影响化学钢化玻璃强度的因素 ()

影响化学钢化玻璃强度的因素

1.什么是钢化玻璃

钢化玻璃又称强化玻璃，它是用物理或化学的方法，在玻璃表面形成一个应力层，当玻璃受到外力作用时，这个应力层可以抵消部分拉应力，从而避免玻璃碎裂，达到提高玻璃强度的目的。

2.化学钢化玻璃的方法

3.离子交换法原理

（1）高温型离子交换法

在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含Na 2O 或K 2O 的玻璃侵入含Li 的熔盐中，使玻璃中的Na +或与它们半径小的熔盐中的Li +相交换，然后冷却至室温，由于含Li+的表层与含Na +或K +内层膨胀系数不同，表面产生残余压力而强化。

（2）低温型离子交换法

在不高于玻璃转变点温度区域内，将含有碱金属的硅酸盐玻璃，浸入到KNO3熔盐中，使玻璃表层的Na +离子与熔盐中的K +离子发生交换，由于K +离子半径比Na +离子，K +离子取代Na +

离子后，使玻璃表面“挤塞”膨胀，产生应力，使得玻璃强度增强。表面脱碱法

涂覆热膨胀系数小的玻璃

化学钢化法碱金属离子交换法

高温型离子交换法

低温型离子交换法低温型离子交换法

高温型离子交换法

4.影响化学钢化玻璃强度的因素

（1）玻璃的成分

同普通钠钙硅酸盐玻璃相比，含Al203多的玻璃化学钢化后，有较强、较厚的压应力层。Al203在离子交换中起加速作用，Al203的合适用量为1%～17%。

（2）玻璃表面的损伤

任何轻微的损伤，其表面的强度衰减都非常严重。化学法增强玻璃过程时，应注意保护好玻璃表面和玻璃边部，使玻璃不受任何微小的损伤。

（3）离子交换的时间

时间太短，离子交换不足，玻璃强度小；时间太长，虽然可以使交换层厚度增加，但是存在应力松弛的现象，会使玻璃强度逐渐降低。

（4）离子交换的温度

应选择最佳的温度，温度过低，离子交换无法进行；温度过高，玻璃结构松弛，使得强度降低。

（5）熔盐的纯度

KNO3熔盐纯度越高，则化学钢化玻璃的强度越好，如熔盐中存在Ca2+、Li+时，由于Ca2+、Li+半径小于K+，Ca2+、Li+替代K+交换了玻璃表面的Na+后，使表面强度降低。

（6）熔盐中添加剂的影响

KNO3熔盐中加入KOH、K2CO3，可以促进离子交换，提高玻璃的强度。O H--易与玻璃表面的Na+亲和，加速K+向玻璃中扩散，但KOH的加入量小于1%为宜；2%左右的K2CO3与熔盐中的杂质离子反应形成沉淀，消除杂质离子的不利影响。

表1KNO3熔盐中加入KOH前后对化学钢化玻璃强度的影响

熔盐组成处理温度/℃处理时间/min应力层厚度/m抗弯强度/MPa KNO349018040.5199.4

KNO3+KOH4901530199.4

KNO3+KOH4902552300.2

（7）外加电场、超声波、机械振动

外加电场、超声波、机械振动可以加速离子交换速度，提高化学钢化玻璃的强度。

注：上述资料均来自于文献。

参考文献：《影响化学钢化玻璃质量的因素分析》作者—王立详