玻璃的化學(xué)強化和物理鋼化

1、玻璃的物理鋼化法（一）來源：LandGlass?瀏覽量：5553?發(fā)布時間：2014-11-05 08:32:25物理鋼化法的原理就是把玻璃加熱到適宜溫度后迅速冷卻，使玻璃表面急劇收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而玻璃中層冷卻較慢，還來不及收縮，故形成張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強度。一般來說冷卻強度越高，則玻璃強度越大，物理鋼化的玻璃多用在汽車、艦船、建筑物上。物理鋼化方法很多，按冷卻介質(zhì)來分，可分為：氣體介質(zhì)鋼化法、液體介質(zhì)鋼化法、微粒鋼化法、霧鋼化法等。本文主要介紹氣體介質(zhì)鋼化法和液體介質(zhì)鋼化法。1、氣體介質(zhì)鋼化法 ？ ？氣體介質(zhì)鋼化法，即風(fēng)冷鋼化法。包括水平輻道鋼化、水平氣墊鋼化、垂直鋼化等方法。所謂風(fēng)

2、冷鋼化法就是將玻璃加熱至接近玻璃的軟化溫度（650700攝氏度），然后對其兩側(cè)同時吹以空氣使其迅速冷卻，以增加玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性的生產(chǎn)方法。加熱玻璃的淬冷是用物理鋼化法生產(chǎn)鋼化玻璃的一個重要環(huán)節(jié)，對玻璃淬冷的基本要求是快速且均勻地冷卻，從而獲得均勻分布的應(yīng)力，為得到均勻的冷卻玻璃，就必須要求冷卻裝置有效疏散熱風(fēng)、便于清除偶然產(chǎn)生的碎玻璃并應(yīng)盡量降低其噪音。？ ？風(fēng)冷鋼化的優(yōu)缺點：風(fēng)冷鋼化的優(yōu)點是成本較低，產(chǎn)量較大，具有較高的機械強度、耐熱沖擊性（最大安全工作溫度可達 287. 78攝氏度）和較高的耐熱梯度（能經(jīng)受204. 44攝氏度），而且風(fēng)冷鋼化玻璃除能增強機械強度外，在破碎時能形成小

3、碎片，可減輕對人體的傷害。但是對玻璃的厚度和形狀有一定的要求（所鋼化的玻璃最小厚度一般在3mm左右），而且冷卻速度慢，能耗高，對于厚度小于 3mm的薄玻璃，鋼化過程中還存在玻璃變形的問題，無法在光學(xué)質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。？ ？適用范圍：蘭迪鋼化爐屬于氣體介質(zhì)鋼化法，目前氣體介質(zhì)鋼化技術(shù)應(yīng)用廣泛，多用 在建筑家 相、汽車、家電、太陽能等行業(yè)。2、液體介質(zhì)鋼化法液體介質(zhì)鋼化法，即液冷法。所謂液冷法就是將玻璃加熱到接近軟化點后，放人盛滿液體的急冷槽內(nèi)進行鋼化。此時作為冷卻介質(zhì)可以采用鹽水，如硝酸鉀、亞硝酸鉀、硝酸鈉、亞硝酸鈉等的混合鹽水。此外， 還可以采用礦物油作為冷卻介質(zhì)，當(dāng)然也可以向礦物油中

4、加入甲苯或四氯化碳等添加劑。一些特制的淬冷油及硅酮油等也可以使用。在進行液體鋼化時，由于玻璃板的邊部先進入急冷槽，因此會出現(xiàn)應(yīng)力不均引起的炸裂。為了解決這一問題，可先用風(fēng)冷或噴液等進行預(yù)冷，然后再放入有機液中急冷。也可以在急冷槽中放入水和有機溶液，有機溶液浮于水上面，當(dāng)把加熱后的玻璃放入槽中時，有機溶液起到預(yù)冷作用，吸收一部分熱量，然后進入水中快速冷卻除了采用浸入冷卻液體，也可以采用液體噴霧法，但一般多用浸入法。英國的Triplex 公司，最早在上世紀80 年代就用液體介質(zhì)法鋼化出了厚度為0. 751. 5mm的玻璃，結(jié)束了物理鋼化不能鋼化薄玻璃的歷史。液體鋼化法的難點是建立起合理的液冷法工藝

