超薄铝硅玻璃离子交换工艺研究

高强度超薄盖板玻璃是电子信息产品的重要组成部分,化学强化(离子交换)是提升超薄盖板玻璃力学性能的主要技术途径。在离子交换过程中,玻璃易产生应力弛豫等现象,导致化学强化玻璃难以具备较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的维氏硬度。本文采用两步法离子交换工艺,研究了熔盐、离子交换温度与时间等因素对强化后超薄铝硅玻璃应力层分布及维氏硬度等性能的影响。结果表明,本文所研发的两步法离子交换工艺,可以使玻璃兼具较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的表面维氏硬度。离子交换后,铝硅玻璃的表面压应力可达900 MPa以上,应力层深度可达70 μm以上,同时表面维氏硬度达7.2 GPa以上。     

离子交换工艺对ESP玻璃的影响

使用两步离子交换法制备工程应力分布玻璃( ESP玻璃)。两步离子交换中第一步交换时间较长,第二步交换时间较短。主要研究经过不同第一步离子交换工艺制度后的ESP玻璃性能上的区别。本文对ESP玻璃测试了弯曲强度,显微硬度,K+分布状态,并根据弯曲强度,K+分布状态计算得出Weibull模量以及离子扩散系数。结果表明：第二步离子交换会降低第一步离子交换玻璃的弯曲强度,而两步离子交换后的ESP玻璃其Weibull模量有所升高。显微硬度趋势与弯曲强度趋势一致。结合抗折强度以及K+分布状态,可知第一步离子交换最佳温度为450℃,时间30 h;第二步离子交换最佳温度为400℃,时间33 min。     

化学强化过程中的离子迁移现象与规律研究

以碱铝硅玻璃为研究对象,采用多次离子交换(凯丽法),研究离子迁移与离子交换对玻璃强度的影响。结果表明:凯丽法在单次离子交换法基础上引入高温离子迁移(HTIM)工艺,易实现更深的离子交换层深度(DOL),DOL值增加140%,且具有特殊的应力分布层,抗冲击强度较传统一步法提高1倍,避免了传统离子交换法玻璃自爆的安全性风险。     

玻璃瓶罐的增强术

本发明系阐述玻璃瓶罐生产方法——特别介绍一种能大大提高玻璃瓶罐有效强度和抗冲击性能的生产工艺。它采用瓶罐外表面的离子交换处理使之得到一个压应力层;然后再涂上一层合成树脂,由这样两种方法结合形成一种一定厚度的抗冲击外套。 众所周知,玻璃表面的离子交换增强术也就是在玻璃表面产生一种适当的压应力层。波尔等在1971年9月2日发表的美国专利第3607172号中,介绍了一种钠——钙玻璃瓶罐热     

载银高强度抗菌玻璃的制备及性能研究

利用离子交换原理在Na_2O-CaO-SiO_2玻璃表面引入钾离子与银离子,制备载银高强度抗菌玻璃。采用表面应力仪、能谱分析(EDS)、分光光度计以及抗菌实验对样品进行分析表征,研究离子交换时间对玻璃表层银含量、玻璃的透过率和抗菌率的影响规律。研究结果表明:两步离子交换法能够制备出高透过率的抗菌玻璃;抗菌玻璃的载银量随着交换时间的增加而增多,抗菌性能优异,抗菌率大于95%,符合优等品抗菌性能的标准。     

高铝硅玻璃二次化学钢化增强工艺研究

研究超薄高铝硅酸盐玻璃经过两次钾钠混合熔盐的离子交换强化处理后表面压应力、显微维氏硬度、抗冲击强度以及离子交换深度的变化情况。实验结果表明,通过二次交换强化处理后,玻璃的表面压应力由83.4 MPa提升到925.3 MPa,显微维氏硬度由657.5提升到875.1,落球测试高度由18.3 cm提升到45.7 cm, K⁺的扩散深度也由一步离子交换的27μm提升到二步离子交换的44μm。     

玻璃的应力与离子交换的关系

本文讨论了具有淬冷应力的玻璃样品在离子交换过程中的增强行为。玻璃表面结构对离子交换增强速率有很大影响,通过淬冷方法在玻璃表面产生疏松结构,可提高离子交换的速率。结果指出:玻璃样品的淬冷应力能有效地提高离子交换的增强速率,可在较短的时间内达到增强效果;样品表面的淬冷应力越大,分布越均匀,越有利于提高离子交换增强速率。     

