一種鋼化玻璃的加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋼化玻璃的加工工藝，屬于玻璃制造領(lǐng)域。包括加熱、冷卻、緩慢加熱、緩慢冷卻、自然冷卻、噴洗、清洗、烘干等步驟，通過對玻璃進(jìn)行緩慢加熱和緩慢冷卻，通過高溫態(tài)硫化鎳的轉(zhuǎn)變實現(xiàn)降低鋼化玻璃自爆率，同時采用王水對鋼化玻璃的表面進(jìn)行噴射沖洗，使玻璃表面的硫化鎳溶解在王水中，進(jìn)一步降低了自爆率。本工藝具有能夠極大程度降低鋼化玻璃的自爆率的優(yōu)點。
【專利說明】一種鋼化玻璃的加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃制造領(lǐng)域，涉及一種鋼化玻璃的加工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼化玻璃屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度，通 常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時首先抵消表層應(yīng)力，從 而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。
[0003] 鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳膨脹是造成鋼化玻璃自爆的主要原因。由于玻璃經(jīng)過鋼 化處理后，玻璃表面層會形成壓應(yīng)力。內(nèi)部板芯層則形成張應(yīng)力，同時壓應(yīng)力和張應(yīng)力共 同構(gòu)成一個平衡體。但是玻璃這種材料脆性很高，耐壓型很強(qiáng)，但受拉性卻很弱，因此玻璃 破碎大多數(shù)是張應(yīng)力的變化而引發(fā)的。當(dāng)鋼化玻璃中硫化鎳晶體(處在玻璃板芯張應(yīng)力 層）在發(fā)生相變時，其體積發(fā)生膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應(yīng)力，張應(yīng)力就會大于壓 應(yīng)力，當(dāng)張應(yīng)力超過玻璃自身所能承受的極限時，壓應(yīng)力和張應(yīng)力這對平衡體就會發(fā)生破 壞，就會導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。多年來國內(nèi)外研究證明：制造玻璃主要原料石英砂或者砂巖 帶入鎳，在生產(chǎn)過程之中燃料及輔料會帶入硫，在1400°C?1500°C高溫熔窯中燃燒發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)形成硫化鎳。當(dāng)溫度超過l000°C時，硫化鎳以液滴形式隨機(jī)分布于熔融狀態(tài)下的玻 璃液體中。當(dāng)溫度小于或等于797°C時，這些硫化鎳小液滴發(fā)生結(jié)晶并固化，硫化鎳處于高 溫態(tài)的a-NiS晶相（即六方晶體)。當(dāng)溫度繼續(xù)降至379°C時，發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài) 的β-NiS (即三方晶系)，同時伴隨著2. 38%的體積膨脹。這個轉(zhuǎn)變過程的快慢，既取決于 硫化鎳顆粒中不同組成物(包括Ni7S6、NiS、NiSl. 01)的相對百分比含量，同時還取決于其 周圍溫度的高低。如果硫化鎳相變沒有轉(zhuǎn)換完全，則即使在自然存放及正常使用的溫度條 件下，這一過程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。當(dāng)玻璃鋼化過程中加熱時，玻璃內(nèi)部板芯 溫度約620°C，所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的Ci-NiS相。