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    玻璃化学强化翘曲影响因素及改善方法

    时间:2020-05-06 14:22:04 来源:早教700网 本文已影响 早教700网手机站

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      摘 要:随着人们越来越追求高品质的生活,玻璃的应用范围也日益广泛,对玻璃的外观、韧性及强度等提出了更加严格的要求,而玻璃化学强化已成为增大玻璃强度一种最常见的方法。然而,在玻璃生产及化学强化的过程中,在多种因素的影响下,会致使玻璃化学强化后表面出现翘曲,而翘曲会给玻璃的外观造成直接影响,影响玻璃的正常使用,从而严重浪费了人力与物力。为此,本文主要分析了改善玻璃化学强化翘曲的方法。
      关键词:玻璃;化学强化;翘曲
      化学强化玻璃是常见的材料之一,它以其抗压性强及不易碎等优点获得了十分广泛的应用范围,目前人们也越来越重视这种材料的应用。然而,化学强化玻璃却具有易翘曲的缺陷,只有不断对工艺进行改进,才能尽可能地避免发生钢化翘曲现象。
      1 概述化学强化玻璃
      玻璃化学强化是指玻璃中较小的碱金属离子与盐浴中较大的碱金属离子在一定温度和时间条件下进行离子交换,从而在玻璃表面形成较大的压应力CS和应力层深度DOL。经过化学强化的玻璃,其表面的压应力可以抵消外力对玻璃影响,提高玻璃的耐磨性和抗冲击性。同时,应力层深度可以提高玻璃的可靠性。
      化学强化玻璃不可以再进行切割或磨削等,否则,化学强化玻璃会破坏掉。因此,玻璃板切割为所需尺寸,再经过化学强化,然后快速均匀冷却便制得化学强化玻璃。通过化学强化处理的玻璃强度提高至少为普通玻璃的4倍以上。
      2 化学强化玻璃的特性
      2.1 高强度、高强度
      当施加外部负载时,表面压应力能够抑制了裂纹的扩展,从而提高了抗断裂性能。钠钙玻璃是由二氧化硅形成网络骨架,在骨架之间加入氧化钙和氧化钠等,强化难度高,压应力也仅分布在550~750MPa的水平,钠钙玻璃表面易划伤,易压碎,主要用于低端产品。高铝玻璃则由二氧化硅和氧化铝共同形成网络骨架,一方面可以增加玻璃本身的强度,另一方面也可以降低强化难度,压应力也在750MPa以上,性能优势明顯。
      2.2 较高的耐热耐冷度
      与普通玻璃相比,化学强化玻璃具有的耐急冷急热性能提高了3~5倍。化学强化玻璃通常能承受300度的温差,能切实避免出现热炸裂现象,明显提高了在热环境中施工人员安全性。作为一种安全玻璃,化学强化玻璃的这一性质能切实确保高层建筑的施工安全性,它是一种优质的施工材料。
      2.3 较高的安全性
      离子交换层深度是评判防护玻璃优劣一个重要的标准。深的离子交换层深度能为玻璃提供良好的可靠性。钠钙玻璃的强化深度最多做到20μm,而高铝玻璃的强化深度最高可以达到80μm以上。同时,化学强化玻璃的热稳定性,也有助于避免热炸裂发生。这种化学强化玻璃是一种安全性较高的合格高层建筑材料。
      3 区分普通玻璃和化学强化玻璃
      从表面角度,对比普通玻璃和化学强化玻璃后,发现它们几乎相同。然而,这两种玻璃的制造原理却不一样。以下介绍了几种常见的区分方法:
      大部分化学强化玻璃的生产厂家一般都有自身的钢化标志,有些是自身注册的商标,有些是国家水平的标志。它们都是采用特殊处理后,在化学强化玻璃上加印而成的,所以,不容易被擦掉。
      仔细观察玻璃的具体边沿,化学强化玻璃一般没有小缺口,即使有摸起来也很柔和,不会将手划伤。但普通玻璃通常会有一定的小缺口且很锋利,较易划伤手。
      观看太阳底下的玻璃,化学强化玻璃通常已经过特殊处理,正对着太阳,会呈云雾状。但普通玻璃未通过特殊处理,一般是透明的。
      通过用手指关节对玻璃进行敲打,若声音清脆,则为化学强化玻璃,若声音沉闷,则为普通玻璃。采用声音的判别方法,具有很好的效果。
      最后的方法是可以将其摔碎,由于化学强化玻璃被进行了特殊处理,所以,在破碎玻璃时,会产生一些颗粒状的细碎片,但普通玻璃被摔碎后,则会产生一些尖刀状的锋利碎片。
      4 导致化学强化玻璃翘曲的因素
      4.1玻璃原片翘曲
      玻璃原片翘曲对化学强化的翘曲有着重要影响,一般情况下,玻璃原片翘曲越大,化学强化翘曲也越大,化学强化翘曲值约为原片翘曲值的2~3倍,如图1所示。
      4.2玻璃钢化工艺
      影响玻璃化学强化翘曲的工艺参数主要有化学强化温度和时间,化学强化温度越高,强化后的玻璃翘曲越大,如图2所示。一般采用低温进行化学强化。
      4.3玻璃加工结构
      随着触摸屏显示设备的快速发展,显示屏结构的差异化已经成为重要趋势之一。2.5D玻璃已经被广泛应用手机显示屏,2.5D玻璃四周为弧边结构。弧边结构会导致玻璃化学强化后的应力分布发生变化。一般情况下,具有弧边结构的玻璃会向上形成翘曲。弧边尺寸越大,玻璃化学强化的翘曲也会越大。
      5 化学强化玻璃翘曲的改善方法
      5.1改善玻璃原片翘曲
      为了化学强化玻璃翘曲问题改善,则必须将工艺改善。优化成型和退火温度工艺制度,降低玻璃原片翘曲,才能有效避免化学强化玻璃发生翘曲。
      5.2 优化玻璃化学强化工艺
      针对采用不同配方生产的玻璃制品,通过DOE实验,确定出最优玻璃化学强化工艺。为了降低玻璃化学强化翘曲,一般会降低玻璃化学强化时间,增加玻璃化学强化时间。
      5.3 设计合适的弧边结构
      在满足下游客户加工需求的情况下,尽量做小弧边结构。
      6 结语
      总之,近年来,化学强化玻璃逐渐被应用在各个行业中。然而,在使用化学强化玻璃的过程中,化学强化玻璃会发生翘曲,所以,还需要努力优化玻璃的加工工艺,规范使用安全玻璃,通过合理的设计避免化学强化玻璃发生翘曲。另外,还一定要重视施工的精确性,按照不同材料的的化学强化玻璃以及不同长度的化学强化玻璃,实施不一样的施工作业,充分利用化学强化玻璃自身的一些优势,将其在日常生活中,加以更好地推广应用。
      参考文献
      [1]詹楠.超薄玻璃化学钢化的缺陷原因及解决方案研究[J].中国设备工程,2017(18).
      [2]陈阳.轿车玻璃检具CAD/CAM及消失模铸造技术的研究[D].华中科技大学,2005.
      [3]韩丽.离子交换法制备显示器件用化学化学强化玻璃基板[J].材料导报,2010,24(18).
      (作者单位:清远南玻节能新材料有限公司)

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