新闻中心

离子交换工艺对化学钢化玻璃性能的影响

发布时间:2018-10-27 9:36:39 星期六
摘要:

随着世界高科技产业的不断发展,国际市场对薄型玻璃的需求正日益上升,尤其是平板显示器和手机用薄型玻璃基板。但玻璃 […]

随着世界高科技产业的不断发展,国际市场对薄型玻璃的需求正日益上升,尤其是平板显示器和手机用薄型玻璃基板。但玻璃由于其脆性特质和微裂纹的影响,使得玻璃的应用范围受到限制。经过钢化处理的玻璃其强度提升3~5倍以上,但同时钢化玻璃的断裂强度分散性大,使得玻璃的使用可靠性降低。为了降低玻璃的断裂强度分散性,提高材料的使用可靠性,Green D J发明了两步离子交换制备化学钢化玻璃的方法,即将经过一次离子交换的钢化玻璃,再进行一次离子交换,第二步离子交换过程是熔盐中存在着Na+,与玻璃中的K+进行置换,从而降低玻璃表面的K+含量,即可降低表面的压应力。从玻璃表面到内部存在着K+浓度逐渐升高的过程,K+的浓度梯度也可代表玻璃的压应力的应力梯度,说明从玻璃表面到内部存在一个应力梯度逐渐上升的趋势,并且这一应力梯度的高峰与玻璃表面的距离要大于微裂纹的深度。所以在微裂纹扩展时,玻璃的压应力会产生一个阻碍微裂纹向内部扩展的效果,并且裂纹扩展过程中受到的阻力会越来越大。故玻璃的断裂强度分散性会降低,使用可靠性增加。这种经过两步离子交换过程的化学钢化玻璃可称之为Engineered stress profile glass,简称化学钢化工程应力玻璃。

  本文主要研究两步离子交换过程中第二步离子交换的时间对离子交换化学钢化玻璃的性能影响。配备第1步熔盐组分(质量分数):KNO3为97.78%,硅藻土为1.68%,K2CO3为0.5%,KOH为0.04%,第1步离子交换温度分别为450℃,离子交换时间为30 h。配备第二步熔盐组分(质量分数):KNO3为72%,NaNO3为28%,第二步离子交换温度为400℃,时间分别为18 min、33 min、48 min、63 min。试样由INSTRON1341电液伺服材料试验机进行力学性能测试。利用日本JEOL-JXA-8230型电子探针,采用线扫描方法,测试垂直于玻璃表面沿离子扩散方向Na+、K+分布情况。

  首先探讨离子交换时间对玻璃表面K+分布状态的影响,实验结果见下图。

                             下一个: