施例对本发明作进一步说明。
以下各实施例和对比例中采用的玻璃样品均选自同一批经过CNC和扫光后的玻璃样品。
实施例1
本实施例的增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，配制酸性腐蚀液，酸性腐蚀液由以下质量百分比浓度的原料组成：
NaOH：3％；K3PO4：0.5％；Na3PO4：0.5％；Na2SiO3：0.5％，余量为水。
步骤2，在超声作用下，将待处理的玻璃在80℃条件下使用步骤1配制的酸性腐蚀液浸泡30min。
步骤3，将步骤2浸泡后的玻璃进行用清水进行清洗。
步骤4，配制钢化熔盐，钢化熔盐由以下质量百分比浓度的原料组成。
KOH：2％；SiO2：0.5％，K2CO3：0.5％，硅藻土：0.5％，KNO3：96.5％。
步骤5，将步骤3中清洗完的玻璃在步骤4配制的钢化熔盐中以420℃的温度钢化330min。
实施例2
本实施例的增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，配制酸性腐蚀液，酸性腐蚀液由以下质量百分比浓度的原料组成：
Ba(OH)2：4％；K3PO4：0.5％；Na2SiO3：0.5％，余量为水。
步骤2，将待处理的玻璃在60℃条件下使用步骤1配制的酸性腐蚀液浸泡180min。
步骤3，将步骤2浸泡后的玻璃进行用清水进行清洗。
步骤4，配制钢化熔盐，钢化熔盐由以下质量百分比浓度的原料组成：
KOH：3％；SiO2：3％，K2CO3：3％，硅藻土：1％，KNO3：90％。
步骤5，将步骤3中清洗完的玻璃在步骤4配制的钢化熔盐中以500℃的温度钢化80min。
实施例3
本实施例的增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，配制酸性腐蚀液，酸性腐蚀液由以下质量百分比浓度的原料组成：
NaOH：3％；K3PO4：1.5％；Na3PO4：1.5％；Na2SiO3：1％，余量为水。
步骤2，在超声作用下，将待处理的玻璃在80℃条件下使用步骤1配制的酸性腐蚀液浸泡30min。
步骤3，将步骤2浸泡后的玻璃进行用清水进行清洗。
步骤4，配制钢化熔盐，钢化熔盐由以下质量百分比浓度的原料组成：
KOH：1％；SiO2：1％，K2CO3：1.5％，硅藻土：0.5％，KNO3：96％。
步骤5，将步骤3中清洗完的玻璃在步骤4配制的钢化熔盐中以470℃的温度钢化100min。
实施例4
本实施例的增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，配制酸性腐蚀液，酸性腐蚀液由以下质量百分比浓度的原料组成：
NaOH：0.3％；K2HPO4：2.5％；Na2CO3：2.5％；硅酸乙酯：0.3％，余量为水。
步骤2，在超声作用下，将待处理的玻璃在90℃条件下使用步骤1配制的酸性腐蚀液浸泡20min。
步骤3，将步骤2浸泡后的玻璃进行用清水进行清洗。
步骤4，配制钢化熔盐，钢化熔盐由以下质量百分比浓度的原料组成：
KOH：0.5％；SiO2：0.5％，K2CO3：0.5％，硅藻土：0.5％，KNO3：98％。
步骤5，将步骤3中清洗完的玻璃在步骤4配制的钢化熔盐中以420℃的温度钢化330min。
对比例1
本对比例的增强玻璃抗冲击性能的方法，包括以下步骤：
步骤1，将CNC和扫光后的玻璃进行清洗；
步骤2，将步骤1清洗后的玻璃在100％KNO3中以420℃的温度钢化330min。
对上述实施例1～4以及对比例1中钢化的玻璃进行抗冲击性能测试，结果如表1所示。
表1
单位：MPa
上述增强玻璃抗冲击性能的方法，采用碱性剂提供碱性环境，与玻璃成分中的氧化铝和氧化硅发生反应，腐蚀玻璃表面的微裂纹，碱性助剂主要与玻璃成分中的钙镁等离子发生反应，由于生成的新表面比较脆弱，为了防止损伤，添加增强剂使其在玻璃表面形成一层硅酸溶胶，保护新生成的表面不被划伤和擦伤，在进入钢化炉后，在高温的作用下，该保护层会脱落，不会阻碍离子交换。该方法采用的碱性腐蚀剂无毒、无强氧化性，避免对工作人员的身体健康产生不利影响。经过上述方法处理的玻璃能够有效提高抗冲击性能，强度可达到47MPa～78MPa。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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)
1.一种增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将玻璃浸泡于碱性腐蚀液中；
步骤二、将浸泡后的所述玻璃在钢化熔盐中进行钢化处理；
所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂0.3％～8％、碱性助剂0.5％～5％、增强剂0.3％～1％；
所述碱性剂选自NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种；
所述碱性助剂选自K3PO4、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2HPO4和K2HPO4中的一种或多种；
所述增强剂选自K2SiO3、Na2SiO3、硅酸乙酯和硅烷偶联剂中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂2％～4％、碱性助剂2％～4％、增强剂0.8％～1％。
3.如权利要求2所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，所述碱性腐蚀液中包含以下质量百分比浓度的原料：
碱性剂3％、碱性助剂3％、增强剂1％。
4.如权利要求1所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，在所述步骤一中，控制所述碱性腐蚀液的温度为60℃～90℃，浸泡的时间为20min～180min。
5.如权利要求1所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，在所述步骤二中，控制所述钢化熔盐的温度为420℃～500℃，钢化的时间为80min～330min。
6.如权利要求1所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，在所述步骤二之前，还包括对浸泡后的所述玻璃进行清洗的步骤。
7.如权利要求1所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，在所述步骤一中，在浸泡的过程中还进行超声处理。
8.如权利要求7所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，在所述步骤一中，超声的功率为50～100W，超声的频率为60～100kHz。
9.如权利要求1～8任一项所述的增强玻璃抗冲击性能的方法，其特征在于，所述钢化熔盐包括如下质量分数的原料：
KOH 0.5％～3％、SiO2 0.5％～3％、K2CO3 0.5％～3％、硅藻土0.5％～1％、KNO390％～98％。
10.一种玻璃，其特征在于，通过如权利要求1～9任一项所述的增强玻璃抗冲击性能的方法处理得到。
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