CN113213775A - 一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法 - Google Patents

一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法 Download PDF

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CN113213775A CN202110477705.2A CN202110477705A CN113213775A CN 113213775 A CN113213775 A CN 113213775A CN 202110477705 A CN202110477705 A CN 202110477705A CN 113213775 A CN113213775 A CN 113213775A
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朱涛
黄晓婷
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Abstract

本发明提供一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：它包括以下步骤：1）待强化锂铝硅玻璃选取；2）第一步预热；3）第一步盐浴强化；4）第二步预热；5）第二步盐浴强化；6）淬火降温冷却。本发明操作简便、压缩每步钢化时间，节约生产成本，提高生产效率，能够将玻璃表面维氏硬度提升到670 Kgf/mm²以上，传统加工方法玻璃表面维氏硬度一般在640 Kgf/mm²以下，有效提高玻璃的抗划伤性能,且铅笔硬度测试结果均大于9H。

Description

一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法
技术领域：
本发明涉及特种玻璃应用领域，具体地说就是一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法。
背景技术：
随着智能手机的普及，人们对手机的依赖度越来越高，据统计显示，目前人们平均每日使用手机时长在8小时以上，手机使用时长的增加意味着手机上表面盖板玻璃的受磨损程度也逐渐加剧，与硬物接触时难免会产生划伤影响观感。针对这一问题，如何提升玻璃表面的维氏硬度进而实现提高盖板玻璃的耐划伤性能也就成为了研究方向。
维氏硬度是材料微观结构的宏观表现，可以表征材料的“致密化”程度和抗划伤性。化学强化玻璃的维氏硬度一般通过硬度计来检测。目前市场上的玻璃维氏硬度一般都在640 Kgf/mm²以下。
而现有技术中大多是通过将玻璃浸在钾离子的熔盐中，用半径较大的钾离子置换玻璃网络中半径较小的钠离子，以挤压玻璃表面的网络结构，经离子交换后挤塞的体积效应在玻璃表面形成预压应力层，以阻止表面裂纹受力扩展，达到提高玻璃力学强度的目的。
发明内容：
本发明就是为了克服现有技术中的不足，提供一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法。
本申请提供以下技术方案：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：它包括以下步骤：1）待强化锂铝硅玻璃的选取；2）第一步预热；3）第一步盐浴强化；4）第二步预热；5）第二步盐浴强化；6）淬火降温冷却。
在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：
所述第一步骤中所述的待强化锂铝硅玻为其中氧化锂含量在0.5-10%，氧化钠含量在4-13%，氧化铝含量在15-25%的锂铝硅玻璃，并且锂铝硅玻璃的厚度为0.3-8mm。
所述的第一步预热为：将待强化锂铝硅玻璃放置在预热条件380-430℃的热环境中并保温30min。
所述的第一步盐浴强化为：将完成步骤2)后的锂铝硅玻璃放入含硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%的液体内进行盐浴从而进行化学强化，盐浴温度390-450℃，化学强化时间90-300min。
所述的第二步预热为：将完成步骤3)后的锂铝硅玻璃放入预热条件380-430℃的热环境中并保温30min。
所述的第二步盐浴强化为：将完成了步骤4）后的锂铝硅玻璃放入含硝酸钾质量分数大于95%，硝酸钠质量分数不小于5%的液体内进行盐浴从而进行化学强化，盐浴温度390-450℃，化学强化时间90-300min。
所述的淬火降温冷却为：将完成了步骤5）后的锂铝硅玻璃放入温度为20-50℃的清水中进行淬火降温冷却。
发明优点：
本发明操作简便、压缩每步钢化时间，节约生产成本，提高生产效率，有效提高玻璃表面维氏硬度。特别是利向玻璃中加入锂元素并在熔盐中加入钠元素与之交换，使得玻璃钢化后的硬度得到更大的提升。
所得的玻璃钢化后检测的结果为玻璃表面维氏硬度提升到670 Kgf/mm²以上，传统加工方法玻璃表面维氏硬度一般在640 Kgf/mm²以下，有效提高玻璃的抗划伤性能,且铅笔硬度测试结果均大于9H。
所以所得的钢化后的玻璃可用于航空航天高速列车车窗玻璃及电子产品保护玻璃。
具体实施方式：
实施例1：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为2.0%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例2：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为0.5%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例3：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为2%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至390℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为390℃，离子交换时间为2小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例4：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为0.5%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为400℃，离子交换时间为2小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例5：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为0.5%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为420℃，离子交换时间为2小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为410℃，离子交换时间为2小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例6：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为0.5%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为390℃，离子交换时间为4小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为390℃，离子交换时间为4小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
实施例7：
一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，它包括以下步骤：1）进行待强化锂铝硅玻璃的选取：选取厚度为0.7mm的锂铝硅玻璃，玻璃中氧化锂的含量为0.5%，氧化钠的含量为9.0%，氧化铝的含量为18.0%，将准备好的玻璃切割磨边成指定尺寸100*100mm，洗净烘干后放入预热炉内进行预热处理。
2）进行第一步预热，即将玻璃随预热炉一同升温至420℃并保温2小时。
3）进行第一步盐浴强化；然后将玻璃取出迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%，熔盐温度为410℃，离子交换时间为5小时。
4）第二步预热；在第一步盐浴强化后的玻璃清洗烘干后放入预热炉内进行预热处理，将玻璃随预热炉一同升温至380℃并保温0.5小时。
5）第二步盐浴强化；将完成第二步预热的玻璃迅速转移至钢化炉熔盐中，熔盐成分为硝酸钾质量分数≥95%，熔盐温度为410℃，离子交换时间为5小时。
6）淬火降温冷却；将完成第二步盐浴强化的玻璃取出后放置在50℃水中淬火冷却后清洗烘干。
对实施例1-7所得的玻璃样品做系统性的表面维氏硬度测试及铅笔硬度的测试：实施例1的维氏硬度为689 Kgf/mm²；实施例2的维氏硬度为670 Kgf/mm²；实施例3的维氏硬度为672 Kgf/mm²；实施例4的维氏硬度为678 Kgf/mm²；实施例5的维氏硬度为684Kgf/mm²；实施例6的维氏硬度为673 Kgf/mm²；实施例7的维氏硬度为677 Kgf/mm²，可见有效提高玻璃的抗划伤性能,且铅笔硬度测试结果均大于9H。