离子交换温度对化学钢化玻璃结构和性能的影响

离子交换法制备钠铝硅系化学钢化玻璃,分析测试玻璃表面K+和Na+的分布情况、玻璃的表面应力及应力层深度、弯曲强度、Weibull模量和显微硬度,研究离子交换温度对化学钢化玻璃在结构和性能上的影响.结果表明:经过离子交换后,玻璃的表面应力、弯曲强度、Weibull模量和显微硬度均显著提高.提高离子交换温度,玻璃表面应力、弯曲强度和显微硬度逐渐下降,应力层深度逐渐加厚.温度350℃时,玻璃表面离子交换层具有全K+层、K+-Na+层和富K+层三层结构.温度升高,全K+层消失和富K+层,K+-Na+层加厚并出现贫Na+层.温度410℃时玻璃的强度分散性最小,可靠性最高.     

锂铝硅酸盐玻璃的化学强化工艺参数研究

锂铝硅酸盐玻璃通过二步化学强化工艺实现高表面压应力和高离子交换层深度。本文采用二步化学强化法研究工艺参数对锂铝硅酸盐玻璃强化性能的影响。试验表明,锂铝硅酸盐玻璃的强化应力指标主要由第一步强化时间(IOX1TIME)、第二步强化温度(IOX2TEMP)和第二步强化时间(IOX2TIME)决定;IOX1TIME对IOX1强化应力指标影响较大,但对IOX2强化应力指标影响较小;锂铝硅酸盐玻璃的抗冲击强度在IOX1TIME高于120min时较佳。     

离子交换对磷酸盐玻璃表面裂纹扩展的影响

采用LiNO3和NaNO3混合熔盐在250℃对N31型磷酸盐玻璃表面进行离子交换处理,研究了小离子交换大离子对玻璃表面和亚表面裂纹的扩张作用.利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪对离子交换前后玻璃表面形貌和成分进行了测试,根据有限源扩散动力学和离子交换表面应力分布理论,分析了离子交换时间和H2O对裂纹扩张的影响.结果...     

熔盐添加剂对玻璃离子交换和增强的影响

在工业纯KNO3中分别添加KOH,K3PO4,K2CO3,K2SiO3与Al2O3的混合物,研究了熔盐添加剂对浮法玻璃离子交换和增强的影响.用电子探针测试了玻璃表而的K+浓度;测定了样品的表面应力、弯曲强度和显微硬度.结果表明:上述添加剂町以增加离了交换层深度,缩短离子交换时间,明显提高玻璃的力学性能,其增强效果与分析纯KNO3的增强效果相当,甚至比后者好:在交换温度为450℃下,玻璃交换层厚度大于29μm,玻璃的力学性能为:表面应力>480MPa,弯曲强度>400MPa.显微硬度为6.49GPa.     

KOH对离子交换增强硼硅酸盐玻璃性能的影响

采用低温型离子交换法对硼硅酸盐玻璃进行增强。以掺有添加剂KOH的KNO3混合熔盐作为离子交换源,研究KOH掺入量对硼硅酸盐玻璃抗折强度、显微硬度和透过率的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察离子交换后试样的表面形貌和结构。研究结果表明:KNO3熔盐中的WKOH/WKNO3为0.5时,硼硅酸盐玻璃的抗折强度和显微硬度都取得了最大值。     

Coupling of diffusion and chemical stress: The case of ion exchange in glass

The chemical strengthening of glass results from an ion exchange process in which smaller alkali ions in a glass are replaced with larger alkali ions from a molten salt bath. This interdiffusion process leads to a buildup of chemical stress in the glass. However, traditional modeling of the ion exchange process has not fully accounted for interaction effects between mass diffusion and the chemical stress developed during the process. In this study, we develop the general theory of coupling between diffusion and stress, resulting in a single flux equation with a concentration- and stress-dependent interdiffusion coefficient. We apply the theory to the specific cases of chemically strengthened soda lime silicate and aluminosilicate glasses, demonstrating the impact of interaction terms on concentration profiles and interdiffusion coefficient. Following a phenomenological approach, this study demonstrates the effect of the interdiffusion on stress generation and vice versa to account for deviations from the simple expressions published hitherto in the literature.     

