CN113135659A - 一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法。本发明制备的钢化玻璃中加入氧化硼可以与玻璃中的碱金属氧化物提供的游离氧进行结合，硼氧三角体转变为硼氧四面体，与硅氧四面体通过桥氧键进行相连，用氧化硼取代二氧化硅的含量，由于硼氧四面体的体积要比硅氧四面体的体积要小，所以形成的连接网络更加紧密，提高钢化玻璃的强度和耐热性，同时，由于氧化硼的熔点要低于二氧化硅的熔点，所以加入氧化硼可以降低钢化玻璃的熔点，起到了助熔的作用；本发明制备的卫浴用低密度高强度钢化玻璃，具有很好的抗折强度、维氏硬度和耐热性，同时加入氧化锂，降低玻璃密度，生成轻质高强度钢化玻璃，具有很好的实用性和生产价值。

Description

一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢化玻璃技术领域，具体为一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法。
背景技术
现如今，人们的日常生活中，处处都是玻璃制品的身影，因为玻璃的用途广泛，是很多设备、物品、建筑所必须的原料，用途最广泛的就是门窗玻璃，以前的木质门窗，现在基本都被玻璃取代，不仅更加结实牢靠，而且保温效果更好。
浴室中用的就是玻璃中的钢化玻璃，钢化玻璃要比普通的玻璃强度更高，耐热性能更好，而且普通玻璃在破裂时，会产生锯齿边缘，极易对人造成伤害，而钢化玻璃在破裂后会产生钝边，即便不小心碰到了，也不会造成伤害，安全性极高，但在淋浴过程中，如果内外的温差过大，会造成钢化玻璃爆开，极易造成伤害及损失。
本发明公开了一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃，所述钢化玻璃主要由废弃玻璃、石英砂、硼砂、三氧化二铝、氧化钠、氧化镁、氧化钾、氧化锂、氧化钙、氯化钠制得。
进一步的，所述钢化玻璃中各组分原料为：按重量计，废弃玻璃45～55份、石英砂30～40份、硼砂10～15份、三氧化二铝12～16份、氧化钠25～35份、氧化镁2～6份、氧化钾1～3份、氧化锂1.5～3份、氧化钙3～5份、氯化钠0.5～0.9份。
进一步的，所述钢化玻璃中各组分原料重量百分比为：55～60％的二氧化硅、8～12％的氧化硼、18～20％的氧化钠、5～8％的三氧化二铝、2～3％的氧化镁、0.5～1.5％的氧化钾、0.3～0.8％的氧化锂、1～3％的氧化钙、0.1～0.3％的氯化钠。
进一步的，所述氧化钠、氧化钾、氧化锂的物质的量之和为nA；
所述氧化硼的物质的量为nB；
所述三氧化二铝的物质的量为nC；
所述nB≤nA-nC≤2.5nB。
一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
(1)将石英砂、硼砂、氧化钠、氧化钾、氧化锂置于球磨机中，研磨一段时间，置于烘箱中，在干燥一段时间，再次置于球磨机中研磨一段时间，制得混合物A粉末；
(2)将氧化镁、氧化钙、三氧化二铝置于球磨机中，研磨一段时间，制得混合物B粉末；
(3)将废弃玻璃、氯化钠置于硅钼炉中，以一定的速度进行升温，保温一段时间，加入混合物A粉末，以一定的速度进行升温，搅拌均匀，保温一段时间，加入混合物B粉末，以一定的速度进行升温，搅拌均匀，保温一段时间，制得玻璃液；
S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在一定温度下进行退火处理，处理一段时间，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
(1)将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至一定温度，保温一段时间，迅速风冷至室温；
(2)将(1)中处理后的玻璃进行盐浴处理，制得预制钢化玻璃；
S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至一定温度，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
进一步的，所述S3步骤(2)中的盐浴处理为将(1)中处理后的玻璃加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥，干燥一段时间后降温至一定温度，继续保温一段时间；
加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥一段时间，降温至一定温度后保温一段时间；
加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥，温度不变保温一段时间，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗，置于烘箱中，在一定温度下干燥一段时间，制得预制钢化玻璃。
进一步的，所述S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
(1)将石英砂、硼砂、氧化钠、氧化钾、氧化锂置于球磨机中，研磨20～30min，置于烘箱中，在60℃下干燥20min，置于球磨机中，研磨40～60min，制得混合物A粉末；
(2)将氧化镁、氧化钙、三氧化二铝置于球磨机中，研磨35～45min，制得混合物B粉末；
(3)将废弃玻璃、氯化钠置于硅钼炉中，以3℃/min的速度升温至950℃，保温40min，加入混合物A粉末，以2℃/min的速度升温至1350℃，搅拌10min，保温1h，加入混合物B粉末，以2℃/min的速度升温至1650℃，搅拌20min，保温2h，制得玻璃液；