Claims (7)

1.一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：它包括以下步骤：1）待强化锂铝硅玻璃的选取；2）第一步预热；3）第一步盐浴强化；4）第二步预热；5）第二步盐浴强化；6）淬火降温冷却。
2.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述第一步骤中所述的待强化锂铝硅玻为其中氧化锂含量在0.5-10%，氧化钠含量在4-13%，氧化铝含量在15-25%的锂铝硅玻璃，并且锂铝硅玻璃的厚度为0.3-8mm。
3.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述的第一步预热为：将待强化锂铝硅玻璃放置在预热条件380-430℃的热环境中并保温30min。
4.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述的第一步盐浴强化为：将完成步骤2)后的锂铝硅玻璃放入含硝酸钠质量分数为58-70%，硝酸钾质量分数为30-45%的熔盐内进行盐浴从而进行化学强化，盐浴温度390-450℃，化学强化时间90-300min。
5.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述的第二步预热为：将完成步骤3)后的锂铝硅玻璃放入预热条件380-430℃的热环境中并保温30min。
6.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述的第二步盐浴强化为：将完成了步骤4）后的锂铝硅玻璃放入含硝酸钾质量分数大于95%，硝酸钠质量分数不超过5%的熔盐内进行盐浴从而进行化学强化，盐浴温度390-450℃，化学强化时间90-300min。
7.根据权利要求1中所述的一种锂铝硅玻璃抗划伤性能增强方法，其特征在于：所述的淬火降温冷却为：将完成了步骤5）后的锂铝硅玻璃放入温度为20-50℃的清水中进行淬火降温冷却。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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