铜离子交换锂铝硅抗菌玻璃的制备及性能研究

厚度为0.55 mm的平板锂铝硅玻璃,在KNO₃/NaNO₃混合熔盐中进行第1步化学钢化(IOX1),以及在KNO₃/NaNO₃/CuSO₄混合熔盐中进行第2步化学钢化(IOX2),可获得强度高、透明度好、抑菌效果优良的铜基抗菌玻璃。研究不同质量分数的CuSO₄对锂铝硅玻璃抗菌性能的影响,结果表明,当工艺条件为：第1步离子交换混盐质量比为w(KNO₃)∶w(NaNO₃)=50∶50、交换4 h,第2步离子交换混盐质量比为w(KNO3)∶w(NaNO₃)∶w(CuSO₄)=90∶5∶5、交换2.5 h,可获得表面应力值高于700 MPa、在可见光区透过率>90%、抗菌活性值R≥5的优质抗菌玻璃。     

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。     

手机玻璃面板化学钢化若干问题的探讨

阐述了手机玻璃面板对化学钢化后玻璃性质的要求,如表面压应力、应力层深度、硬度等指标,还指出高铝高镁玻璃成分比较适合化学钢化,同时还探讨了二步和三步离子交換法在手机玻璃上的应用。     

热处理与二次化学强化对玻璃应力层深度的影响

应力层深度是衡量化学强化玻璃抵抗裂纹扩展能力的重要指标,提高应力层深度对于改善化学强化玻璃的使用性能具有重要的意义.以国产高铝玻璃为研究对象,研究了化学强化与热处理对玻璃应力层深度、表面压应力和抗弯强度的影响.研究表明,对化学强化玻璃的热处理可以显著增加玻璃的应力层深度,但是抗弯强度也会明显降低;对热处理后的玻璃的二次化学强化,可进一步增加玻璃的应力层深度,并显著提升玻璃表面压应力与抗弯强度.该方法在不延长工艺时间的前提下,可显著增加玻璃的应力层深度,并避免高温或长时间化学强化所引起的力学性能降低.     

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。     

柔性玻璃的化学强化及其力学性能研究

具有高弯曲强度的柔性玻璃是柔性电子显示的重要组成部分,但柔性玻璃本质是脆性材料,因此其力学性能仍然不能满足使用要求。化学强化是提高柔性玻璃弯曲半径、抗划伤性等力学性能的有效途径,本文采用一步化学强化法,将90μm超薄高铝柔性玻璃在纯硝酸钾熔盐中进行强化,研究离子交换工艺对样品表面应力、维氏硬度及弯曲半径的影响规律。结果表明：在380℃进行1 h的离子交换后,样品的表面压应力达834.1 MPa,应力层深度为15.91μm,此时玻璃具有最佳的弯曲性能和耐划伤性;经化学强化后,90μm柔性玻璃的最小弯曲半径可由(29.8±0.73) mm降低至(6.94±0.99) mm;随着继续升高交换温度和延长时间,柔性玻璃的力学性能会有所降低。     

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。     

氧化锆对锂铝硅酸盐玻璃化学强化性能的影响

采用熔融淬冷法制备了含不同摩尔分数Zr O₂的锂铝硅酸盐玻璃,通过两步化学强化法对玻璃样片进行了化学强化,研究了Zr O₂对玻璃的稳定性、硬度和化学强化效果的影响。结果表明:随着Zr O₂的摩尔分数从0增加至5%,玻璃化转变温度随之升高,玻璃稳定无析晶现象。引入适量的Zr O₂会促进Li⁺-Na⁺离子交换,提高应力层深度,表面压应力随着Zr O₂浓度的增加而增加,并在摩尔分数为4%时达到最大值,为1 055.6 MPa。中心张应力随着Zr O₂浓度的增加先增加后缓慢减小,表明该系列样品具有较好的抗冲击能力。Zr O₂的浓度变化对强化后玻璃的硬度影响较小,在引入Zr O₂后其抗裂性有所降低,但仍具有较好的抗裂能力。     