然后，玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急卻冷卻，玻 璃中的硫化鎳在379°C發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是，鋼化急冷時間相對很短，來不及 完全轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被"凍結(jié)"在玻璃中?？焖偌崩涫共Ａ?得以鋼化，而形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體。但是已經(jīng)鋼化了的玻璃內(nèi)部的硫化鎳相變 任然在低速持續(xù)地進(jìn)行著，體積不斷膨脹擴(kuò)張，對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃 板芯本身就是張應(yīng)力層，位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時體積會發(fā)生膨脹同時也形成 張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一起，會破壞玻璃的壓應(yīng)力和張應(yīng)力的平衡體，結(jié)果便引發(fā)鋼 化玻璃的自爆現(xiàn)象。更多的實驗表明：對于表面壓應(yīng)力為IOOMPa的鋼化玻璃，其內(nèi)部的張 應(yīng)力為45MPa左右。此時張應(yīng)力層中任何直徑大于0. 06mm的硫化鎳都可引發(fā)玻璃的自爆。 另外，根據(jù)自爆研究統(tǒng)計結(jié)果分析，引起自爆的硫化鎳顆粒直徑95%以上粒徑為0. 04mm? 0.65mm之間。根據(jù)材料斷裂力學(xué)計算得出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm。所以國內(nèi) 外玻璃加工行業(yè)一致認(rèn)定硫化鎳晶體膨脹是鋼化玻璃自爆的主要原因。
[0004] 可見，鋼化玻璃內(nèi)的硫化鎳是造成鋼化玻璃自爆率居高不下的罪魁禍?zhǔn)?，目前?造鋼化玻璃的工藝中對于硫化鎳沒有較好的處理辦法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供了一種鋼化玻璃的加工工 藝，該鋼化玻璃的加工工藝能夠極大程度降低鋼化玻璃的自爆率，解決了現(xiàn)有鋼化玻璃的 加工工藝導(dǎo)致鋼化玻璃自爆率居高不下的問題。
[0006] 本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種鋼化玻璃的加工工藝，包括如下 步驟： a、加熱，將玻璃放置于鋼化爐中進(jìn)行加熱至玻璃的溫度達(dá)到630-650度，加熱時間為 7-8分鐘； 加熱玻璃使玻璃軟化為下一步驟的冷卻提供溫度條件。
[0007] b、冷卻，將加熱后的玻璃迅速放于風(fēng)柵進(jìn)行快速冷卻至溫度降至300-320度，冷 卻時間為10-15秒； 快速冷卻時，表面玻璃冷卻速度快，內(nèi)部冷卻速度慢，內(nèi)部原子位置調(diào)整時間長，體積 趨向縮小，因此就會對表面玻璃產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力。在玻璃受力時，內(nèi)部巨大的拉力會阻止 表面微裂紋的擴(kuò)大，達(dá)到提高玻璃實際強(qiáng)度的目的。