5、制度，在液冷鋼化時應(yīng)注意的兩個問題：一是產(chǎn)生的過高的壓應(yīng)力層，二是避免玻璃炸裂。? ?液體介質(zhì)鋼化法的優(yōu)缺點：采用液體介質(zhì)鋼化法，由于水的比熱較大，氣化熱高，因此用量大為減少，從而能耗降低，成本減少，而且冷卻速度快，安全性能高，變形較小。由于在冷卻時是玻璃受熱后插入液體介質(zhì)中，因此對于面積較大的玻璃板來說容易受熱不均而影響質(zhì)量和成品率。? ?適用范圍：主要適用于小規(guī)格薄玻璃及超薄玻璃的鋼化，如眼鏡玻璃。液晶顯示屏玻璃，光學(xué)儀器儀表用玻璃等。玻璃蓋板為什么有化學(xué)強化和物理鋼化區(qū)別?隨著科技的進步，社會的發(fā)展，玻璃產(chǎn)品應(yīng)用在日常生活中隨處可見，建筑、交通、家具、容器、電子產(chǎn)品等都會應(yīng)用到玻璃。玻璃

6、制造原料來源豐富，主要成分是SiO2 ,基片玻璃經(jīng)過各種深加工處理后，更是獲得多種功能，例如應(yīng)用于電子顯示設(shè)備上的 AR減反射玻璃，AG玻璃，DG防刮玻璃，ITO導(dǎo)電玻璃等，但是在這些玻璃應(yīng)用于顯示設(shè)備之前，大多數(shù) 供應(yīng)商會要求對玻璃原片進行強化處理，增強玻璃原片強度， 形成安全玻璃，從而對顯示設(shè)備屏幕起到保護作用。一、化學(xué)強化？下面我們就來簡單了解下顯示屏幕保護玻璃強化常使用的化學(xué)強化方法。利用化學(xué)方法在玻璃表面預(yù)制壓應(yīng)力層的方法稱為化學(xué)鋼化法，又稱離子交換增強法?；瘜W(xué)鋼化玻璃是采用低溫離子交換工藝制造的，所謂低溫系是指交換溫度不高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的范圍內(nèi)，是相對于高溫離子交換工藝在轉(zhuǎn)變溫度以

7、上，軟化點以下的溫度范圍而言。低溫離子交換工藝的簡單原理是在 400 c左右的堿鹽溶液中， 使玻璃表層中半徑較小的離子與溶液 中半徑較大的離子交換，比如玻璃中的鋰離子與溶液中的鉀或鈉離子交換，玻璃中的鈉離子與溶液中的鉀離子交換，利用堿離子體積上的差別在玻璃表層形成嵌擠壓應(yīng)力。大離子擠嵌進玻璃表層的數(shù)量與表層壓應(yīng)力成正比，所以離子交換的數(shù)量與交換的表層深度是增強效果的關(guān)鍵指標。3 ttil蛤元素周期表(Periodic lablc cf (Chemical) Elements)MKxK KAVFhEtnis-tNV mH三管工* “1HI %/Il mumn m * 例 13相14掛IIflKM

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10、 Lr*M如憎Mw中ift*Wa1MF的的_OH 5和:w與否.女：1bn* 、g： UmVk-WM*= 1HTNTV V mW/ wJ力丁演H富4由于離子交換層是均勻進行,所以化學(xué)鋼化玻璃方法用于增強薄玻璃效果顯著,特別適合增強5mm厚以下的玻璃。離子交換增強玻璃的特點是強度高、應(yīng)力均勻、穩(wěn)定性好、無自爆現(xiàn)象，可切裁加工,不變形，不產(chǎn)生光畸變，適用于形狀復(fù)雜、厚度較小的玻璃制品的增強。到目前為止，是強化3mm以下異形薄玻璃的有效的方法?；瘜W(xué)鋼化玻璃的主要優(yōu)點有四點：1 、強度較之普通玻璃提高510 倍，抗彎強度是普通玻璃的35 倍，抗沖擊強度是普通玻璃 510 倍，提高強度的同時亦提高了安全