所述S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在560℃～600℃下进行退火处理，处理1～2h，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
所述S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
(1)将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至650℃～700℃，保温10min，迅速风冷至室温，冷却时间为3min；
(2)将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于350℃～450℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入10～15h，取出后，置于烘箱中，在150℃～200℃下进行干燥2h，降温至80℃～120℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于300℃～350℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入30～35min，取出后，置于烘箱中，在100℃～150℃下进行干燥2h，降温至80℃～100℃保温1h；
加热至250℃～300℃进行预热，置于250℃～300℃的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入10～15min，取出后，置于烘箱中，在80℃～100℃下进行干燥2h，温度不变保温1h，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3～4次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃；
所述S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至500℃～600℃，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明公开了一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃及其制备方法。其中，加入氧化硼可以与玻璃中的碱金属氧化物提供的游离氧进行结合，硼氧三角体转变为硼氧四面体，与硅氧四面体通过桥氧键进行相连，用氧化硼取代二氧化硅的含量，由于硼氧四面体的体积要比硅氧四面体的体积要小，所以形成的连接网络更加紧密，提高钢化玻璃的强度和耐热性，同时，由于氧化硼的熔点要低于二氧化硅的熔点，所以加入氧化硼可以降低钢化玻璃的熔点，起到了助熔的作用；
同时，加入了三氧化二铝，三氧化二铝也会与碱金属氧化物提供的游离氧结合形成铝氧四面体，与硅氧四面体形成桥氧键，进入二氧化硅连接网络，提高连接密度，铝氧四面体的体积要比硅氧四面体大，有利于进行离子交换；同时，由于三价铝离子的核电荷数比三价硼离子的大，具有更强的电场强度，所以对游离氧的竞争力比硼离子强，更容易优先与游离氧结合；
为避免铝离子相对硼离子与游离氧结合力强，所以先加入硼离子与游离氧进行结合，让硼氧三角体充分转化为硼氧四面体，减少非桥氧键的增多，避免连接网络被破坏，导致玻璃的维氏强度、抗折强度降低，可以更加均匀的形成硅氧四面体、硼氧四面体、铝氧四面体的连接网络，提高玻璃的强度；
同时确保n(氧化硼)≤n(氧化钠)+n(氧化钾)+n(氧化锂)-n(三氧化二铝)≤2.5n(氧化硼)，可以保证让硼离子结合游离氧后还有充足的游离氧与铝离子进行结合，避免因为缺少游离氧而导致生成铝氧多面体，进入连接网络进行填充，破坏网络结构，生成的铝氧四面体体积较硅氧四面体大，可以有效减少玻璃中的裂纹；同时，为避免因为氧化物含量过大，其中的碱性阳离子对玻璃网络结构进行填充，吸附过量的游离氧，形成堆积，破坏玻璃网络结构，所以限定在n(氧化硼)≤n(氧化钠)+n(氧化钾)+n(氧化锂)-n(三氧化二铝)≤2.5n(氧化硼)，即可以保证有充足的游离氧形成连接网络，又不会导致网络被破坏，性能最好；
同时，加入氧化锂，可以取代一部分的氧化钠，锂离子取代钠离子的空间位置，由于氧化锂的相对分子质量低于氧化钠的相对分子质量，所以会造成玻璃的密度降低，质量更轻，而且，加入氧化锂会导致硅氧键的弱化，更有利于硼氧四面体、铝氧四面体与硅氧四面体形成桥氧键；
同时，锂离子的半径要小于钠离子，在连接网络中进行扩散所需要的的能量小于钠离子需要的能量，更有利于进行扩散和离子交换，在盐浴处理时，可以提高离子交换的效率，使得钾离子的交换厚度增加，由于钾离子的半径要大于锂离子和钠离子，所以越多的钾离子形成的压应力越大，玻璃的强度越高，同时由于半径增大，还可以将玻璃中的裂纹进行填充，进一步增强玻璃强度；
本发明中采用三次盐浴处理，第一次用硝酸钾进行盐浴处理，在玻璃外表面形成一层压应力层，第二次采用硝酸钾与硝酸钠混合盐浴，在玻璃外表面形成离子的浓度梯度，同时，加深钾离子向玻璃内部的渗透深度，第三次采用硝酸钾、硝酸钠和硝酸锂的混合盐浴，而且盐浴时间也是逐次递减，在玻璃外表面形成离子的浓度梯度，最外层为钾离子、锂离子和钠离子，中间层为钠离子和钾离子，最里层为钾离子，而钾离子的离子半径大于钠离子的离子半径，钠离子的离子半径大于锂离子的离子半径，这样就形成了压应力梯度，在玻璃表面的裂纹扩张时，压应力会对对裂纹进行阻碍，同时，在裂纹向玻璃内部扩张时会收到越来越大的阻力，提高了玻璃使用的可靠性；
同时，本发明最后对玻璃表面进行等离子体处理，用四氯化锡气体对表面进行处理，锡离子会与玻璃网络中的游离氧反应在玻璃表面生成一层氧化锡薄膜，玻璃与氧化锡薄膜之间产生化学键合，提高粘附强度，同时，还可以对玻璃表面进行填充，提高玻璃的力学强度，并且起到了隔绝水分、空气、腐蚀介质的作用；
