[发明专利]一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法及强化玻璃

说明书

本申请涉及玻璃强化技术的领域，具体涉及一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法及强化玻璃，包括以下步骤：将玻璃置于380±10℃温度下预热；转移至熔融硝酸钠盐浴中进行第一次离子置换；第一次离子置换完成后将玻璃转移至熔融硝酸钾盐浴中，稀释掉玻璃表面附着的锂离子然后再将玻璃转移至熔融硝酸钾和硝酸钠混合盐浴中进行第二次离子置换；第二次离子置换结束后将玻璃自然冷却至室温得到强化玻璃。本申请采用两次盐浴离子置换，第一次通过盐浴中体积较大的钠离子置换出玻璃表层的锂离子，第二次通过盐浴中更大的钾离子置换出玻璃表层的钠离子，加深玻璃表面应力层深度，获得更高的表面应力，进一步提升玻璃表面强度和机械性能。

技术领域

本申请涉及玻璃强化技术的领域，尤其是涉及一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法及强化玻璃。

背景技术

盖板玻璃是位于触摸屏最外侧的保护层，在消费电子、汽车中控屏、工业控制等领域有着广泛的应用。近年来随着智能手机、平板电脑以及智能汽车的迅速发展，对盖板玻璃的需求也快速上升。盖板玻璃在生产过程中会经过多道切割、打磨等流程，使得玻璃表面存在大量的微裂纹等缺陷，在实际使用过程中很容易破碎，影响产品的正常使用和寿命。因此，在玻璃盖板生产中通常会对玻璃表面做强化处理以增强其抗裂、抗摔等性能。

当前常用的玻璃强化方法分为物理强化和化学强化两种。常用的化学强化玻璃的方法是采用一次离子交换技术，通过钠离子和钾离子的置换提升玻璃的表面应力。强化时将玻璃置于盐浴中，通过盐浴中个体较大的钾离子置换出玻璃中个体较小的钠离子，使玻璃表面的硬度提高，玻璃的柔韧性增强，达到强化玻璃的目的。

针对上述中的相关技术，发明人认为通过一次离子置换得到的强化玻璃，其强化深度有限，应力相对较小，使得强化玻璃的强度较低，抗裂性能较差，不能满足较高强度玻璃盖板的应用需求。

发明内容

为了进一步提升强化玻璃的强度，本申请提供一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法及强化玻璃。

第一方面，本申请提供一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法，采用如下的技术方案：

一种通过两次盐浴离子置换强化玻璃的方法，包括以下步骤：

S1.将玻璃置于360-380℃温度下预热0.5-1h；

S2.将玻璃转移至熔融硝酸钠盐浴中进行第一次离子置换；

S3.将玻璃转移至熔融硝酸钾和硝酸钠混合盐浴中进行第二次离子置换；

S4.将玻璃自然冷却至室温得到强化玻璃。

通过采用上述技术方案，在进行离子置换前首先将玻璃升温至380-400℃进行预热，避免玻璃进入盐浴中因为急速升温导致玻璃破裂；第一次离子置换时，将玻璃浸泡于熔融硝酸钠中，玻璃中较小的锂离子（分子量：6.9）与盐浴中个体较大的钠离子（分子量：23）进行置换，使玻璃初步形成一定的应力层深度，表面具有初步应力；然后将玻璃转移至熔融硝酸钠和硝酸钾混合盐浴中，使盐浴中的钾离子（分子量：39.1）置换出玻璃中的钠离子，形成第二次应力层深度，进一步提升玻璃表面的应力。由于离子置换是通过体积较大的离子置换体积较小的离子，大体积离子进入玻璃表层后会形成挤压应力，大体积离子挤嵌进玻璃表层的数量及体积与玻璃表层压力成正比，所以离子交换的数量和体积与交换的表层深度是增强玻璃强度的关键指标。第一次离子置换通过钠离子置换出玻璃表层的锂离子，使得玻璃表层嵌入较大的钠离子，形成一定的应力层深度；第二次离子置换时通过钾离子置换出玻璃表层的部分钠离子，使得玻璃表层嵌入体积更大的钾离子，相较于直接通过钾离子置换锂离子，两次离子置换过程使得钾离子更加容易进入玻璃表层，同时可以获得更深的应力层深度。经测试，通过两次离子置换强化后的玻璃，相较于一次离子置换强化的玻璃，玻璃的强化深度以及表面强度均有效提升，玻璃的抗裂性能可以提高20-30%。

可选的，在进行第二次离子置换之前还包括过渡步骤，将经过第一次离子置换的玻璃转移至熔融硝酸钾盐浴中，保持温度380-390℃下5-10min。