11、性。對比同樣厚度的玻璃，化學(xué)鋼化強度明顯好于物理鋼化。2、使用安全是鋼化玻璃第二個主要優(yōu)點，其承載能力增大改善了易碎性質(zhì)?；瘜W(xué)鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有23 倍的提高，一般可承受150LC 以上的溫差變化，對防止熱炸裂有明顯的效果，且絕無自爆。3、因加工方式不同，鋼化的產(chǎn)品無任何變形，不會改變產(chǎn)品形狀，也不受限產(chǎn)品形狀均可鋼化加工。如弧形、圓柱形、瓶子形、盒形、平板形均可加工且不變形。4、對超薄產(chǎn)品鋼化效果顯著，現(xiàn)有技術(shù)非常成熟，對于厚的玻璃鋼化效果非常好，且不會產(chǎn)生彎曲變形。二、物理鋼化物理鋼化玻璃屬于法規(guī)確認的安全玻璃，廣泛應(yīng)用于對機械強度和安全性要求較高的場所，較普遍的一是應(yīng)

12、用在建筑材料上，例如玻璃門、建筑幕墻、立面窗、室內(nèi)隔斷；二是應(yīng)用作裝飾面板，例如家具、家用電器、靠近熱源和受冷熱沖擊較劇烈位置的隔斷等。物理鋼化的原理就是把玻璃加熱到適宜溫度后迅速冷卻，使玻璃表面急劇收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而玻璃中層冷卻較慢，還來不及收縮，故形成張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強度。一般來說冷卻強度越高，則玻璃強度越大。物理鋼化方法很多，按冷卻介質(zhì)來分，可分為：氣體介質(zhì)鋼化法、液體介質(zhì)鋼化法、微粒鋼化法、 霧鋼化法等。如大量出貨的電視機底座玻璃面板和電子磅玻璃面板則是采用氣體介質(zhì)鋼化法。氣體介質(zhì)鋼化法，即風(fēng)冷鋼化法。包括水平氣墊鋼化、水平輥道鋼化、垂直鋼化等方法。所謂風(fēng)冷鋼化法就是將玻璃加

13、熱至接近玻璃的軟化溫度（650700。C）,然后對其兩側(cè)同時吹以空氣使其迅速冷卻，以增加玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性的生產(chǎn)方法。加熱玻璃的淬冷是用物理鋼化法生產(chǎn)鋼化玻璃的一個重要環(huán)節(jié)，對玻璃淬冷的基本要求是快速且均勻地冷卻，從而獲得均勻分布的應(yīng)力，為得到均勻的冷卻玻璃，就必須要求冷卻裝置有效疏散熱風(fēng)、便于清除偶然產(chǎn)生的碎玻璃并應(yīng)盡量降低其噪音。風(fēng) 冷鋼化的優(yōu)點是成本較低，產(chǎn)量較大，具有較高的機械強度、耐熱沖擊性（較大安全工作溫度可達）和較高的耐熱梯度（能經(jīng)受）， 而且風(fēng)冷鋼化玻璃除能增強機械強度外，在破碎時能形成小碎片，可減輕對人體的傷害。但是對玻璃的厚度和形狀有一定的要求（國產(chǎn)設(shè)備所鋼化的玻璃較

14、小厚度一般在 3mm 以上），而且冷卻速度較慢，能耗高，耗電量大，對于薄玻璃，鋼化過程中還存在玻璃變形的問題，無法在光學(xué)質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。鋼化玻璃在沒有機械外力作用下的自裂，稱之為自爆。鋼化玻璃誕生開始，就伴隨著自爆問題。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種：一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等；二是由玻璃中硫化饃（NIS）雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。鋼化玻璃的特性決定了自爆是無法避免的，而且無法預(yù)估自爆的時間

15、和條件，可能是剛出爐，也可能是出廠后 12月，也有出廠12年才自爆的，引起鋼化玻璃較多自爆的時間可能是產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的45年。因此，為了防止因鋼化玻璃自爆帶來的危害，在玻璃加工及安裝過程中往往會采取一些措施或方法，來減少鋼化玻璃自爆帶來的損失。作為電子電器配套玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)商，較常用方法是貼防爆膜防止鋼化玻璃自爆。例如玻璃底座產(chǎn)品，為防止玻璃自爆，會在該產(chǎn)品上貼高性能聚酯薄膜。聚酯薄膜俗稱安全防爆膜，玻璃因各種原因碎裂時，可以粘住玻璃碎片防止飛濺，保護使用人員不受飛濺的玻璃碎片的危害。一 般電子顯示產(chǎn)品，例如顯示器，電視機，平板電腦，手機等，都是使用厚的化學(xué)鋼化玻璃作為屏幕保護面板，通過基本的外形加工后，按照設(shè)計要求，進行鋼化絲印處理，或者進行鍍膜處理，達到防指紋、防刮