本发明制备的卫浴用低密度高强度钢化玻璃，具有很好的抗折强度、维氏硬度和耐热性，同时加入氧化锂，降低玻璃密度，生成轻质高强度钢化玻璃，具有很好的实用性和生产价值。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
(1)将30份石英砂、10份硼砂、25份氧化钠、1份氧化钾、1.5份氧化锂置于球磨机中，研磨20min，置于烘箱中，在60℃下干燥20min，置于球磨机中，研磨40min，制得混合物A粉末；
(2)将2份氧化镁、3份氧化钙、12份三氧化二铝置于球磨机中，研磨35min，制得混合物B粉末；
(3)将55份废弃玻璃、0.5份氯化钠置于硅钼炉中，以3℃/min的速度升温至950℃，保温40min，加入混合物B粉末，以2℃/min的速度升温至1350℃，搅拌10min，保温1h，加入混合物A粉末，以2℃/min的速度升温至1650℃，搅拌20min，保温2h，制得玻璃液；
S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在560℃下进行退火处理，处理1h，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
(1)将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至650℃，保温10min，迅速风冷至室温，冷却时间为3min；
(2)将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于350℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入3h，取出后，置于烘箱中，在150℃下进行干燥2h，降温至80℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于300℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入30min，取出后，置于烘箱中，在100℃下进行干燥2h，降温至80℃保温1h；
加热至250℃进行预热，置于250℃的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入10min，取出后，置于烘箱中，在80℃下进行干燥2h，温度不变保温1h，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃；
S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至500℃，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
实施例2
一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
(1)将35份石英砂、13份硼砂、30份氧化钠、2份氧化钾、2.5份氧化锂置于球磨机中，研磨25min，置于烘箱中，在60℃下干燥20min，置于球磨机中，研磨50min，制得混合物A粉末；
(2)将4份氧化镁、4份氧化钙、14份三氧化二铝置于球磨机中，研磨40min，制得混合物B粉末；
(3)将50份废弃玻璃、0.7份氯化钠置于硅钼炉中，以3℃/min的速度升温至950℃，保温40min，加入混合物B粉末，以2℃/min的速度升温至1350℃，搅拌10min，保温1h，加入混合物A粉末，以2℃/min的速度升温至1650℃，搅拌20min，保温2h，制得玻璃液；
S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在580℃下进行退火处理，处理1.5h，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
(1)将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至675℃，保温10min，迅速风冷至室温，冷却时间为3min；
(2)将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于400℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入4h，取出后，置于烘箱中，在175℃下进行干燥2h，降温至100℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于330℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入33min，取出后，置于烘箱中，在130℃下进行干燥2h，降温至90℃保温1h；
加热至270℃进行预热，置于270℃的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入13min，取出后，置于烘箱中，在90℃下进行干燥2h，温度不变保温1h，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃；
S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至550℃，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
实施例3
一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