[0008] c、緩慢加熱，將冷卻后的玻璃以溫度為3-5度/分鐘增加的方式進(jìn)行緩慢加熱，力口 熱至480-490度，維持該溫度10-20分鐘； 在a步驟至b步驟中，鋼化急冷時間很短，由于玻璃內(nèi)均含有硫化鎳雜質(zhì)，硫化鎳來不 及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被"凍結(jié)"在玻璃中。即時在日后的自然 存放或者正常使用的溫度條件下，高溫態(tài)硫化鎳仍然會向低溫態(tài)硫化鎳轉(zhuǎn)變，體積不斷膨 脹擴(kuò)張，對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力層，位于張應(yīng)力層 內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時體積膨脹也形成張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一起，時間一久，即時 玻璃沒有在外力的作用下也會導(dǎo)致自爆現(xiàn)象的發(fā)生，通過快速冷卻后的緩慢加熱，使被"凍 結(jié)"的高溫態(tài)硫化鎳逐漸"解凍"。維持溫度的作用是使硫化鎳充分"解凍"。
[0009] d、緩慢冷卻，將緩慢冷卻后的玻璃以溫度為2-3度/分鐘降低的方式進(jìn)行緩慢冷 卻，冷卻至378-400度，維持該溫度30-40分鐘； 逐漸"解凍"后的高溫態(tài)硫化鎳通過緩慢冷卻，進(jìn)行向低溫態(tài)硫化鎳逐漸轉(zhuǎn)變的工作， 由于此時玻璃的溫度較高，不是正常使用的溫度，能夠很好的容納體積膨脹后的硫化鎳，不 會造成自爆。同時維持該溫度的作用是使硫化鎳充分完成轉(zhuǎn)變工作，最大程度上使更多的 硫化鎳完成轉(zhuǎn)變，減少日后玻璃的自爆機(jī)率。
[0010] e、自然冷卻，使玻璃自然冷卻至室溫或使用溫度； f、噴洗，將體積比為3 :1且濃度為36%的鹽酸和濃度為66%的硝酸溶液混合，采用高壓 噴射的方式將上述混合溶液噴射至玻璃的表面進(jìn)行噴洗； 體積比為3 :1的鹽酸和硝酸溶液混合形成的混合溶液為硝基鹽酸，俗稱"王水"，是一 種腐蝕性非常強(qiáng)、冒黃色霧的液體，其能夠溶解硫化鎳，玻璃的表面或多或少具有一些硫化 鎳，有些表面的硫化鎳未完成轉(zhuǎn)變，通過噴射的方式使硫化鎳溶解于王水中，進(jìn)一步減少了 玻璃自爆的幾率。
[0011] g、清洗，將噴洗過的玻璃放置清水內(nèi)清洗； 由于王水具有強(qiáng)腐蝕性,需將表面表面殘留的王水清洗。
[0012] h、烘干，對清洗后的玻璃進(jìn)行烘干即得鋼化玻璃。
[0013] 在上述的一種鋼化玻璃的加工工藝中，所述步驟a與所述步驟b之間具有步驟al， 第一次保溫，將加熱后的玻璃維持在溫度為630-650度3-5分鐘。
[0014] 在上述的一種鋼化玻璃的加工工藝中，所述步驟b與所述步驟c之間具有步驟bl， 第二次保溫，將快速冷卻后的玻璃維持在溫度為300-320度3-5分鐘。
[0015] 第一次保溫和第二次保溫的作用是使玻璃得到充分的軟化和充分的冷卻，使生產(chǎn) 出的鋼化玻璃強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)。
[0016] 在上述的一種鋼化玻璃的加工工藝中，所述步驟f采用高壓水槍進(jìn)行，所述高壓 水槍采用玻璃制成。
[0017] 由于王水具有強(qiáng)腐蝕性，一般的材料會被氧化，玻璃的成份為二氧化硅，無法與王 水反映，從而能夠接觸王水。
[0018] 在上述的一種鋼化玻璃的加工工藝中，所述步驟h的烘干溫度為70-80度，烘干時 間為3-4分鐘。
[0019] 在上述的一種鋼化玻璃的加工工藝中，所述加工用的玻璃厚度為5mm。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本鋼化玻璃的加工工藝具有以下優(yōu)點： 1、本鋼化玻璃的加工工藝中在對玻璃加熱和快速冷卻后，具有緩慢加熱和緩慢冷卻步 驟，通過高溫態(tài)硫化鎳的轉(zhuǎn)變實現(xiàn)降低鋼化玻璃自爆率。
[0021] 2、本鋼化玻璃的加工工藝采用王水對鋼化玻璃的表面進(jìn)行噴射沖洗，使玻璃表面 的硫化鎳溶解在王水中，進(jìn)一步降低了自爆率。
[0022] 3、本鋼化玻璃的加工工藝中在緩慢加熱和緩慢冷卻中具有維持溫度的步驟，使硫 化鎳的"解凍"和轉(zhuǎn)變更加充分。

【具體實施方式】
