CN108298826A - 玻璃强化方法及强化玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃强化方法及强化玻璃。所述方法包括如下步骤：将玻璃置于强处理剂中进行预处理；将经过所述步骤一处理后的所述玻璃置于预设温度的熔盐中，与所述熔盐接触预设时长得到钢化玻璃；将经过所述步骤二处理后的所述钢化玻璃置于精处理液中进行精处理强化，以去除所述钢化玻璃由于钢化放大和/或离子挤压造成的微裂纹。本发明还提供一种采用所述玻璃强化方法制作而成的强化玻璃。本发明提供的玻璃强化方法及强化玻璃，通过在钢化前后，分别采用强处理剂及精处理液去除微裂纹，可均匀去除玻璃所有区域的微裂纹，对玻璃的形状尺寸无限制，方法简便、易于操作，而且效率高，对钢化应力层的影响小，玻璃强度提升大。
Description
【技术领域】
本发明涉及玻璃加工领域，尤其涉及一种玻璃强化方法及强化玻璃。
【背景技术】
玻璃是经熔融、冷却、固化的无规则结构的非晶态无机物，具有良好的力学性能、优良的光学特性、可加工性，被广泛应用于显示领域。但是，随着科技的不断进步，手机、显示器以及其它相关产品的轻薄化趋势使玻璃产品自身的缺点逐渐显现出来。玻璃是典型的脆性材料，抗拉强度较低，原因在于玻璃表面和内部存在大量微裂纹，在外力与环境介质的作用下极易发生裂纹扩张，从而使玻璃遭到破坏。
相关技术中，玻璃强化方法主要为采用物理强化或化学离子交换强化的方法强化玻璃表面的压缩应力，可以有效阻碍玻璃表面微裂纹受外力影响产生扩张，提升玻璃的机械性能，但是，当外力达到一定程度或持续时间较长时，微裂纹依然会扩张，导致玻璃破碎。
因此，实有必要提供一种玻璃强化方法及强化玻璃解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种玻璃强化方法及强化玻璃。
为了达到上述目的，本发明提供的玻璃强化方法包括如下步骤：
步骤一、将玻璃置于强处理剂中进行预处理，以去除所述玻璃的表面裂纹及边缘裂纹；
步骤二、将经过所述步骤一处理后得到的所述玻璃置于预设温度的熔盐中，与所述熔盐接触预设时长得到钢化玻璃；
步骤三、将经过所述步骤二处理后得到的所述钢化玻璃置于精处理液中进行精处理强化，以去除所述钢化玻璃由于钢化放大和/或离子挤压造成的微裂纹。
优选的，所述步骤一中，所述预处理的条件为：处理时间1～10分钟，温度20～30℃；所述强处理剂包括如下组分：氢氟酸：1～10％；无机酸：1～50％；两亲性酸：1～20％；余量为水。
优选的，所述氢氟酸质量浓度为20～40％；所述无机酸包括硫酸、硝酸、磷酸的一种或多种；所述两亲性酸包括柠檬酸、葡萄糖酸或乙二胺四乙酸。
优选的，所述步骤二中，所述预设温度为380～450℃，所述预设时长为200～400分钟。
优选的，所述步骤三中，所述精处理强化的条件为：处理时间5～60分钟，温度30～50℃。
优选的，所述精处理液包括如下组分：氟化物：5～50％；弱酸：10～50％；两亲性化合物：1～20％；余量为水。
优选的，所述氟化物包括氟化铵、氟化钾、氟化钠、氟氢化铵、氟氢化钾或氟氢化钠；所述弱酸选自磷酸、醋酸、磺酸中的一种或多种；所述两亲性化合物包括葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
优选的，所述玻璃为经过抛光处理的曲面玻璃。
优选的，在所述步骤三之前还包括对所述步骤二得到的钢化玻璃进行超声波清洗，去除所述钢化玻璃表面附着的熔盐，并在中性环境中将所述钢化玻璃烘干的步骤。
本发明还提供一种强化玻璃，所述强化玻璃为采用所述玻璃强化方法制作而成。
