本發(fā)明涉及一種用于玻璃低溫離子交換的熔鹽配方，具體涉及一種中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學(xué)強(qiáng)化用熔鹽及使用其進(jìn)行化學(xué)鋼化增強(qiáng)的方法。

背景技術(shù)：

近年來移動(dòng)電子設(shè)備的普及使顯示屏得以廣泛使用。顯示屏的輕薄化發(fā)展對用于顯示屏的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃提出了厚度薄，強(qiáng)度高等要求。目前，國內(nèi)蓋板玻璃及保護(hù)玻璃市場被美國康寧，日本旭硝子、電氣硝子，德國肖特等國外企業(yè)壟斷。對于國產(chǎn)中鋁與高鋁玻璃，開發(fā)適合國產(chǎn)中鋁以及高鋁玻璃的化學(xué)強(qiáng)化熔鹽，對于提升國產(chǎn)玻璃化學(xué)強(qiáng)化后的效果、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用具有重要的意義。

目前針對熔鹽配方的研究有很多，cn101328026公開了一種添加劑配方，包括al2o3、k2so4、kcl、k2cro4及koh按一定比例組成可較好的兼顧玻璃的抗沖擊性與、切割性、翹曲度等性能，但含有毒性大的k2cro4。cn101921054公開了一種含al2o3、kcl、k2co3及koh的熔鹽配方，但該配方主要用于普通硅酸鹽系統(tǒng)，且在該配方范圍內(nèi)可能對國產(chǎn)中鋁及高鋁玻璃表面產(chǎn)生腐蝕。cn103922576公開了一種含na2sio3、sio2、al2o3、k2co3及al(oh)3的添加劑配方，但所使用的添加劑種類多，用量大，鋼化時(shí)間長，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種能顯著縮短鋼化時(shí)間，提高表面應(yīng)力，還可用于顯示屏用玻璃的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學(xué)強(qiáng)化用熔鹽及使用其進(jìn)行化學(xué)鋼化增強(qiáng)的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供的技術(shù)方案為：

一種中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學(xué)強(qiáng)化用熔鹽，所述熔鹽組成包括kno3、koh、kcl以及k2co3，所述熔鹽中koh與k2co3的質(zhì)量比為0.05～0.4，kcl與k2co3的質(zhì)量比為0.075～1.0，kno3與k2co3的質(zhì)量之比為100:1.0～4.0。

上述方案中，所述熔鹽中kcl、koh和k2co3，質(zhì)量滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4，其中m(kcl)、m(koh)及m(k2co3)分別代表熔鹽中kcl、koh及k2co3的質(zhì)量。

上述方案中，玻璃組成范圍為：sio2：62.0～75.0wt％；al2o3：4.0～20.0wt％；na2o：11.0～14.0wt％；mgo：3.0～10.0wt％；k2o：0～6.0wt％；zro2：0～2.0wt％；cao：0～8.0％；so3：0～1.0wt％，以及其它微量組成：0-1.0wt％，且上述玻璃各組分之和應(yīng)為100wt％。

使用所述的中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃化學(xué)強(qiáng)化用熔鹽進(jìn)行化學(xué)鋼化增強(qiáng)的方法，包括以下步驟：

(1)將玻璃加工成預(yù)定尺寸，磨邊處理，然后清洗烘干；

(2)將玻璃進(jìn)行預(yù)熱處理；

(3)將硝酸鉀加入鋼化爐中，加熱熔化并澄清；

(4)將koh、kcl及k2co3按所述比例配制，加入熔鹽中；

(5)將預(yù)熱后的玻璃放入制備好的熔鹽中進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化；

(6)將離子交換后的玻璃在空氣中冷卻，然后清洗。

上述方案中，所述步驟(2)中的預(yù)熱溫度為360-400℃。

上述方案中，所述步驟(4)中的熔鹽溫度為400-450℃。

上述方案中，所述步驟(5)中的化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為4-5小時(shí)。