[0023] 本鋼化玻璃的加工工藝，包括如下步驟： a、 加熱，將玻璃放置于鋼化爐中進(jìn)行加熱至玻璃的溫度達(dá)到630-650度，加熱時間為 7-8分鐘； al，第一次保溫，將加熱后的玻璃維持在溫度為630-650度3-5分鐘； b、 冷卻，將加熱后的玻璃迅速放于風(fēng)柵進(jìn)行快速冷卻至溫度降至300-320度，冷卻時 間為10-15秒； bl，第二次保溫，將快速冷卻后的玻璃維持在溫度為300-320度3-5分鐘。
[0024] c、緩慢加熱，將冷卻后的玻璃以溫度為3-5度/分鐘增加的方式進(jìn)行緩慢加熱，力口 熱至480-490度，維持該溫度10-20分鐘； d、 緩慢冷卻，將緩慢冷卻后的玻璃以溫度為2-3度/分鐘降低的方式進(jìn)行緩慢冷卻，冷 卻至378-400度，維持該溫度30-40分鐘； e、 自然冷卻,使玻璃自然冷卻至室溫或使用溫度； f、 噴洗，將體積比為3 :1且濃度為36%的鹽酸和濃度為66%的硝酸溶液混合，采用高壓 噴射的方式將上述混合溶液噴射至玻璃的表面進(jìn)行噴洗； g、 清洗，將噴洗過的玻璃放置清水內(nèi)清洗； h、 烘干，對清洗后的玻璃進(jìn)行烘干即得鋼化玻璃。
[0025] 加熱玻璃使玻璃軟化為下一步驟的冷卻提供溫度條件?？焖倮鋮s時，表面玻璃冷 卻速度快，內(nèi)部冷卻速度慢，內(nèi)部原子位置調(diào)整時間長，體積趨向縮小，因此就會對表面玻 璃產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力。在玻璃受力時，內(nèi)部巨大的拉力會阻止表面微裂紋的擴(kuò)大，達(dá)到提高 玻璃實際強(qiáng)度的目的。在a步驟至b步驟中，鋼化急冷時間很短，由于玻璃內(nèi)均含有硫化鎳 雜質(zhì)，硫化鎳來不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被"凍結(jié)"在玻璃中。即 時在日后的自然存放或者正常使用的溫度條件下，高溫態(tài)硫化鎳仍然會向低溫態(tài)硫化鎳轉(zhuǎn) 變，體積不斷膨脹擴(kuò)張，對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力 層，位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時體積膨脹也形成張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一 起，時間一久，即時玻璃沒有在外力的作用下也會導(dǎo)致自爆現(xiàn)象的發(fā)生，通過快速冷卻后的 緩慢加熱，使被"凍結(jié)"的高溫態(tài)硫化鎳逐漸"解凍"。維持溫度的作用是使硫化鎳充分"解 凍"。逐漸"解凍"后的高溫態(tài)硫化鎳通過緩慢冷卻，進(jìn)行向低溫態(tài)硫化鎳逐漸轉(zhuǎn)變的工作， 由于此時玻璃的溫度較高，不是正常使用的溫度，能夠很好的容納體積膨脹后的硫化鎳，不 會造成自爆。同時維持該溫度的作用是使硫化鎳充分完成轉(zhuǎn)變工作，最大程度上使更多的 硫化鎳完成轉(zhuǎn)變，減少日后玻璃的自爆機(jī)率。體積比為3 :1的鹽酸和硝酸溶液混合形成的 混合溶液為硝基鹽酸，俗稱"王水"，是一種腐蝕性非常強(qiáng)、冒黃色霧的液體，其能夠溶解硫 化鎳，玻璃的表面或多或少具有一些硫化鎳，有些表面的硫化鎳未完成轉(zhuǎn)變，通過噴射的方 式使硫化鎳溶解于王水中，進(jìn)一步減少了玻璃自爆的幾率。由于王水具有強(qiáng)腐蝕性，需將表 面表面殘留的王水清洗。第一次保溫和第二次保溫的作用是使玻璃得到充分的軟化和充分 的冷卻，使生產(chǎn)出的鋼化玻璃強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)。
[0026] 步驟f采用高壓水槍進(jìn)行，高壓水槍采用玻璃制成。由于王水具有強(qiáng)腐蝕性，一般 的材料會被氧化，玻璃的成份為二氧化硅，無法與王水反映，從而能夠接觸王水。
[0027] 步驟h的烘干溫度為70-80度，烘干時間為3-4分鐘。
[0028] 加工用的玻璃厚度為5mm。
