專利名稱：一種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，屬于玻璃材料表面的強(qiáng)化處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
平板玻璃的實(shí)際強(qiáng)度(50_100MPa)比理論強(qiáng)度(7000MPa)低得多，與理論強(qiáng)度相差2 3個(gè)數(shù)量級(jí)。玻璃實(shí)際強(qiáng)度較低的原因是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋(尤其是表面微裂紋)和內(nèi)部不均勻區(qū)及缺陷的存在。由于玻璃受到應(yīng)力作用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，表面上的微裂紋便急劇擴(kuò)展，并且應(yīng)力集中，以致破裂。為此，人們采用多種方法來(lái)消除或 降低微裂紋以提高玻璃的強(qiáng)度。對(duì)玻璃進(jìn)行強(qiáng)化的方法大致可分為五種(I)減小玻璃的表面缺陷；(2)控制裂紋缺陷尖端附近的環(huán)境；(3)使用聚合物進(jìn)行涂層以增強(qiáng)；(4)引入表面壓應(yīng)力；(5)改變玻璃組分以在裂紋和裂紋周圍析出二相沉淀。其中，引入表面壓應(yīng)力的方法應(yīng)用最為廣泛。引入表面壓應(yīng)力可以通過(guò)物理或化學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別稱為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法。表面壓應(yīng)力增強(qiáng)的局限是在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力的同時(shí)內(nèi)部會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生與之平衡的張應(yīng)力，因此壓應(yīng)力值不能太高，使強(qiáng)化效果的提升受到限制。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)工藝的不同玻璃彎曲強(qiáng)度可以達(dá)到150-700MPa之間。為提高玻璃強(qiáng)度，前人在玻璃綜合強(qiáng)化方面做過(guò)一些探索。US3287200希望能夠綜合物理強(qiáng)化和化學(xué)強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)，形成表面應(yīng)力大并且應(yīng)力層厚的制品，于是采用物理鋼化和化學(xué)鋼化相結(jié)合的方式對(duì)玻璃進(jìn)行增強(qiáng)，但是這種方法的可操作性不強(qiáng)。因?yàn)樵诨瘜W(xué)強(qiáng)化溫度下(大于400°C )，物理強(qiáng)化產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)迅速衰減，從而大大降低了強(qiáng)化效果。CN1369449A采用氫氟酸前處理、化學(xué)鋼化、氫氟酸后處理、有機(jī)硅保護(hù)相結(jié)合的方法對(duì)玻璃進(jìn)行綜合增強(qiáng)，能夠大幅度提高玻璃的強(qiáng)度。但是這種方法存在幾個(gè)致命的缺陷第一，工藝中使用的氫氟酸和有機(jī)硅會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。第二，此工藝受人為因素影響很大，導(dǎo)致強(qiáng)度和光學(xué)性能穩(wěn)定性不夠高。第三，這種綜合增強(qiáng)方法不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。離子束改性目前更多地用在半導(dǎo)體或機(jī)械行業(yè)。離子注入在金屬材料的改性中獲得的結(jié)果十分引人注目，在常用金屬的離子注入改性中，可以提高金屬的硬度、抗腐蝕性能和抗疲勞強(qiáng)度，降低金屬的磨損率。其在玻璃強(qiáng)化方面應(yīng)用很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而設(shè)計(jì)提供了一種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其目的是通過(guò)幾種強(qiáng)化手段的組合，大大提高玻璃的強(qiáng)度，而且不會(huì)造成環(huán)境污染，并可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的該種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其特征在于該方法的步驟是⑴用離子束對(duì)平板玻璃的上、下表面進(jìn)行刻蝕，以減少微觀裂紋，刻蝕深度為I 50 μ m ；
⑵對(duì)離子束刻蝕后的平板玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，化學(xué)強(qiáng)化溫度為390 470°C，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為I 50h ;⑶對(duì)化學(xué)強(qiáng)化后的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行離子束拋光，拋光深度為I 10 μ m ；⑷對(duì)離子束拋光后、新形成的無(wú)損傷的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行單面或雙面鍍晶態(tài)二氧化硅薄膜，晶態(tài)二氧化硅薄膜的厚度為100 lOOOnm，；(5)對(duì)鍍膜后的玻璃進(jìn)行透光率和抗落球沖擊強(qiáng)度測(cè)試。平板玻璃的材料為普通Na-Ca-Si玻璃、鋁硅酸鹽玻璃。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一 100X 100 X 2mm浮法玻璃樣品，成分如下
權(quán)利要求
1.一種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其特征在于該方法的步驟是 ⑴用離子束對(duì)平板玻璃的上、下表面進(jìn)行刻蝕，刻蝕深度為I 50μπι ; (2)對(duì)離子束刻蝕后的平板玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化； ⑶對(duì)化學(xué)強(qiáng)化后的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行離子束拋光，拋光深度為I ΙΟμπι ;⑷對(duì)離子束拋光后的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行單面或雙面鍍晶態(tài)二氧化硅薄膜，晶態(tài)二氧化硅薄膜的厚度為100 IOOOnm ； (5)對(duì)鍍膜后的玻璃進(jìn)行透光率和抗落球沖擊強(qiáng)度測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其特征在于化學(xué)強(qiáng)化溫度為390 470°C，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為I 50h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其特征在于平板玻璃為普通Na-Ca-Si玻璃或鋁硅酸鹽玻璃。
全文摘要
一種對(duì)平板玻璃進(jìn)行綜合強(qiáng)化的方法，其特征在于該方法的步驟是⑴用離子束對(duì)平板玻璃的上、下表面進(jìn)行刻蝕，以減少微觀裂紋，刻蝕深度為1～50μm；⑵對(duì)離子束刻蝕后的平板玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，化學(xué)強(qiáng)化溫度為390～470℃，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為1～50h；⑶對(duì)化學(xué)強(qiáng)化后的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行離子束拋光，拋光深度為1～10μm；⑷對(duì)離子束拋光后、新形成的無(wú)損傷的平板玻璃的上、下表面進(jìn)行單面或雙面鍍晶態(tài)二氧化硅薄膜，晶態(tài)二氧化硅薄膜的厚度為100～1000nm，；⑸對(duì)鍍膜后的玻璃進(jìn)行透光率和抗落球沖擊強(qiáng)度測(cè)試。本發(fā)明提供的方法能大大提高玻璃的強(qiáng)度，且不會(huì)造成環(huán)境污染，并可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C03C21/00GK102887650SQ20121036558
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者顏悅, 姜良寶, 郭新濤, 厲蕾, 張官理 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院