專利名稱：添加劑及玻璃的化學(xué)鋼化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃的化學(xué)鋼化工藝，特別是涉及一種化學(xué)添加劑組合物及采用該添加劑的化學(xué)鋼化工藝。
背景技術(shù)：
隨著IT和電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，對厚度小于Imm的超薄玻璃的需求量迅速增大， 被廣泛運(yùn)用于手機(jī)、DVD面板、平板顯示器等，但是超薄化又帶來了玻璃的力學(xué)強(qiáng)度的降低。
目前，在工業(yè)生產(chǎn)中有許多提高玻璃強(qiáng)度的方法，一種是物理鋼化法，但是對于超薄玻璃來說，該方法在鋼化過程中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；另一種是液體介質(zhì)鋼化法，英國的Triplex公司在上世紀(jì)80年代就采用該方法生產(chǎn)出了厚度為0. 75-1. 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(diǎn)是不容易建立起合理的液冷法工藝制度；還有一種是微粒鋼化法，該方法可鋼化超薄玻璃，強(qiáng)度高、質(zhì)量好，是目前制造高性能鋼化玻璃的先進(jìn)技術(shù)，但微粒鋼化工藝的冷卻介質(zhì)成本較高；第四種是化學(xué)鋼化法，該方法通過化學(xué)方法改變玻璃表面組分，增加表面層壓應(yīng)力，以增加玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。該方法由于是通過離子交換使玻璃增強(qiáng)，所以又稱為離子交換增強(qiáng)法，其鋼化原理是根據(jù)離子擴(kuò)散的機(jī)理來改變玻璃的表面組成，即在一定溫度條件下把玻璃浸入到高溫熔鹽中，玻璃中的堿金屬離子與熔鹽中的堿金屬離子因擴(kuò)散而發(fā)生相互交換，產(chǎn)生“擠塞”現(xiàn)象，使玻璃表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，從而提高玻璃的強(qiáng)度?；瘜W(xué)增強(qiáng)玻璃強(qiáng)度與物理增強(qiáng)玻璃強(qiáng)度接近，熱穩(wěn)定性好，處理溫度低，產(chǎn)品不易變形，且其產(chǎn)品不受厚度和幾何形狀的限制，使用設(shè)備簡單，產(chǎn)品容易實(shí)現(xiàn)。目前用于手機(jī)、相機(jī)和游戲機(jī)等設(shè)備的平板顯示器基本都采用化學(xué)鋼化法。
化學(xué)鋼化工藝分為低溫型離子交換和高溫型離子交換，薄板玻璃增強(qiáng)基本都采用低溫型離子交換。低溫型離子交換又分為浸漬法、噴吹法和多步法。浸漬法是最常用的方法，其鋼化后的性能與玻璃成分、交換工藝、玻璃的表面質(zhì)量和熔鹽的配方等因素有關(guān)。
目前針對熔鹽的配方對鋼化性能的影響的研究，CN1236670有相關(guān)報(bào)道，其加入的催化劑由硅酸鉀、二氧化硅、高錳酸鉀和二氧化錳按一定的比例組成，針對浮法玻璃可以加速離子交換，縮短工藝時(shí)間，但在實(shí)際生產(chǎn)中，樣品架、加熱器、更換加熱器操作等對熔鹽的污染是不可避免的，由于熔鹽的污染，會阻礙離子交換的進(jìn)行。CN1305965公開了一種化學(xué)鋼化玻璃磁盤基板制作方法，其使用的抑制劑是A1203、K2SiO3和硅藻土，并按一定比例加入熔鹽中，可以使熔鹽壽命延長6個(gè)月以上，但該抑制劑沒有加速離子交換的作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種針對低溫型離子交換中的KNO3熔鹽，既能加速離子交換又能凈化熔鹽并延長熔鹽使用壽命的添加劑。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的解決方案是添加劑，其重量百分比組成為氫氧化鉀:2-10%、碳酸鉀:4-12%、硅藻土 78-94% ο
進(jìn)一步的，所述添加劑與采用浸漬法的玻璃鋼化所需KNO3熔鹽的重量比例為 1 15-1 25。
