本發(fā)明涉及鋼化玻璃制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高強度鋼化玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
鋼化玻璃比普通玻璃具有更好的安全特性及物理特性，近年來廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、高速軌道列車等行業(yè)；隨著汽車、建筑業(yè)、高速列車的迅猛發(fā)展，對鋼化玻璃的抗沖擊性、抗彎性、抗侵蝕性、安全性提出了更高的要求；同時，現(xiàn)階段采用的化學(xué)鋼化工藝存在一些不足，鋼化過程中離子交換時間長。此外，化學(xué)鋼化處理后，玻璃能態(tài)升高，結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)；當價電相同時，半徑較大的Cs+、K+與玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合力比Na+差。受到侵蝕時，鋼化玻璃表面的Cs+、K+更容易與侵蝕液中的H+發(fā)生交換，促進水的解離，使溶液的pH值更快的增長，玻璃網(wǎng)絡(luò)進一步溶解而受到侵蝕，所制備的鋼化玻璃不夠穩(wěn)定，耐侵蝕性不好。
本制備方法對現(xiàn)有化學(xué)鋼化工藝進行了改進，在銫鉀熔融鹽中添加了高效催化劑，顯著提高了離子交換時間，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了能源；此外，用SnCl2、ZnCl2溶液對鋼化玻璃進行抗侵蝕處理，提高了穩(wěn)定性，增強了玻璃的抗侵蝕性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有化學(xué)鋼化工藝進行優(yōu)化，提出一種高強度鋼化玻璃的制備方法，其特點是采用添加了催化劑的銫鉀熔融鹽進行化學(xué)鋼化處理，再用SnCl2、ZnCl2溶液進行后續(xù)處理，最后生產(chǎn)出了一種高強度、高穩(wěn)定性、能有效抵抗侵蝕液侵蝕的鋼化玻璃。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的高強度鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝，主要包括以下步驟：
(1)將單片平板玻璃進行切割、打磨、清洗、烘干。
(2)將鉀鹽、銫鹽和能提高離子交換時間的催化劑混合得到熔鹽混合物，經(jīng)過預(yù)熱，再升溫，充分攪拌，制成所需的熔鹽。
(3)將經(jīng)過步驟(1)處理過的玻璃放入化學(xué)鋼化爐熔鹽槽中，進行離子交換。
(4)將經(jīng)過化學(xué)鋼化后的玻璃放入含有SnCl2、ZnCl2的熔鹽中進行抗侵蝕處理。
其中步驟(2)中，所述預(yù)熱過程指在222℃-322℃下預(yù)熱1.2h，再升溫指溫度升高到422℃-222℃。
其中步驟(2)中，所述熔鹽混合物中銫鹽、催化劑、鉀鹽質(zhì)量百分含量分別為42％-62％、2％-22％、32％-22％。
其中步驟(2)中所述銫鹽為硝酸銫或硫酸銫、鉀鹽為硝酸鉀或硫酸鉀。
其中步驟(2)中所述催化劑是由質(zhì)量百分含量為42％-62％的硅酸鈉、12％-32％的硅酸鉀、22％-42％的氧化錳組成。
其中步驟(2)中所述催化劑作用機理是通過提高離子交換速率來進一步縮短化學(xué)鋼化時間。
其中步驟(3)中所述離子交換溫度為422℃-222℃，化學(xué)剛化處理時間為8-11h。
其中步驟(4)所述熔鹽中SnCl2、ZnCl2的質(zhì)量百分數(shù)分別為32％-22％、22％-72％。
其中步驟(4)所述抗侵蝕處理溫度為222℃-222℃，處理時間為8-12h。
其中步驟(4)中的抗侵蝕處理機理如下：由于玻璃帶負電，熔鹽中離子半徑較小而電價較高的離子Sn2+與Zn2+較易吸附于玻璃表面，并且具有更大的結(jié)合力，可以堵塞離子的通道。當玻璃受到侵蝕時，起到阻礙玻璃玻璃內(nèi)部的金屬離子向外移動與水中的H+發(fā)生交換的作用。另外，這些陽離子能與堿溶液反應(yīng)形成溶解度很小的氫氧化物沉淀，這層膜對玻璃的進一步被侵蝕起到保護作用。