(1)将40份石英砂、15份硼砂、35份氧化钠、3份氧化钾、3份氧化锂置于球磨机中，研磨30min，置于烘箱中，在60℃下干燥20min，置于球磨机中，研磨60min，制得混合物A粉末；
(2)将6份氧化镁、5份氧化钙、16份三氧化二铝置于球磨机中，研磨45min，制得混合物B粉末；
(3)将45份废弃玻璃、0.9份氯化钠置于硅钼炉中，以3℃/min的速度升温至950℃，保温40min，加入混合物B粉末，以2℃/min的速度升温至1350℃，搅拌10min，保温1h，加入混合物A粉末，以2℃/min的速度升温至1650℃，搅拌20min，保温2h，制得玻璃液；
S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在600℃下进行退火处理，处理2h，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
(1)将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至700℃，保温10min，迅速风冷至室温，冷却时间为3min；
(2)将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于450℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入4h，取出后，置于烘箱中，在200℃下进行干燥2h，降温至120℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于350℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入35min，取出后，置于烘箱中，在150℃下进行干燥2h，降温至100℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于300℃的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入15min，取出后，置于烘箱中，在100℃下进行干燥2h，温度不变保温1h，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃；
S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至600℃，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
对比例1
与实施例3相比，缺少了硼砂，其余相同。
对比例2
与实施例3相比，缺少了三氧化二铝，其余相同。
对比例3
与实施例3相比，S3中只进行了一次盐浴处理，其余步骤和工艺参数相同。
其中S3中(2)：
将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于450℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入4h，取出后，置于烘箱中，在200℃下进行干燥2h，降温至120℃保温1h；
取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃。
对比例4
与实施例3相比，S3中只进行了两次盐浴处理，其余步骤和工艺参数相同。
其中S3中(2)：
(2)将(1)中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于450℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入4h，取出后，置于烘箱中，在200℃下进行干燥2h，降温至120℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于350℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入35min，取出后，置于烘箱中，在150℃下进行干燥2h，降温至100℃保温1h；
取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃。
对比例5
与实施例3相比，缺少了等离子体处理，其余步骤和工艺参数相同。
实验一(抗折强度)
以实施例1～3、对比例1～3作为实验试样，采用三点抗折法，将试样的尺寸裁为50×5×5mm，用电动抗折机对试样进行检测，记录抗折强度。
实验二(维氏硬度)
以实施例1～3、对比例1～3作为实验试样，采用维氏硬度测试，将试样清洗洁净后，用正四棱锥体(相对两面夹角为136°)的维氏金刚石压头在试样表面施加1N的负荷，持续15s，观察压痕长度，在显微硬度仪上测出试样的维氏硬度，并记录。
实验三(热稳定性)
以实施例1～3、对比例1～3作为实验试样，将试样的尺寸裁为20×4×4mm，将试样置于电炉中进行加热，然后迅速冷却，记录试样产生破裂的温度差。
实验数据
Figure BDA0003039036370000101
Figure BDA0003039036370000111
数据分析
由数据可知，实施例1～3的抗折强度、热稳定性和维氏硬度的性能最好，其中实施例3的性能最好；
相比于实施例3，对比例1中缺少了硼砂，缺少了氧化硼，无法生成体积更小硼氧四面体，缺少桥氧键的形成，抗折强度、热稳定性和维氏硬度均有所下降；
相比于实施例3，对比例2中缺少了三氧化二铝，无法生成铝氧四面体，无法提供更过的离子通道，导致离子交换效率降低，导致外表面的压应力降低，性能均有所降低；
相比于实施例3，对比例3中只进行了一次离子交换，没有形成离子浓度梯度，玻璃裂纹增大，影响玻璃的力学强度，性能下降；
