CN112374768A - 一种破碎状态优异的钢化玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢化玻璃技术领域，具体涉及一种破碎状态优异的钢化玻璃。它是将玻璃预热后浸入含有亚硝酸钾的硝酸钾熔盐中，取出后加热消除应力，再进行普通钢化处理得到的。本发明提供的钢化玻璃，在压应力层深度、抗弯曲强度、表面压应力和翘曲度控制等方面表现优良，且破碎后碎片的均一性优于传统钢化玻璃。

Description

一种破碎状态优异的钢化玻璃
技术领域
本发明属于钢化玻璃技术领域，具体涉及一种破碎状态优异的钢化玻璃。
背景技术
钢化玻璃相较于传统玻璃在安全性、强度、热稳定性等方面具有非常显著的优势。目前，玻璃钢化的方法包括物理钢化和化学钢化。物理钢化方法的原理是将玻璃进行加热软化处，然后再进行吹风骤冷处理，使冷却后的玻璃表层形成压缩应力，玻璃内部形成拉伸应力，从而使普通退火玻璃成为钢化玻璃。化学钢化方法可以进一步分为高温型化学钢化和低温型化学钢化两类。高温型化学钢化的反应温度在玻璃的应变温度以上，通过离子交换以如锂离子等较小的离子置换玻璃表面的钠离子，使玻璃表面的膨胀系数低于内部，玻璃冷却后内部收缩变形大于表面收缩变形，从而在玻璃表面形成压应力。低温型化学钢化的反应温度在玻璃的应变温度以下，通过离子交换将如钾离子等较大离子取代玻璃表面的钠离子，玻璃冷去后表面受到挤压，形成表面压应力。目前，中国专利CN101328026B、CN104129906 B等许多报道，对钾离子、锂离子等阳离子在玻璃钢化中的作用进行了较为广泛和深入的研究。但是，对于阴离子表面处理对后续物理钢化的影响的相关研究却极为少见。事实上，钢化玻璃破碎后的状态受到许多因素的影响，如玻璃成分、钢化后的应力分布、玻璃表面的缺陷分布、玻璃内部的缺陷分布等等。是否可以通过阴离子修饰的方式改变玻璃的表面缺陷分布从而优化玻璃的破碎状态，目前还未见系统性的研究报道。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种破碎状态优异的钢化玻璃。该钢化玻璃通过以下方案制得。
(S1)预热：将玻璃在360-400℃下预热30-60min；
(S2)浸盐：将包含硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.2-2.0份、亚硝酸钾0.2-0.35份的熔盐加热到410-420℃，将预热后的玻璃没入熔盐中，保温8-10h，进行表面离子改性；
(S3)应力消除：将经浸盐处理的玻璃加热至550-580℃保温2-3h，消除内部应力；
(S4)钢化处理：将经步骤(S3)处理后的玻璃在6min内加热至610-620℃，保温3-5min，然后空冷至180-220℃，再水冷至室温即得。
在步骤(S2)中，包含硝酸钾的熔盐的组分优选为：硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.8份、亚硝酸钾0.3份。
在步骤(S4)中，空冷过程的风压为15-18MPa，空冷过程在4-5s内完成。
本发明采用的玻璃包括以下组分：二氧化硅60份、氧化钙10-14份、氧化钠18-24份、氧化铝2-3份、氧化镁2-4份。优选为：二氧化硅60份、氧化钙12.5份、氧化钠21.3份、氧化铝3.0份、氧化镁3.2份。
有益效果：通过以上方法制得的钢化玻璃，在压应力层深度、抗弯曲强度、表面压应力和翘曲度控制等方面表现优良，且破碎后碎片的均一性优于传统钢化玻璃。
附图说明
图1为破碎实验的碎片统计结果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种破碎状态优异的钢化玻璃，通过以下方案制得。
(S1)预热：将玻璃在380℃下预热40min；
(S2)浸盐：将由硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.8份、亚硝酸钾0.3份组成的熔盐加热到418℃，将预热后的玻璃没入熔盐中，保温8h；
(S3)应力消除：将经浸盐处理的玻璃加热至560℃保温2.5h；
(S4)钢化处理：将经步骤(S3)处理后的玻璃在6min内加热至610℃，保温4min，然后空冷至210℃，再水冷至室温即得。
本实施例中，步骤(S4)的空冷过程的风压为17MPa，空冷过程在4-5s内完成。
采用的玻璃包括以下组分：二氧化硅60份、氧化钙12.5份、氧化钠21.3份、氧化铝3.0份、氧化镁3.2份；玻璃厚度为8mm。
实施例2
一种破碎状态优异的钢化玻璃，通过以下方案制得。
(S1)预热：将玻璃在360℃下预热60min；
(S2)浸盐：将由硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.2份、亚硝酸钾0.2份组成的熔盐加热到410℃，将预热后的玻璃没入熔盐中，保温10h；
(S3)应力消除：将经浸盐处理的玻璃加热至550℃保温3h；
(S4)钢化处理：将经步骤(S3)处理后的玻璃在6min内加热至610℃，保温5min，然后空冷至180℃，再水冷至室温即得。
