电容式触摸屏盖板玻璃钢化知识

Na2O3熔盐经过大批量玻璃离子交换后，由于Na+在熔盐中富集，熔盐中
K2O含量比原KNO3中K2O含量减少，而熔盐中Na2O含量比原KNO3中Na2O增加。 这种在熔盐中富集会影响离子置换的进行，使玻璃增强效果不好，而且会使 玻璃表面产生混浊，形如发霉的缺点。当Na2O含量在0．5%时，玻璃的增强开
离子交换炉 410～500℃ 高温冷却炉 350～450℃ 中温冷却炉 200～300℃ 低温冷却炉 150～200℃
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③影响离子交换的工艺因 a.玻璃成分对离子交换的影响
玻璃组成比工艺条件的变化对玻璃的强度影响更大。同普通钠钙硅 酸盐玻璃相比，含Al203多的铝硅酸盐玻璃化学钢化结果，有较强、较 厚的压应力层。 化学钢化的钠钙硅酸盐玻璃的压应力层，最外表面压应力为7000～ 10000mm／cm，应力层厚度为30～40um，相当的铝硅酸盐玻璃最外表面 压应力在15000mm／cm以上， 应力厚度达150um。右图是 根据钠硅酸盐玻璃和锂硅酸 盐玻璃研究的M／Al之比 （M为Na·Li）与强度间的 关系。
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b.熔盐成分对玻璃强度的影响
熔盐材料起置换作用的是KNO3其他为辅助添加剂。长期处于高温状态下的 KNO3会发生少量分解，其浓度降低会造成成品的抗冲击强度降低。 KNO3熔盐的纯度高时，二价离子的含量少，当KNO3纯度不高时，杂志中就 会带入Ca2+,Sr2+，Mg2+等离子,这些二价粒子半径与Na+ 离子半径接近，易 于与Na+ 离子进行置换，从而妨碍了K+ 与Na+的置换。以致增强效果降低。 玻璃的强度增加不明显。
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④加速离子交换的方法
工业上实用的加速离子交换的方法见诸报道的不多，下面举出两种方 法。 a.两段处理法 将Na2O-CaO-SiO2系统玻璃在450℃熔融中KNO3中，一次处理8h，
形成40um厚的压应力层，抗弯强度增强到594MPa。
采用两段法处理，即在不同组分的K+熔融盐液中作两次处理，获 得上述相同增强效果的处理时间却大大减少。该方法是首先把玻璃侵 入温度为600℃的由Na2SO4 53.81%和K2O4 6.19%组成的混合盐中，处 理25min后，放入温度为450℃的纯KNO3熔盐中处理1.5h，经处理后， 玻璃的抗弯强度增加到613.6MPa，而处理时间却大大减少，总处理时 间仅6h。
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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Na2O或K2O的玻璃侵
入锂的熔盐中，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。 同时玻璃中和含有AL203、TiO2等成分时，通过离子交换，能产生膨胀 系数极低的p—锂霞石（LiO、AL2O3、2SiO2）结晶，冷却后的玻璃表面将 产生很大的压力，可得到强度高达700MPa的玻璃，此法的实例如下；
物理钢化又称为淬火钢化。它时将普通平板玻璃在加热炉中加热
到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力， 然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面， 使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。 这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损， 便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐 棱角，不易伤人。
电容式触摸屏盖板玻 璃钢化基础知识
制作：邓义斌
玻璃钢化分类
钢化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 属于平板玻
璃的二次加工产品。它是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度,通常使 用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先 抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑 性，冲击性等。钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。