本發(fā)明采用kno3為主要熔鹽，koh、kcl以及k2co3作為輔助熔鹽，化學(xué)鋼化中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃。k2co3的使用可除去熔鹽及輔助熔鹽中的二價(jià)雜質(zhì)離子。koh和kcl的配合使用，一方面通過koh與玻璃表面硅氧鍵發(fā)生反應(yīng)拓寬離子交換通道，另一方面通過kcl的誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)鈉離子快速從玻璃擴(kuò)散出來，從而使離子交換速率提高。并且，如果koh和kcl的含量超過本發(fā)明所規(guī)定的范圍，一方面會(huì)對中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃表面產(chǎn)生腐蝕，另一方面會(huì)降低離子交換后玻璃表面產(chǎn)生的壓應(yīng)力，因此要獲得良好的化學(xué)強(qiáng)化效果(即較高的表面壓應(yīng)力與較大的應(yīng)力層深度)，熔鹽中koh與kcl需要滿足一定的配比關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的熔鹽配方指出了適合中鋁與高鋁玻璃化學(xué)強(qiáng)化的配方組成范圍，使用該配方可以避免玻璃表面的腐蝕，保證化學(xué)強(qiáng)化后的玻璃具有較高的透過率；同時(shí)，使用本發(fā)明的配方還可以極大地提高化學(xué)強(qiáng)化后玻璃的表面應(yīng)力與應(yīng)力層深度；化學(xué)鋼化后，玻璃的表面應(yīng)力可達(dá)850～970mpa，應(yīng)力層深度為30～50μm。此外，該熔鹽配方還可以降低化學(xué)強(qiáng)化溫度，縮短化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間，降低化學(xué)強(qiáng)化成本。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

玻璃基板為中鋁及高鋁硅酸鹽玻璃，其組成范圍為：sio2：62.0～75.0wt％；al2o3：4.0～20.0wt％；na2o：11.0～14.0wt％；mgo：3.0～10.0wt％；k2o：0～6.0wt％；zro2：0～2.0wt％；cao：0～8.0％；so3：0～1.0wt％，以及其它微量組成：0-1.0wt％，且上述玻璃各組分之和應(yīng)為100wt％。

實(shí)施例1

將上述玻璃原片切割磨邊，清洗后放入預(yù)熱爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為380℃，隨爐升溫并保溫半小時(shí)，然后迅速轉(zhuǎn)移至熔融熔鹽中，熔鹽溫度為430℃，離子交換時(shí)間為4小時(shí)，交換完畢后取出自然冷卻，并用應(yīng)力測試儀測試玻璃的應(yīng)力及應(yīng)力層深度值。

熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及1重量份k2co3。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.3，m(koh)/m(k2co3)＝0.4，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及2重量份k2co3，熔鹽溫度為430℃，交換時(shí)間4h。其中m(koh)/m(k2co3)＝0.4，m(kcl)/m(k2co3)＝0.15，m(koh)/m(k2co3)＝0.4，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.3重量份kcl及4重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時(shí)間5h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.075，m(koh)/m(k2co3)＝0.1，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100重量份kno3、0.2重量份koh、0.3重量份kcl及1重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時(shí)間5h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.3，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100重量份kno3、0.4重量份koh、0.7重量份kcl及2重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時(shí)間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.35，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100重量份kno3、0.3重量份koh、0.8重量份kcl及4重量份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時(shí)間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝0.075，m(koh)/m(k2co3)＝0.2，滿足0.075≤m(kcl)/m(k2co3)≤0.35，0.075≤m(koh)/m(k2co3)≤0.4。

比較例1

與實(shí)施例1大致相同，與實(shí)施例1的不同之處在于：熔鹽只含有kno3。

比較例2

與實(shí)施例1大致相同，與實(shí)施例1的不同之處在于：

熔鹽組成為100份kno3、0.5份koh、2份kcl及1份k2co3，熔鹽溫度為420℃，交換時(shí)間4h。其中m(kcl)/m(k2co3)＝2，m(koh)/m(k2co3)＝0.5。

各實(shí)施例的性能比較如附表1所示。

表1玻璃性能比較

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，本發(fā)明的具體實(shí)施方式并不僅局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。