本实施例中，步骤(S4)的空冷过程的风压为15MPa，空冷过程在4-5s内完成。
本实施例中，使用的玻璃组成如下：二氧化硅60份、氧化钙10份、氧化钠18份、氧化铝2份、氧化镁2份；玻璃厚度为8mm。
实施例3
一种破碎状态优异的钢化玻璃，通过以下方案制得。
(S1)预热：将玻璃在400℃下预热30min；
(S2)浸盐：将由硝酸钾100份、非晶态二氧化硅2.0份、亚硝酸钾0.35份组成的熔盐加热到420℃，将预热后的玻璃没入熔盐中，保温8h，进行表面离子改性；
(S3)应力消除：将经浸盐处理的玻璃加热至580℃保温2h；
(S4)钢化处理：将经步骤(S3)处理后的玻璃在6min内加热至620℃，保温3min，然后空冷至220℃，再水冷至室温即得。
本实施例中，步骤(S4)的空冷过程的风压为18MPa，空冷过程在4-5s内完成。
本实施例中，使用的玻璃组成如下：二氧化硅60份、氧化钙14份、氧化钠24份、氧化铝3份、氧化镁4份；玻璃厚度为8mm。
对比例1
将实施例1中的亚硝酸钾替换为等摩尔量的硝酸钾，其余与实施例1相同。
对比例2
将实施例1中的亚硝酸钾替换为等摩尔量的氢氧化钾，其余与实施例1相同。
对比例3
将实施例1中的亚硝酸钾替换为等摩尔量的氯化钾，其余与实施例1相同。
对比例4
按照实施例1的方法，省略步骤(S1)和(S2)，直接按照步骤(S3)和(S4)的参数进行钢化处理。
对比例5
按照实施例1的方法，省略步骤(S4)，即不进行钢化处理。
对上述实施例1至3、对比例1至5的制得样品，测试其压应力层深度、抗弯曲强度、表面压应力和翘曲度，结果如表1所示。同时，对各样品进行破碎实验，样品规格为4mm×50mm×50mm的正方形玻璃板，对破碎后的碎片进行筛分，多级筛的筛孔为圆形，从上至下的孔径依次为9mm、7mm、5mm、3mm、1mm，筛分后统计不同粒径范围内的碎片占总质量的百分比，结果如图1所示。
表1
Figure BDA0002775566940000061
可见，按照本发明的方式采用亚硝酸钾浸盐处理后再进行物理钢化处理，得到的钢化玻璃在压应力层深度、抗弯曲强度、表面压应力等方面较其他钾盐处理的钢化玻璃和普通钢化玻璃都具有一定的优势，在翘曲度控制方面也能达到非常优异的结果。同时，本发明还针对不同阴离子的钾盐进行了研究，发现亚硝酸根在优化钢化玻璃的破碎状态方面起到了至关重要的作用，玻璃经过亚硝酸钾表面处理后再进行物理钢化处理，其碎片均一性明显优于其他种类的钢化玻璃。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：将玻璃浸入含有亚硝酸钾的硝酸钾熔盐中，加热消除应力后再进行物理钢化处理。
2.根据权利要求1所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：所述含有亚硝酸钾的硝酸钾熔盐包含以下组分：硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.2-2.0份、亚硝酸钾0.2-0.35份。
3.根据权利要求1所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：所述含有亚硝酸钾的硝酸钾熔盐包含以下组分：硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.8份、亚硝酸钾0.3份。
4.根据权利要求1所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：所述含有亚硝酸钾的硝酸钾熔盐的温度保持在410-420℃范围内。
5.根据权利要求1所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：有以下步骤制备得到：
（S1）预热：将玻璃在360-400℃下预热30-60min；
（S2）浸盐：将包含硝酸钾100份、非晶态二氧化硅1.8份、亚硝酸钾0.3份的熔盐加热到410-420℃，将预热后的玻璃没入熔盐中，保温8-10h，进行表面离子改性；
（S3）应力消除：将经浸盐处理的玻璃加热至550-580℃保温2-3h；
（S4）钢化处理：将经步骤（S3）处理后的玻璃在6min内加热至610-620℃，保温3-5min，然后空冷至180-220℃，再水冷至室温。
6.根据权利要求5所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：步骤（S4）中，空冷过程的风压为15-18MPa，空冷过程在4-5s内完成。
7.根据权利要求1至6任一项所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：所述玻璃包括以下组分：二氧化硅60份、氧化钙10-14份、氧化钠18-24份、氧化铝2-3份、氧化镁2-4份。
8.根据权利要求7所述的破碎状态优异的钢化玻璃，其特征在于：所述玻璃由以下组分构成：二氧化硅60份、氧化钙12.5份、氧化钠21.3份、氧化铝3.0份、氧化镁3.2份。
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