玻璃的化學(xué)鋼化工藝，該方法包括以下步驟(1)將玻璃加工成預(yù)定的尺寸；(2) 將添加劑按照添加劑與KNO3熔鹽的重量比例為1 15-1 25的比例加入KNO3熔鹽中，加熱至400-440°C，恒溫對-7池待用，恒溫的作用是充分熔化，溫度平衡并釋放出KNO3分解產(chǎn)生的O2，有利于提高離子交換性能；(3)將玻璃升溫至300-380°C，保溫30-90min，該步驟的作用是預(yù)熱，減小玻璃溫差，防止玻璃進(jìn)入KNO3熔鹽后因溫差過大產(chǎn)生裂紋，從而影響鋼化強(qiáng)度；(4)再將玻璃放入按步驟( 制備好的熔鹽中處理4-M小時(shí)，進(jìn)行離子交換，離子交換的溫度就是步驟O)中1(而3熔鹽的溫度，即400-440°C ； (5)得到化學(xué)鋼化玻璃。
本發(fā)明的有益效果是由于在KNO3熔鹽中加入了添加劑，能吸附熔鹽中的雜質(zhì)，凈化熔鹽純度，穩(wěn)定離子交換質(zhì)量，同時(shí)也降低了熔鹽的更換頻率，延長熔鹽的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本；另外，由于添加劑中的OH—與硅氧網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)，使硅氧網(wǎng)絡(luò)斷裂，有利于Na+離子的擴(kuò)散，OH—的極性較大，容易被玻璃表面吸附，并與玻璃中的Na+親和，加速了表面Na+騰出空位向外遷移，有利于熔鹽中的K+向玻璃中擴(kuò)散，使玻璃表面的K+濃度增大，從而得到較大的玻璃表面應(yīng)力。本發(fā)明可廣泛用于含Na+薄板玻璃，如鈉鋁硅酸鹽、鈉鈣硅系統(tǒng)薄板玻璃。
具體實(shí)施方式
硅藻土中主要含有SiO2成份，還含有少量的A1203、CaO, MgO、Na2O和K2O成份，其中，SW2的重量百分比含量一般有80-90 %，優(yōu)質(zhì)的可達(dá)到95 %，Al2O3的重量百分比含量一般有3-6%。本發(fā)明中采用硅藻土作為添加劑的組份主要起吸附作用。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，其中實(shí)施例中的硅藻土都是采用的長白山天福硅藻土有限公司生產(chǎn)的，其SW2的重量百分比含量>85%。
實(shí)施例1
玻璃的化學(xué)鋼化工藝，該方法包括以下步驟
(1)將鈉鋁硅酸鹽系統(tǒng)玻璃加工成1 IOmmX55mmX0. 55mm的薄片；
(2)將加工好后的玻璃進(jìn)行清洗、干燥；
(3)將本發(fā)明的添加劑按照1 24的重量比例加入KNO3熔鹽中，加熱至410°C， 恒溫50h，添加劑的重量百分比組成為氫氧化鉀2%、碳酸鉀4%、硅藻土 94% ；
(4)將步驟( 干燥后的玻璃快速升溫至350°C，保溫50min ；
(5)再將玻璃放入制備好的熔鹽中處理10小時(shí)，進(jìn)行離子交換；
(6)把離子交換后的玻璃進(jìn)行冷卻、清洗，得到化學(xué)鋼化玻璃。
通過以上離子交換后，玻璃表面形成38um左右的壓應(yīng)力層，表面應(yīng)力可達(dá) IOOOMPa左右，熔鹽使用壽命彡10個(gè)月。
實(shí)施例2
(1)將鈉鋁硅酸鹽系統(tǒng)玻璃加工成1 IOmmX55mmX0. 55mm的薄片；
(2)將加工后的玻璃進(jìn)行清洗、干燥；
(3)將本發(fā)明的添加劑按照1 20的重量比例加入KNO3熔鹽中，加熱至440°C， 恒溫Mh，添加劑的重量百分比組成為氫氧化鉀4%、碳酸鉀6%、硅藻土 90% ；
(4)將步驟⑵干燥后的玻璃快速升溫至380°C，保溫30min ；
(5)再將玻璃放入制備好的熔鹽中處理4小時(shí)，進(jìn)行離子交換；
(6)把離子交換后的玻璃進(jìn)行冷卻、清洗，得到化學(xué)鋼化玻璃。
通過以上離子交換后，玻璃表面形成38um左右的壓應(yīng)力層，表面應(yīng)力可達(dá)950MPa 左右，鹽浴使用壽命彡10個(gè)月。
實(shí)施例3
(1)將鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃加工成110_X55_X0. 55mm的薄片；