与相关技术相比，本发明提供的玻璃强化方法及强化玻璃，通过在钢化前后，分别采用强处理剂及精处理液去除微裂纹，可均匀去除玻璃所有区域的微裂纹，对玻璃的形状尺寸无限制，方法简便、易于操作，而且效率高，对钢化应力层的影响小，玻璃强度提升大。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明提供的玻璃强化方法的流程图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的玻璃强化方法，其包括如下步骤：
S10：将玻璃置于强处理剂中进行预处理，以去除所述玻璃的表面裂纹及边缘裂纹。
具体的，所述玻璃为经过抛光处理的曲面玻璃，通过抛光可以初步减小所述玻璃表面的粗糙度，去除所述玻璃表面的微裂纹。抛光后，还需要对所述玻璃表面进行洗涤和干燥，除去所述玻璃表面残留的抛光粉。
所述预处理的条件为：处理时间1～10分钟，温度20～30℃；所述强处理剂包括如下组分：氢氟酸：1～10％；无机酸：1～50％；两亲性酸：1～20％；余量为水。所述氢氟酸质量浓度为20～40％；所述无机酸包括硫酸、硝酸、磷酸的一种或多种；所述两亲性酸包括柠檬酸、葡萄糖酸或乙二胺四乙酸。
所述步骤S10的预处理过程，一方面是为了消除或降低所述玻璃因抛光引起的表层微裂纹，另一方面可以强化所述玻璃与熔盐的交换活性，为下一步钢化过程做准备。
由于所述预处理过程中会生成难溶的氟硅酸盐，附着于所述玻璃的表面，可能会造成所述玻璃表面处理不均匀或者形成粗糙的不透明毛面，因此，所述预处理过程需要将所述玻璃进行旋转，以保证所述玻璃与所述强处理剂充分接触，并减少氟硅酸盐的附着。所述预处理过程完成后，需要对所述玻璃进行超声波清洗，进一步去除所述玻璃表面的残留物，并在中性环境中干燥。
所述强处理剂的成分主要为较低浓度的弱酸，以便于控制所述预处理的速率，达到理想的处理效果。
S20：将经过所述步骤S10处理后得到的所述玻璃置于预设温度的熔盐中，与所述熔盐接触预设时长得到钢化玻璃。
具体的，所述预设为温度380～450℃，所述预设时间200～400分钟。所述熔盐选自硝酸钠、硝酸钾、磷酸钾中的一种或多种。
进一步的，所述步骤S20为采用化学离子交换强化方法的化学钢化，用熔盐中的钾离子/钠离子置换所述玻璃中的钠离子/锂离子，利用离子体积差异，使所述玻璃表层离子挤压形成表面压应力，提高所述玻璃的热稳定性和机械强度。所述化学钢化过程具体为：
配置硝酸钾或硝酸钠熔盐，控制所述熔盐温度为380～450℃；
将所述步骤S10处理后得到的所述玻璃进行预热，使所述玻璃的温度缓慢上升至所述熔盐温度，所述预热操作可以避免所述玻璃因为温度过大导致变形或者破裂；
将所述玻璃浸入所述熔盐中，持续时间200～400分钟，得到钢化玻璃，优选的，所述持续时间为250～400分钟，以保证所述化学钢化过程的充分进行。
取出所述钢化玻璃，缓慢退火至室温。
S30：对所述钢化玻璃进行超声波清洗，去除所述钢化玻璃表面附着的熔盐，并在中性环境中将所述钢化玻璃烘干。
优选的，所述超声波清洗过程可以采用水或者异丙醇对所述钢化玻璃表面进行多次洗涤，并在氮气环境下对所述钢化玻璃表面进行烘干。
S40：将经过所述步骤S30处理后得到的所述钢化玻璃置于精处理液中进行精处理强化，以去除所述钢化玻璃由于钢化放大和/或离子挤压造成的微裂纹。
具体的，所述精处理强化的条件为：处理时间5～60分钟，温度30～50℃；所述精处理液包括如下组分：氟化物：5～50％；弱酸：10～50％；两亲性化合物：1～20％；余量为水。所选氟化物包括氟化铵、氟化钾、氟化钠、氟氢化铵、氟氢化钾或氟氢化钠；所述弱酸选自磷酸、醋酸、磺酸中的一种或多种；所述两亲性化合物包括葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
所述步骤30中，反应温度为380～450℃，一方面，所述钢化玻璃表面的微裂纹容易在高温条件下发生扩张；另外一方面，所述离子之间的挤压也容易造成所述微裂纹的扩张。所述精处理过程选用氟化物在低温酸性条件下，对所述钢化玻璃的表面裂纹进一步去除，得到强化后的玻璃的成品，所述成品具有较好的强度。
