玻璃化學強化翹曲影響因素及改善方法

黃軍

摘 要：隨著人們越來越追求高品質的生活，玻璃的應用范圍也日益廣泛，對玻璃的外觀、韌性及強度等提出了更加嚴格的要求，而玻璃化學強化已成為增大玻璃強度一種最常見的方法。然而，在玻璃生產及化學強化的過程中，在多種因素的影響下，會致使玻璃化學強化后表面出現(xiàn)翹曲，而翹曲會給玻璃的外觀造成直接影響，影響玻璃的正常使用，從而嚴重浪費了人力與物力。為此，本文主要分析了改善玻璃化學強化翹曲的方法。

關鍵詞：玻璃；化學強化；翹曲

化學強化玻璃是常見的材料之一，它以其抗壓性強及不易碎等優(yōu)點獲得了十分廣泛的應用范圍，目前人們也越來越重視這種材料的應用。然而，化學強化玻璃卻具有易翹曲的缺陷，只有不斷對工藝進行改進，才能盡可能地避免發(fā)生鋼化翹曲現(xiàn)象。

1 概述化學強化玻璃

玻璃化學強化是指玻璃中較小的堿金屬離子與鹽浴中較大的堿金屬離子在一定溫度和時間條件下進行離子交換，從而在玻璃表面形成較大的壓應力CS和應力層深度DOL。經過化學強化的玻璃，其表面的壓應力可以抵消外力對玻璃影響，提高玻璃的耐磨性和抗沖擊性。同時，應力層深度可以提高玻璃的可靠性。

化學強化玻璃不可以再進行切割或磨削等，否則，化學強化玻璃會破壞掉。因此，玻璃板切割為所需尺寸，再經過化學強化，然后快速均勻冷卻便制得化學強化玻璃。通過化學強化處理的玻璃強度提高至少為普通玻璃的4倍以上。

2 化學強化玻璃的特性

2.1 高強度、高強度

當施加外部負載時，表面壓應力能夠抑制了裂紋的擴展，從而提高了抗斷裂性能。鈉鈣玻璃是由二氧化硅形成網絡骨架，在骨架之間加入氧化鈣和氧化鈉等，強化難度高，壓應力也僅分布在550～750MPa的水平，鈉鈣玻璃表面易劃傷，易壓碎，主要用于低端產品。高鋁玻璃則由二氧化硅和氧化鋁共同形成網絡骨架，一方面可以增加玻璃本身的強度，另一方面也可以降低強化難度，壓應力也在750MPa以上，性能優(yōu)勢明顯。

2.2 較高的耐熱耐冷度

與普通玻璃相比，化學強化玻璃具有的耐急冷急熱性能提高了3～5倍?；瘜W強化玻璃通常能承受300度的溫差，能切實避免出現(xiàn)熱炸裂現(xiàn)象，明顯提高了在熱環(huán)境中施工人員安全性。作為一種安全玻璃，化學強化玻璃的這一性質能切實確保高層建筑的施工安全性，它是一種優(yōu)質的施工材料。

2.3 較高的安全性

離子交換層深度是評判防護玻璃優(yōu)劣一個重要的標準。深的離子交換層深度能為玻璃提供良好的可靠性。鈉鈣玻璃的強化深度最多做到20μm，而高鋁玻璃的強化深度最高可以達到80μm以上。同時，化學強化玻璃的熱穩(wěn)定性，也有助于避免熱炸裂發(fā)生。這種化學強化玻璃是一種安全性較高的合格高層建筑材料。

3 區(qū)分普通玻璃和化學強化玻璃

從表面角度，對比普通玻璃和化學強化玻璃后，發(fā)現(xiàn)它們幾乎相同。然而，這兩種玻璃的制造原理卻不一樣。以下介紹了幾種常見的區(qū)分方法：

大部分化學強化玻璃的生產廠家一般都有自身的鋼化標志，有些是自身注冊的商標，有些是國家水平的標志。它們都是采用特殊處理后，在化學強化玻璃上加印而成的，所以，不容易被擦掉。

仔細觀察玻璃的具體邊沿，化學強化玻璃一般沒有小缺口，即使有摸起來也很柔和，不會將手劃傷。但普通玻璃通常會有一定的小缺口且很鋒利，較易劃傷手。

觀看太陽底下的玻璃，化學強化玻璃通常已經過特殊處理，正對著太陽，會呈云霧狀。但普通玻璃未通過特殊處理，一般是透明的。

通過用手指關節(jié)對玻璃進行敲打，若聲音清脆，則為化學強化玻璃，若聲音沉悶，則為普通玻璃。采用聲音的判別方法，具有很好的效果。

最后的方法是可以將其摔碎，由于化學強化玻璃被進行了特殊處理，所以，在破碎玻璃時，會產生一些顆粒狀的細碎片，但普通玻璃被摔碎后，則會產生一些尖刀狀的鋒利碎片。

4 導致化學強化玻璃翹曲的因素

4.1玻璃原片翹曲

玻璃原片翹曲對化學強化的翹曲有著重要影響，一般情況下，玻璃原片翹曲越大，化學強化翹曲也越大，化學強化翹曲值約為原片翹曲值的2～3倍，如圖1所示。

4.2玻璃鋼化工藝

影響玻璃化學強化翹曲的工藝參數(shù)主要有化學強化溫度和時間，化學強化溫度越高，強化后的玻璃翹曲越大，如圖2所示。一般采用低溫進行化學強化。

4.3玻璃加工結構

隨著觸摸屏顯示設備的快速發(fā)展，顯示屏結構的差異化已經成為重要趨勢之一。2.5D玻璃已經被廣泛應用手機顯示屏，2.5D玻璃四周為弧邊結構?；∵吔Y構會導致玻璃化學強化后的應力分布發(fā)生變化。一般情況下，具有弧邊結構的玻璃會向上形成翹曲。弧邊尺寸越大，玻璃化學強化的翹曲也會越大。

5 化學強化玻璃翹曲的改善方法

5.1改善玻璃原片翹曲

為了化學強化玻璃翹曲問題改善，則必須將工藝改善。優(yōu)化成型和退火溫度工藝制度，降低玻璃原片翹曲，才能有效避免化學強化玻璃發(fā)生翹曲。

5.2 優(yōu)化玻璃化學強化工藝

針對采用不同配方生產的玻璃制品，通過DOE實驗，確定出最優(yōu)玻璃化學強化工藝。為了降低玻璃化學強化翹曲，一般會降低玻璃化學強化時間，增加玻璃化學強化時間。

5.3 設計合適的弧邊結構

在滿足下游客戶加工需求的情況下，盡量做小弧邊結構。

6 結語

總之，近年來，化學強化玻璃逐漸被應用在各個行業(yè)中。然而，在使用化學強化玻璃的過程中，化學強化玻璃會發(fā)生翹曲，所以，還需要努力優(yōu)化玻璃的加工工藝，規(guī)范使用安全玻璃，通過合理的設計避免化學強化玻璃發(fā)生翹曲。另外，還一定要重視施工的精確性，按照不同材料的的化學強化玻璃以及不同長度的化學強化玻璃，實施不一樣的施工作業(yè)，充分利用化學強化玻璃自身的一些優(yōu)勢，將其在日常生活中，加以更好地推廣應用。

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（作者單位：清遠南玻節(jié)能新材料有限公司）