相比于实施例3，对比例4中只进行了两次离子交换，形成的浓度梯度小于实施例3的浓度梯度，所以形成的交换层厚度小于实施例3的交换层厚度，压应力层厚度小于裂纹长度，所以无法对裂纹形成压力阻碍，性能有所下降；
相比于实施例3，对比例5中缺少了等离子体处理，玻璃表面缺少了氧化薄膜，相对的力学强度有所降低；
综上所述，本发明制备的卫浴用低密度高强度钢化玻璃，具有很好的抗折强度、维氏硬度和耐热性，同时加入氧化锂，降低玻璃密度，生成轻质高强度钢化玻璃，具有很好的实用性和生产价值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃，其特征在于：所述钢化玻璃主要由废弃玻璃、石英砂、硼砂、三氧化二铝、氧化钠、氧化镁、氧化钾、氧化锂、氧化钙、氯化钠制得。
2.根据权利要求1所述的一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃，其特征在于：所述钢化玻璃中各组分原料为：按重量计，废弃玻璃45～55份、石英砂30～40份、硼砂10～15份、三氧化二铝12～16份、氧化钠25～35份、氧化镁2～6份、氧化钾1～3份、氧化锂1.5～3份、氧化钙3～5份、氯化钠0.5～0.9份。
3.根据权利要求1所述的一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃，其特征在于：所述钢化玻璃中各组分原料重量百分比为：55～60％的二氧化硅、8～12％的氧化硼、18～20％的氧化钠、5～8％的三氧化二铝、2～3％的氧化镁、0.5～1.5％的氧化钾、0.3～0.8％的氧化锂、1～3％的氧化钙、0.1～0.3％的氯化钠。
4.根据权利要求3所述的一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃，其特征在于：
所述氧化钠、氧化钾、氧化锂的物质的量之和为nA；
所述氧化硼的物质的量为nB；
所述三氧化二铝的物质的量为nC；
所述nB≤nA-nC≤2.5nB。
5.一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
（1）将石英砂、硼砂、氧化钠、氧化钾、氧化锂置于球磨机中，研磨一段时间，置于烘箱中，在干燥一段时间，再次置于球磨机中研磨一段时间，制得混合物A粉末；
（2）将氧化镁、氧化钙、三氧化二铝置于球磨机中，研磨一段时间，制得混合物B粉末；
（3）将废弃玻璃、氯化钠置于硅钼炉中，以一定的速度进行升温，保温一段时间，加入混合物A粉末，以一定的速度进行升温，搅拌均匀，保温一段时间，加入混合物B粉末，以一定的速度进行升温，搅拌均匀，保温一段时间，制得玻璃液；
S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在一定温度下进行退火处理，处理一段时间，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
（1）将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至一定温度，保温一段时间，迅速风冷至室温；
（2）将（1）中处理后的玻璃进行盐浴处理，制得预制钢化玻璃；
S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至一定温度，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：
所述S3步骤（2）中的盐浴处理为将（1）中处理后的玻璃加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥，干燥一段时间后降温至一定温度，继续保温一段时间；
加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥一段时间，降温至一定温度后保温一段时间；
加热至一定温度进行预热，置于一定温度的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入一段时间，取出后，置于烘箱中，在一定温度下进行干燥，温度不变保温一段时间，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗，置于烘箱中，在一定温度下干燥一段时间，制得预制钢化玻璃。
7.根据权利要求6所述的一种卫浴用低密度高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：
所述S1：将原料进行熔炼，制得玻璃液：
（1）将石英砂、硼砂、氧化钠、氧化钾、氧化锂置于球磨机中，研磨20～30min，置于烘箱中，在60℃下干燥20min，置于球磨机中，研磨40～60min，制得混合物A粉末；
（2）将氧化镁、氧化钙、三氧化二铝置于球磨机中，研磨35～45min，制得混合物B粉末；
（3）将废弃玻璃、氯化钠置于硅钼炉中，以3℃/min的速度升温至950℃，保温40min，加入混合物A粉末，以2℃/min的速度升温至1350℃，搅拌10min，保温1h，加入混合物B粉末，以2℃/min的速度升温至1650℃，搅拌20min，保温2h，制得玻璃液；
所述S2：将玻璃液倒入模具中，冷却后进行退火处理，制得玻璃板：
将S1中制得的玻璃液倒入石墨模具中，浇筑成型，待成型后置于马弗炉中，在560℃～600℃下进行退火处理，处理1～2h，取出后自然冷却室温，制得玻璃板；
所述S3：将玻璃板切割、打磨、抛光后进行离子交换，制得预制钢化玻璃：
（1）将S2中制得的玻璃板按照的尺寸进行切割、打磨、抛光处理，加热至650℃～700℃，保温10min，迅速风冷至室温，冷却时间为3min；