二强处理的盖板玻璃抗跌落性内在影响因素研究

以锂铝硅玻璃GK7样品为基材,制备不同离子交换时间的化学强化玻璃。借助折原综合应力仪、"张力释放实验"与偏光显微镜探究了化学强化玻璃的截面应力分布,并与高铝硅玻璃GK4样品进行整机跌落对比,分析了裂纹压制层与痕带对抗跌落性能的影响。结果表明:GK7化学强化玻璃表层具有自身厚度20%以上的裂纹压制层,是GK4玻璃的近4倍,其抗跌落性能明显优于高铝硅玻璃。GK7玻璃张应力随着离子交换时间延长而呈现抛物线变化,且伴随着痕带出现-加剧-消失的现象;而以痕带刚出现状态,GK7玻璃抗跌落性能提高50%。     

化学强化对浮法超薄碱铝硅酸盐玻璃翘曲影响研究

将未抛光玻璃原片(A)、抛光气氛面(B)、抛光锡面(C)和两面都抛光(D)4种浮法超薄低铝碱铝硅酸盐玻璃在相同化学强化条件(400℃,3.5h)进行化学强化处理,分析比较化学强化指标(CS、DoL)、翘曲变形量(Wv)、气氛面与锡面的化学组成,发现翘曲变形值较大的样品,"三明治"结构的化学强化玻璃上下两层的CS×DoL之乘积差异越大。化学强化玻璃上下两层CS×DoL之乘积不同,引起上下两层受到的作用力不均衡,导致化学强化玻璃翘曲变形。根据本研究结果,控制浮法超薄低铝碱铝硅酸盐玻璃上下两层CS×DoL之积的差异可以有效降低化学强化翘曲变形值。     

抛光对浮法超薄碱铝硅酸盐玻璃化学强化翘曲影响研究

将抛光气氛面(A)、抛光锡面(B)和原片(C)超薄浮法铝硅酸盐玻璃在相同化学强化条件(420℃/5h)下化学强化,分析比较化学强化指标(CS、DOL)、翘曲变形量(Wv)、气氛面与锡面的化学组成,发现A的气氛面Na_2O含量高于锡面,B和C的气氛面Na_2O含量均低于锡面;A气氛面CS大于锡面,B、C气氛面CS均小于锡面,A、C气氛面DOL均略大于锡面,B气氛面DOL略小于锡面,但是DOL相差很小;三种样品的翘曲值依次为BCA,且翘曲方向均为向空气面凸起。另外将未经处理的原片在相同条件下(420℃/4h)进行强化,然后分别抛光气氛面(D)和锡面(E),并分析比较化学强化指标(CS、DOL)、翘曲变形量(Wv)。发现D气氛面CS小于锡面,向气氛面凸起,且翘曲值大于未抛光的样品;E气氛面CS大于锡面,向锡面凸起,且翘曲值小于未抛光的样品。实验结果表明浮法超薄铝硅酸盐玻璃两面CS值差异是引起化学强化翘曲变形的一个重要原因。根据本研究结果,控制超薄浮法铝硅酸盐玻璃气氛面CS值大于锡面是减少化学强化翘曲变形值的有效手段。     

锂铝硅玻璃的研究进展

与传统的钠钙硅玻璃和高铝玻璃相比,锂铝硅玻璃具有网络结构致密、弹性模量较高和适宜两步法化学钢化等特点,被视为第三代高强玻璃基板,可用作电子信息产品盖板、航空透明器件以及舰船、特种车辆的观察窗口等。目前,锂铝硅玻璃的研究主要涉及:(1)探究锂铝硅玻璃的“组成-结构-性能”本构关系,为设计优化高性能锂铝硅玻璃提供理论指导和性能预测;(2)改进现有溢流和浮法成型方法和装备,满足大尺寸、多厚度和高尺寸精度锂铝硅玻璃成型需要;(3)研究锂铝硅玻璃的两步法化学增强方法,解决表面压应力和应力层深度同步提升难题,显著提高玻璃强度、硬度和抗跌落性能。本文基于上述三个方面综述了锂铝硅玻璃的国内外研究进展。     