S50：对所述步骤S40处理后得到的钢化玻璃进行超声波清洗，并在中性环境中将所述钢化玻璃烘干，得到强化后的玻璃产品。
所述强化后的玻璃产品具有较高的抗冲击强度，可广泛应用于手机、显示器等电子设备上。
实施例一
本实施例提供一种玻璃的强化方法，所述玻璃的强化方法包括如下步骤：
(1)将所述玻璃置于20℃的强处理剂中浸泡1分钟，并不断旋转所述玻璃，所述强处理剂的组分为：氢氟酸：1％；硫酸：1％；柠檬酸：1％；余量为水。所述氢氟酸质量浓度为20％。反应完成后，对所述玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中烘干。
(2)将烘干的所述玻璃进行预热，使温度缓慢上升至380℃，将预热后的所述玻璃置于380℃硝酸钾熔盐中，强化200分钟，得到钢化玻璃。
(3)取出所述钢化玻璃，缓慢退火至室温，对所述钢化玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中进行烘干。
(4)将烘干的所述钢化玻璃置于30℃的精处理液中，处理5分钟，并不断旋转所述钢化玻璃，所述精处理液的组分包括氟化铵：5％；磷酸：10％；葡萄糖酸钠：1％；余量为水。得到强化后的玻璃产品A1。
实施例二
本实施例提供一种玻璃的强化方法，所述玻璃的强化方法包括如下步骤：
(1)将所述玻璃置于25℃的强处理剂中浸泡5分钟，并不断旋转所述玻璃，所述强处理剂的组分为：氢氟酸：5％；硝酸：25％；葡萄糖酸：10％；余量为水。所述氢氟酸质量浓度为30％。反应完成后，对所述玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中烘干。
(2)将烘干的所述玻璃进行预热，使温度缓慢上升至400℃，将预热后的所述玻璃置于400℃硝酸钾熔盐中，强化300分钟，得到钢化玻璃。
(3)取出所述钢化玻璃，缓慢退火至室温，对所述钢化玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中进行烘干。
(4)将烘干的所述钢化玻璃置于40℃的精处理液中，处理30分钟，并不断旋转所述钢化玻璃，所述精处理液的组分包括氟化钾：25％；醋酸：30％；乙二胺四乙酸钠：10％；余量为水。得到强化后的玻璃产品A2。
实施例三
本实施例提供一种玻璃的强化方法，所述玻璃的强化方法包括如下步骤：
(1)将所述玻璃置于30℃的强处理剂中浸泡10分钟，并不断旋转所述玻璃，所述强处理剂的组分为：氢氟酸：10％；磷酸：50％；乙二胺四乙酸：20％；余量为水。所述氢氟酸质量浓度为40％。反应完成后，对所述玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中烘干。
(2)将烘干的所述玻璃进行预热，使温度缓慢上升至450℃，将预热后的所述玻璃置于450℃的硝酸钠熔盐中，强化400分钟，得到钢化玻璃。
(3)取出所述钢化玻璃，缓慢退火至室温，对所述钢化玻璃进行超声波清洗并在氮气环境中进行烘干。
(4)将烘干的所述钢化玻璃置于50℃的精处理液中，处理60分钟，并不断旋转所述钢化玻璃，所述精处理液的组分包括氟化钠：50％；磺酸：50％；十二烷基苯磺酸钠：20％；余量为水。得到强化后的玻璃产品A3。
实施例四
本实施例为对比实施例，该实施例提供一种相关技术的玻璃强化方法，所述玻璃强化方法直接将玻璃进行化学钢化，得到强化后的玻璃产品A4。
实施例五
本实施例为对比实施例，该实施例提供一种相关技术的玻璃强化方法，所述玻璃强化方法将玻璃进行化学钢化后得到钢化玻璃，并对所述钢化玻璃的边缘进行瞬时加热，使所述钢化玻璃重结晶，消除所述钢化玻璃边缘较大的微裂纹，得到强化后的玻璃产品A5。
采用抗冲击强度测试装置对实施例一至实施例五得到的强化后的玻璃产品进行抗冲击强度的测试，测试结果如表1所示：
表1玻璃样本抗冲击强度测试表