①低温型离子交换法的工艺流程如下； 原片开料→CNC →抛光→清洗干燥→低温预热→高温预热→离子交 换→高温冷却→中温冷却→低温冷却→清洗干燥→白片检验。
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②低温型离子交换法工艺参数
熔盐材料： KNO3（一般用化学纯）
辅助添加剂：
AI2O3粉、硅酸钾、硅藻土、其它
盐浴池熔盐温度: 410～500℃ 交换时间： 设计炉温： 根据产品增强需要而定 低温预热 高温预热 200～300℃ 350～450℃
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化学钢化的分类：
化学钢化的基本原理是用改变玻璃表面的组成来提高玻璃的强度， 目前有表面脱碱；涂复热膨胀系数小的玻璃，碱金属离子交换等方法；
碱金属离子交换化学钢化法；
把玻璃侵在高温熔融盐中，玻璃中的碱离子与熔盐中的碱离子因相 互扩散而发生离子交换，因在交换层产生压应力而使强度增大。碱金属 离子交换可分为：高温型离子交换和低温型离子交换两类
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b.电化学法
这是一种采用附加电压，在电场中进行离子交换，以加快离子扩散速 度的方法。 应用与各种玻璃在外加电场下加速离子交换的方法很多，使用于平 板玻璃的方法之一是：在熔盐槽的一端装上阳极，另一端装上阴极，
把Na2O-CaO-SiO2系统玻璃侵入KNO3熔盐中，玻璃侵入后在电场中形
成一块隔板，把熔盐分为阳极和阴极两部分。电场基本垂直于玻璃表 面，这样就加速了熔盐中阳极一边K+向玻璃表面扩散。同时也促进了 同一电场中阴极的一边同等数量的Na+迁移出玻璃，但是这种方法仅能 处理玻璃的一面。交替地变换阳极和阴极，才能处理玻璃的表面，使 玻璃两面交替地进行离子交换。
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下表为3mm玻璃在不同熔盐温度下处理6h后的强度值列表。
处理温度（℃） 处理时间（h） 6 抗冲击强度（kg．m） 0．6（玻璃原片） 抗弯强度（MPa） 60．30（玻璃原片）
370
410 430 450 460
6
6 6 6 6
2．54
2．90 2．60 2．40 2．32
1816
266．56 210．35 268．56 233．25
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低温型离子交换法
在不高于玻璃转变点的温度区域内，将玻璃侵在含有比玻璃中 碱离子半径大的碱离子熔盐中。例如；用Li+置换Na+，或用Na+置换 K+，然后冷却。由于碱离子的体积差造成表面压应力层，提高了玻 璃的强度。虽然比高温型交换速度慢，但由于钢化中玻璃不变形而 具有实用价值。
低温型离子交换法的工艺Байду номын сангаас
将Sio257%—60%、AL2o313．5%--—23%、Na2o3．8%—11%、
Li2o10%--—13%（质量），玻璃在600—750℃下侵在Li+、Na+、Ag+的熔 盐中，玻璃中的Na+被Ag+或Li+置换，产生双层交换层； 外侧是p—锂霞石，内侧是偏硅酸锂结晶化玻璃层，能极大的增高强度
始受到影响。要使产品获得稳定的强度，就必须经常补充熔盐后及时对熔盐
进行净化处理，保持熔盐的新鲜状态。
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c.处理温度的影响
在低于玻璃应变温度点时处理玻璃，热扩散的速度是很慢的，而 玻璃强度的提高又取决于K+的扩散系数。所以强度随着处理温度逐 渐增高而增强。 从动力学观点分析，可以认为：扩散控制着交换过程，交换速度 与温度成指数关系。Na2O-CaO-SiO2玻璃在KNO3熔盐中进行离子交换 时，要求满足105～126kJ／mol的条件。 处理温度较低时，达不到上述条件，交换过程不可能进行完全， 也就不可能获得足够大的表面压缩应力。强度当然不会太高。 反之，当温度过高时，因玻璃结构的松弛，可使Na+和K+的重排 或迁移而导致强度降低。 只有当离子交换的应力积累大于玻璃网络离子的热离解能时，强 度的增加才能产生最大值。
470
480 490
6
6 6
2．08
2．02 1．80
208．00
170．46 138．29
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d.处理时间的影响
单位表面积玻璃吸收的物质（或离子）总量与时间的平方根成直线 关系。因此，在一定的时间内，要使反应总量增加一倍，处理时间就 得增加四倍。
在一定温度下处理的离子交换玻璃的强度，并不是随着时间的增加可以无限 地增大。而是当离子交换层到一定厚度后随着时间的增长，离子交换层的厚度 反而有减薄的趋势