高碱铝硅酸盐玻璃的研究综述

高碱铝硅酸盐玻璃是一种含铝量高且含碱量也高、并适合于化学强化的高强度玻璃。综合概述了高碱铝硅酸盐玻璃的基本成分、关键生产技术及强化处理,并简单介绍了其应用领域。     

玻璃的热处理与弹性性质

本文系统地研究了在不同条件下高温淬冷、退火与微晶化玻璃的弹性性质。实验分为二部分。第一部分研究了各种热处理条件:温度(430～630°)、持温时间(0.5,4,8小时)、冷却方式(自然与强制)等对二种不同玻璃(K_2O-PbO-SiO_2与Na_2O-CaO-SiO_2系)弹性性质的影响。实验结果表明,不同组成的玻璃具有相似的弹性模量—应力值曲线。经高温淬冷的玻璃较同组成退火玻璃的弹性模量低,最大降低值约3％。工作第二部分探讨不同组成的锂铝硅酸盐玻璃微晶化后的弹性模量变化规律。经确定:微晶化后的玻璃具有较高的弹性模量值,最大增高值可达10％左右,但增加的幅度随组成而不同,决定于热处理而导致晶化后所形成的主晶相类型。     

水中碘海醇的UV/H_2O_2光化学降解

采用UV/H2O2工艺降解水中碘海醇(IOX),研究了UV强度、H2O2投加量、pH、IOX初始浓度、常见阴离子和腐殖酸对降解效果的影响。研究结果表明,UV/H2O2降解IOX的过程符合拟一级反应动力学。随UV强度的增加,IOX降解速率增加;H2O2投加量对IOX的降解速率有较大影响,当H2O2投加量为1 mmol/L时,反应速率常数达最大;中性条件更利于降解IOX;CO32-对IOX的降解速率抑制明显;腐殖酸对IOX降解也有一定抑制作用。     

玻璃化学强化技术研究进展

化学强化技术亦称离子交换技术,因可在玻璃表面形成压缩压应力层改善玻璃的机械强度而被广泛应用于建筑、交通等领域。化学强化工艺参数的变化直接影响着化学强化后玻璃的性能。本文综述了离子交换反应原理、玻璃组成、化学强化温度、化学强化时间及熔盐组成对化学强化过程的影响,并简要介绍了电场辅助化学强化工艺与无熔盐化学强化工艺的优点与不足。总结国内外化学强化技术的研究进展,提出玻璃现有化学强化技术的不足,为玻璃化学强化技术的科学研究与发展提供参考。     

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。     

锂铝硅酸盐玻璃陶瓷抗侵蚀性的研究

列出采用三种独立的方法对锂铝硅酸盐型玻璃陶瓷(OTM-357型材料)抗侵蚀性介质作用的研究数据,表明其结果近似,而且材料的抗化学侵蚀性极高,从而使其应用范围扩大。     

第一步离子交换时间对化学钢化玻璃的性能影响

本文主要研究化学钢化玻璃中第一步离子交换的时间对化学钢化玻璃的性能影响.制备出不同的离子交换时间的化学钢化玻璃.分析第一步交换时间对钢化玻璃的弯曲强度、Weibull模数、表面应力大小、深度以及K+离子扩散所产生的影响.结果表明:随着第一步离子交换时间的延长,弯曲强度逐渐降低,Weibull先升高后降低,在40h时达到最高值;表面应力大小会随着时间的延长而降低,应力深度会增加;K+离子扩散曲线符合菲克第二定律的拟合曲线.扩散深度随着时间增加而增加,并且会在玻璃内部产生富集峰.