(2)將加工后的玻璃進(jìn)行清洗、干燥；
(3)將本發(fā)明的添加劑按照1 17的重量比例加入KNO3熔鹽中，加熱至400°C， 恒溫70h，添加劑的重量百分比組成為氫氧化鉀8%、碳酸鉀10%、硅藻土 82% ；
(4)將步驟⑵干燥后的玻璃快速升溫至300°C，保溫90min ；
(5)再將玻璃放入制備好的熔鹽中處理M小時(shí)，進(jìn)行離子交換；
(6)把離子交換后的玻璃進(jìn)行冷卻、清洗，得到化學(xué)鋼化玻璃。
通過以上離子交換后玻璃表面形成55um左右的壓應(yīng)力層，表面應(yīng)力可達(dá)900MPa 左右，鹽浴使用壽命彡10個(gè)月。
實(shí)施例4
(1)將鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃加工成110_X55_X0. 55mm的薄片；
(2)將加工后的玻璃進(jìn)行清洗、干燥；
(3)將本發(fā)明的添加劑按照1 15的重量比例加入KNO3熔鹽中，加熱至420°C， 恒溫40h，添加劑的重量百分比組成為氫氧化鉀10%、碳酸鉀12%、硅藻土 78% ；
(4)將步驟( 干燥后的玻璃快速升溫至360°C，保溫40min ；
(5)再將玻璃放入制備好的熔鹽中處理14小時(shí)，進(jìn)行離子交換；
(6)把離子交換后的玻璃進(jìn)行冷卻、清洗，得到化學(xué)鋼化玻璃。
通過以上離子交換后玻璃表面形成46um左右的壓應(yīng)力層，表面應(yīng)力可達(dá)970MPa 左右，鹽浴使用壽命彡10個(gè)月。
使用本發(fā)明添加劑與不使用添加劑的鋼化效果如表1所示
權(quán)利要求
1.添加劑，其特征在于，其重量百分比組成為氫氧化鉀2-10%、碳酸鉀4-12%、硅藻土 78-94% ο
2.如權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述添加劑與采用浸漬法的玻璃鋼化所需KNO3熔鹽的重量比例為1 15-1 25。
3.玻璃的化學(xué)鋼化工藝，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將玻璃加工成預(yù)定的尺寸；(2)將權(quán)利要求1所述的添加劑按照添加劑與KNO3熔鹽的重量比例為1 15-1 25 的比例加入KNO3熔鹽中，加熱至400-440°C，恒溫M_72h ； (3)將玻璃升溫至300_380°C，保溫30-90min ;(4)再將玻璃放入制備好的熔鹽中處理4- 小時(shí)，進(jìn)行離子交換；(5)得到化學(xué)鋼化玻璃。
4.如權(quán)利要求3所述的玻璃的化學(xué)鋼化工藝，其特征在于，在所述步驟(1)后還有步驟將加工后的玻璃進(jìn)行清洗、干燥。
5.如權(quán)利要求3所述的玻璃的化學(xué)鋼化工藝，其特征在于，在所述步驟(4)后還有步驟把離子交換后的玻璃進(jìn)行冷卻、清洗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種針對低溫型離子交換中的KNO3熔鹽，既能加速離子交換又能凈化熔鹽并延長熔鹽使用壽命的添加劑。添加劑，其重量百分比組成為氫氧化鉀2-10％、碳酸鉀4-12％、硅藻土78-94％。玻璃的化學(xué)鋼化工藝，該方法包括以下步驟(1)將添加劑按照添加劑與KNO3熔鹽的重量比例為1∶15-1∶25的比例加入KNO3熔鹽中，加熱至400-440℃，恒溫24-72h待用；(2)將玻璃升溫至300-380℃，保溫30-90min；(4)再將玻璃放入熔鹽中處理4-24小時(shí)，得到化學(xué)鋼化玻璃。本發(fā)明由于在KNO3熔鹽中加入了添加劑，能吸附熔鹽中的雜質(zhì)，凈化熔鹽純度，穩(wěn)定離子交換質(zhì)量，同時(shí)也降低了熔鹽的更換頻率，延長熔鹽的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C03B27/03GK102503101SQ201110341278
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者于天來, 王作超, 蔣世軍, 陳雪梅 申請人:成都光明光電股份有限公司