影响浮法玻璃强度的因素

从微裂纹断裂力学角度出发,探讨浮法玻璃生产过程中影响强度的因素,就退火应力、结构应力、锡槽内的离子交换反应和下表面炸口问题进行分析和提出解决措施。     

工程应力分布玻璃研究进展

工程应力分布(engineered stress profile,ESP)玻璃作为一种新型的增强玻璃引起了研究人员的广泛关注.综述了ESP玻璃的理论基础,介绍了ESP玻璃的几种制造工艺及其力学性能.总结了ESP玻璃较传统增强玻璃的优点:强度高,强度分散性低,抗表面损伤能力强及断裂前出现多重裂纹.针对ESP的研究现状,提出了ESP玻璃今后的研究方向:综合其它玻璃增强方法提高玻璃强度,采用微波混合加热或者电场辅助离子交换以缩短处理时间,降低工艺成本.     

Na+浓度对化学增强钠铝硅酸盐玻璃性能的影响

熔盐中少量的Na⁺并不会对玻璃的离子交换效果产生明显影响,但当熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的性能开始受到影响。本文采用一步法离子交换工艺研究了熔盐中Na⁺浓度对不同厚度化学增强钠铝硅酸盐玻璃表面压应力、应力层深度和弯曲强度等性能的影响。研究表明:熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的表面压应力、弯曲强度下降;弯曲强度下降最多可达175 MPa,此时玻璃的表面压应力下降了57.4 MPa;熔盐中Na⁺浓度变化未对化学增强钠铝硅酸盐玻璃的应力层深度和可见光透过率产生明显影响。     

热处理对离子交换高碱铝硅酸盐玻璃性能的影响

将离子交换高碱铝硅酸盐玻璃在340~460℃热处理1 h,研究热处理对离子交换玻璃性能的影响。测试了热处理后玻璃的表面应力、应力层深度、强度和硬度。结果表明:随着热处理温度的升高,玻璃的表面应力及强度明显下降,应力层深度有所增加,而硬度略微下降。     

碱铝硅酸盐玻璃化学强化关键影响因素概述

化学强化是一种玻璃机械强度增强方法,适用于异型、超薄、高碱、高膨胀玻璃增强,因新型超薄显示产品的屏幕保护玻璃发展需要,化学强化技术重新在碱铝硅酸盐玻璃品种掀起研究热潮。本文对化学强化本质及铝硅酸盐玻璃在屏幕保护玻璃应用进行了回顾,基于玻璃化学强化的高CS、DOL和低CT诉求,归纳总结了关键影响因素,第1,碱铝硅酸盐玻璃的成分及结构是基础,氧化铝有利玻璃网络孔隙增大创造交换通道,氧化钠或氧化锂是离子交换关键物质;第2,对于玻璃组成和结构设计,要求玻璃网络键合度R=O/Si或O/(Si+Al)满足2.15~2.40,碱金属氧化物质量分数大于13%且膨胀系数大于6×10^-6/℃;第3,在化学强化工艺方面,化学强化温度决定离子扩散系数,化学强化时间决定DOL,一步法仅能获得相对较大的CS,而DOL不很理想,只有两种离子参与交换的二步法才有利于CS和DOL同步提高。     

离子交换对硼硅酸盐平板玻璃表面组成及性能的影响

研究用低温离子交换法增强硼硅酸盐平板玻璃.以熔融KNO3作为离子交换源,分别加入少量KOH,KF和锑酸钾(K2H2Sb2O72H2O)添加剂,在玻璃转变温度以下对硼硅酸盐平板玻璃进行K -Na 离子交换处理.利用电子探针研究了离子交换前后玻璃的表面组成变化;测定了样品的显微硬度、抗折强度和透过率.研究了添加剂种类与玻璃抗折强度之间的关系.研究结果表明:经K -Na 离子交换处理后硼硅酸盐玻璃表面K 浓度增加,交换深度可达30μm.经K -Na 离子交换后硼硅酸盐平板玻璃的强度提高,其抗折强度约为交换前的3倍.