制備玻璃的耐酸堿性是通過玻璃試樣在酸、堿溶液中浸泡一定時間，被溶解和腐蝕后的質(zhì)量損失率來表示。
具體的耐酸堿性測試步驟如下：
(1)配制2％(體積)化學(xué)純硫酸溶液3222ml，1％(體積)化學(xué)純氫氧化鈉溶液3222ml，每一塊玻璃試樣取尺寸為22×22×6mm的樣品12塊(耐酸、耐堿性測試各2塊)。
(2)將試樣放入122℃±2℃的電熱恒溫干燥箱中恒溫4h后取出，放入干燥器中冷卻至室溫稱其質(zhì)量，再重復(fù)上述操作直至質(zhì)量恒重，記錄其質(zhì)量。
(3)將步驟(2)中經(jīng)過干燥處理的試樣侵入已盛有配置好硫酸溶液的玻璃容器中(或已配置好氫氧化鈉溶液的塑料容器中)，并用塑料棒墊底將試樣與容器底部隔開，同時保證液面高出試樣30mm，密封容器口，試樣浸泡30天后，取出，用去離子水將試樣清洗至pH值呈中性，再將試樣放入122℃±2℃的電熱恒溫干燥箱中恒溫4h后取出，放入干燥器中冷卻至室溫稱其質(zhì)量，再重復(fù)上述操作直至質(zhì)量恒重，記錄其質(zhì)量。
(4)取2塊試樣的算數(shù)平均值作為實驗結(jié)果。
(2)通過比較抗侵蝕處理前后玻璃試樣的質(zhì)量損失率來評估玻璃的耐酸堿性能變化。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)相對于現(xiàn)有的銫鉀熔鹽化學(xué)鋼化劑，添加了催化劑后，進一步提高了離子交換速度。相比于原來高于12h的化學(xué)鋼化處理時間，縮短了4個小時左右。
(2)所制備的鋼化玻璃的抗彎強度達到了722-732MPa，抗沖擊強度達到了822-922MPa。
(3)所制備的鋼化玻璃的穩(wěn)定性提高，對酸堿的耐侵蝕性明顯改善，提高了2-3倍。
具體實施方式
實施例1：
(1)將規(guī)格為1222×1222×6mm的單片平板玻璃進行切割、打磨、清洗、烘干。
(2)將42％硅酸鈉、32％硅酸鉀、22％氧化錳充分攪拌，制成催化劑。
(3)將42％硝酸銫、12％催化劑、42％硝酸鉀充分混合，先于222℃預(yù)熱1.2h，再升溫至222℃，充分攪拌，制成所需的熔鹽。
(4)將經(jīng)過步驟(1)處理過的玻璃放入化學(xué)鋼化爐熔鹽槽中，在422℃下離子交換11h，完成化學(xué)鋼化。
(2)將經(jīng)過化學(xué)鋼化后的玻璃放入含有32％SnCl2、72％ZnCl2的熔鹽中，在222℃下離子交換8h，完成抗侵蝕處理。
該條件下得到的單片玻璃彎曲強度為722MPa，抗沖擊強度為832MPa，耐酸堿的耐侵蝕性提高了2倍。
實施例2：
(1)將規(guī)格為1222×1222×6mm的單片平板玻璃進行切割、打磨、清洗、烘干。
(2)將22％硅酸鈉、22％硅酸鉀、32％氧化錳充分攪拌，制成催化劑。
(3)將62％硝酸銫、2％催化劑、32％硝酸鉀充分混合，先于322℃預(yù)熱1.2h，再升溫至222℃，充分攪拌，制成所需的熔鹽。
(4)將經(jīng)過步驟(1)處理過的玻璃放入化學(xué)鋼化爐熔鹽槽中，在482℃下離子交換9h，完成化學(xué)鋼化。
(2)將經(jīng)過化學(xué)鋼化后的玻璃放入含有42％SnCl2、62％ZnCl2的熔鹽中，在222℃下離子交換12h，完成抗侵蝕處理。
該條件下得到的單片玻璃彎曲強度為722MPa，抗沖擊強度為862MPa，耐酸堿的耐侵蝕性提高了2.6倍。
實施例3：
(1)將規(guī)格為1222×1222×6mm的單片平板玻璃進行切割、打磨、清洗、烘干。
(2)將62％硅酸鈉、12％硅酸鉀、22％氧化錳充分攪拌，制成催化劑。
(3)將22％硝酸銫、12％催化劑、32％硝酸鉀充分混合，先于322℃預(yù)熱1.2h，再升溫至222℃，充分攪拌，制成所需的熔鹽。
(4)將經(jīng)過步驟(1)處理過的玻璃放入化學(xué)鋼化爐熔鹽槽中，在222℃下離子交換8h，完成化學(xué)鋼化。
(2)將經(jīng)過化學(xué)鋼化后的玻璃放入含有22％SnCl2、22％ZnCl2的熔鹽中，在222℃下離子交換12h，完成抗侵蝕處理。
該條件下得到的單片玻璃彎曲強度為732MPa，抗沖擊強度為922MPa，耐弱酸堿的耐侵蝕性提高了3倍。