| 样本标号 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 |
| 抗冲击能量 | 0.196J | 0.205J | 0.213J | 0.118J | 0.147J |
从表1可以看出，A1、A2、A3的抗冲击强度明显强于A4及A5，说明本发明提供的玻璃强化方法可以大幅度提高玻璃产品的强度，所述玻璃产品的强度提升大于或等于60％。
本发明还提供一种采用所述玻璃强化方法制作的强化玻璃，所述强化玻璃的强度提升大于或等于60％。
与相关技术相比，本发明提供的玻璃强化方法及强化玻璃，通过在钢化前后，分别采用强处理剂及精处理液去除微裂纹，可均匀去除玻璃所有区域的微裂纹，对玻璃的形状尺寸无限制，方法简便、易于操作，而且效率高，对钢化应力层的影响小，玻璃强度提升大。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种玻璃强化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、将玻璃置于强处理剂中进行预处理，以去除所述玻璃的表面裂纹及边缘裂纹；
步骤二、将经过所述步骤一处理后得到的所述玻璃置于预设温度的熔盐中，与所述熔盐接触预设时长得到钢化玻璃；
步骤三、将经过所述步骤二处理后得到的所述钢化玻璃置于精处理液中进行精处理强化，以去除所述钢化玻璃由于钢化放大和/或离子挤压造成的微裂纹。
2.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述步骤一中，所述预处理的条件为：处理时间1～10分钟，温度20～30℃；所述强处理剂包括如下组分：氢氟酸：1～10％；无机酸：1～50％；两亲性酸：1～20％；余量为水。
3.根据权利要求2所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述氢氟酸质量浓度为20～40％；所述无机酸包括硫酸、硝酸、磷酸的一种或多种；所述两亲性酸包括柠檬酸、葡萄糖酸或乙二胺四乙酸。
4.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述步骤二中，所述预设温度为380～450℃，所述预设时长为200～400分钟。
5.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述步骤三中，所述精处理强化的条件为：处理时间5～60分钟，温度30～50℃。
6.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述精处理液包括如下组分：氟化物：5～50％；弱酸：10～50％；两亲性化合物：1～20％；余量为水。
7.根据权利要求6所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述氟化物包括氟化铵、氟化钾、氟化钠、氟氢化铵、氟氢化钾或氟氢化钠；所述弱酸选自磷酸、醋酸、磺酸中的一种或多种；所述两亲性化合物包括葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
8.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，所述玻璃为经过抛光处理的曲面玻璃。
9.根据权利要求1所述的玻璃强化方法，其特征在于，在所述步骤三之前还包括对所述步骤二得到的钢化玻璃进行超声波清洗，去除所述钢化玻璃表面附着的熔盐，并在中性环境中将所述钢化玻璃烘干的步骤。
10.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃为采用权利要求1～9任一项所述的玻璃强化方法制作而成。
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