（2）将（1）中处理后的玻璃加热至350℃进行预热，置于350℃～450℃的硝酸钾熔盐中，进行盐浴处理，浸入10～15h，取出后，置于烘箱中，在150℃～200℃下进行干燥2h，降温至80℃～120℃保温1h；
加热至300℃进行预热，置于300℃～350℃的硝酸钾、硝酸钠混合熔盐中，进行二次盐浴处理，浸入30～35min，取出后，置于烘箱中，在100℃～150℃下进行干燥2h，降温至80℃～100℃保温1h；
加热至250℃～300℃进行预热，置于250℃～300℃的硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂混合熔盐中，进行三次盐浴处理，浸入10～15min，取出后，置于烘箱中，在80℃～100℃下进行干燥2h，温度不变保温1h，取出后自然冷却至室温，用去离子水进行冲洗3～4次，置于烘箱中，在80℃下干燥30min，制得预制钢化玻璃；
所述S4：将预制钢化玻璃进行等离子体处理，制得钢化玻璃：
将预制钢化玻璃加热至500℃～600℃，用四氯化锡气体在预制钢化玻璃表面进行等离子体处理，制得钢化玻璃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114876327A (zh) * 2022-04-02 2022-08-09 浙江向往建筑节能科技有限公司 一种高强度玻璃及其制备方法
CN118405846A (zh) * 2024-07-03 2024-07-30 山东龙光天旭太阳能有限公司 一种高耐热化学稳定型高硼硅玻璃及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1071901A (zh) * 1991-10-11 1993-05-12 卡拉顿·埃菲而士有限公司 耐火玻璃
CN105189389A (zh) * 2013-05-15 2015-12-23 日本电气硝子株式会社 强化用玻璃板、强化玻璃板和强化玻璃板的制造方法
CN109574499A (zh) * 2019-01-29 2019-04-05 福建南平荣坤钢化玻璃有限公司 一种高韧性钢化玻璃及其制备方法
US20190160787A1 (en) * 2016-09-23 2019-05-30 Apple Inc. Electronic device having a glass component with crack hindering internal stress regions
CN110104964A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 咸宁南玻光电玻璃有限公司 玻璃化学钢化处理的方法
CN111825345A (zh) * 2020-07-02 2020-10-27 清远南玻节能新材料有限公司 玻璃的化学强化方法、强化玻璃、应用和显示器件
CN111995243A (zh) * 2020-09-04 2020-11-27 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 一种高强度、低脆性的铝硅酸盐玻璃及其强化方法和应用
CN112645589A (zh) * 2019-11-01 2021-04-13 重庆鑫景特种玻璃有限公司 一种化学强化玻璃、化学强化玻璃的制备方法及原料玻璃

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1071901A (zh) * 1991-10-11 1993-05-12 卡拉顿·埃菲而士有限公司 耐火玻璃
CN105189389A (zh) * 2013-05-15 2015-12-23 日本电气硝子株式会社 强化用玻璃板、强化玻璃板和强化玻璃板的制造方法
US20190160787A1 (en) * 2016-09-23 2019-05-30 Apple Inc. Electronic device having a glass component with crack hindering internal stress regions
CN109574499A (zh) * 2019-01-29 2019-04-05 福建南平荣坤钢化玻璃有限公司 一种高韧性钢化玻璃及其制备方法
CN110104964A (zh) * 2019-04-30 2019-08-09 咸宁南玻光电玻璃有限公司 玻璃化学钢化处理的方法
CN112645589A (zh) * 2019-11-01 2021-04-13 重庆鑫景特种玻璃有限公司 一种化学强化玻璃、化学强化玻璃的制备方法及原料玻璃
CN111825345A (zh) * 2020-07-02 2020-10-27 清远南玻节能新材料有限公司 玻璃的化学强化方法、强化玻璃、应用和显示器件
CN111995243A (zh) * 2020-09-04 2020-11-27 彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司 一种高强度、低脆性的铝硅酸盐玻璃及其强化方法和应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114876327A (zh) * 2022-04-02 2022-08-09 浙江向往建筑节能科技有限公司 一种高强度玻璃及其制备方法
CN118405846A (zh) * 2024-07-03 2024-07-30 山东龙光天旭太阳能有限公司 一种高耐热化学稳定型高硼硅玻璃及其制备方法
CN118405846B (zh) * 2024-07-03 2024-08-30 山东龙光天旭太阳能有限公司 一种高耐热化学稳定型高硼硅玻璃及其制备方法

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