[0029] 以下為厚度為5mm的加工原料玻璃為例， a、 加熱，將玻璃放置于鋼化爐中進(jìn)行加熱至玻璃的溫度達(dá)到640度，加熱時間為7分 鐘； al，第一次保溫，將加熱后的玻璃維持在溫度為640度4分鐘； b、 冷卻，將加熱后的玻璃迅速放于風(fēng)柵進(jìn)行快速冷卻至溫度降至310度，冷卻時間為 10秒； bl，第二次保溫，將快速冷卻后的玻璃維持在溫度為310度4分鐘。
[0030] C、緩慢加熱，將冷卻后的玻璃以溫度為4度/分鐘增加的方式進(jìn)行緩慢加熱，加熱 至480度，維持該溫度15分鐘； d、 緩慢冷卻，將緩慢冷卻后的玻璃以溫度為2度/分鐘降低的方式進(jìn)行緩慢冷卻，冷卻 至379度，維持該溫度40分鐘； e、 自然冷卻,使玻璃自然冷卻至室溫或使用溫度； f、 噴洗，將體積比為3 :1且濃度為36%的鹽酸和濃度為66%的硝酸溶液混合，采用高壓 噴射的方式將上述混合溶液噴射至玻璃的表面進(jìn)行噴洗； g、 清洗，將噴洗過的玻璃放置清水內(nèi)清洗； h、 烘干，對清洗后的玻璃進(jìn)行烘干即得鋼化玻璃。
[0031 ] 對成型的鋼化玻璃進(jìn)行檢測，根據(jù)《鋼化玻璃》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)檢測結(jié)果得，鋼化度 為4. 1N/cm，自爆率控制在0. 8-1. 2%。。符合標(biāo)準(zhǔn)，并且相比標(biāo)準(zhǔn)的自爆率3%。，自爆率減少 效果明顯。
[0032] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋼化玻璃的加工工藝，包括如下步驟： a、 加熱，將玻璃放置于鋼化爐中進(jìn)行加熱至玻璃的溫度達(dá)到630-650度，加熱時間為 7-8分鐘； b、 冷卻，將加熱后的玻璃迅速放于風(fēng)柵進(jìn)行快速冷卻至溫度降至300-320度，冷卻時 間為10-15秒； c、 緩慢加熱，將冷卻后的玻璃以溫度為3-5度/分鐘增加的方式進(jìn)行緩慢加熱，加熱至 480-490度，維持該溫度10-20分鐘； d、 緩慢冷卻，將緩慢冷卻后的玻璃以溫度為2-3度/分鐘降低的方式進(jìn)行緩慢冷卻，冷 卻至378-400度，維持該溫度30-40分鐘； e、 自然冷卻,使玻璃自然冷卻至室溫或使用溫度； f、 噴洗，將體積比為3 :1且濃度為36%的鹽酸和濃度為66%的硝酸溶液混合，采用高壓 噴射的方式將上述混合溶液噴射至玻璃的表面進(jìn)行噴洗； g、 清洗，將噴洗過的玻璃放置清水內(nèi)清洗； h、 烘干，對清洗后的玻璃進(jìn)行烘干即得鋼化玻璃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼化玻璃的加工工藝，其特征在于，所述步驟a與所述步 驟b之間具有步驟al，第一次保溫，將加熱后的玻璃維持在溫度為630-650度3-5分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋼化玻璃的加工工藝，其特征在于，所述步驟b與所 述步驟c之間具有步驟bl，第二次保溫，將快速冷卻后的玻璃維持在溫度為300-320度3-5 分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋼化玻璃的加工工藝，其特征在于，所述步驟f采用高壓 水槍進(jìn)行，所述高壓水槍采用玻璃制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋼化玻璃的加工工藝，其特征在于，所述步驟h的烘 干溫度為70-80度，烘干時間為3-4分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋼化玻璃的加工工藝，其特征在于，所述加工用的玻 璃厚度為5mm。
【文檔編號】C03C23/00GK104211289SQ201410454642
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】謝東明 申請人:福建省港達(dá)玻璃制品有限公司