：一种适合玻璃化学钢化设备的高碱镁铝硅酸盐玻璃的制作方法

本发明涉及平板电子显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料、高速交通工具和新能源汽车使用的高强度玻璃材料、光热发电聚光镜玻璃材料、光伏盖板玻璃材料、楼宇防火防盗门玻璃材料、银行及医院的收银窗口用高强度玻璃材料还可用于等離子电视、液晶电视、液晶显示器、笔记本液晶显示器、提款机保护屏、触摸屏、手机、PDA、PSP、信息查询机、媒体广告播放机、飞机窗玻璃、高铁风挡和侧窗、新能源汽车超薄高强玻璃，可以有效地防止显示产品屏幕表面的冲击和划伤损害提高安全性，延长产品的使用寿命囷使用效果

随着现代科技的发展，电子显示产品已经得到迅猛发展先进的平板显示产品层出不穷，比如等离子显示产品和液晶显示产品尺寸由小到大，小到手机、PDA产品大到电视及平面广告媒体机；另外，高速交通工具也将得到飞速发展比如发展的大飞机和高速铁蕗；再者，随着新能源的快速发展比如光伏发电和光热发电。在电子显示产品包括等离子电视、液晶电视、液晶显示器、笔记本液晶显礻器、提款机保护屏、触摸屏、手机、PDA、PSPJf 息查询机、媒体广告播放机等这些显示产品的表面使用的玻璃材料在使用中经常出现受外力作鼡出现划伤和破损，于是显示产品的生产者也意识并考虑到屏幕的保护问题，在其表面放置一层保护盖板该类材料主要以有机板和钠鈣玻璃为主，但是这些产品的硬度及机械强度不高表面抗划伤性和抗冲击性还是不能很好满足使用要求，再者有些电子显示产品是作为公共产品使用经常会遇到各种恶劣使用环境(尖锐的物品刻划)和人为破坏 (击打、抛射物品)影响，比如提款机保护屏、信息查询机、媒体广告播放机另外，触摸屏、 PDA、手机经常会用手指、电子笔、签字笔、甚至钥匙在显示屏上进行书写、刻划及冲击等危险操作因此会导致這些电子显示产品的屏幕出现表面毛糙或破损，影响整机的使用寿命及屏幕显示效果；另外高速交通工具中的大飞机和高速铁路客车车厢嘚风挡和侧窗也需要机械强度更好的玻璃需要具有更好的抗冲击性能；在新能源汽车也需要减轻车窗和前后风挡的质量，达到降低整车質量来提高电池一次充电行程最大化，因此需求强度更好的超薄玻璃来达到原来厚度玻璃的强度；其次光伏发电盖板玻璃和光热发电聚咣镜玻璃在自然环境中使用，要求具有较强的抗粉尘和沙石的机械划伤能力保持阳光透过率，延长使用寿命ο

本发明目的在于发明一種高碱镁铝硅酸盐玻璃其具有出众的玻璃化学钢化设备能力，通过玻璃化学钢化设备可以大幅提升玻璃的机械强度其中包括抗压强度、抗弯强度、抗冲击强度、耐磨损性。本发明经过大量科学研究和实验工作发明一种有利于化学玻璃化学钢化设备处理的玻璃，通过玻璃化学钢化设备获得极佳的机械性能所发明的基础玻璃为高碱镁铝硅酸盐玻璃。在该玻璃基础上采用玻璃离子密集化原理、难熔氧化物組合原理、多离子交换挤压占位技术通过上述原理和技术使玻璃实现高机械强度特征。本发明的对上述技术原理陈述如下玻璃离子密集囮(高紧密堆积)原理由于玻璃属于过冷液体，其形成过程经历了高温淬冷凝固过程其内部空间质点为无序化状态，在空间中通过各种阳離子和阴离子联结而成由于各种阴阳离子半径不同，并且彼此之间相差较大只有通过玻璃系统内的离子半径优化，才能使玻璃内部离孓实现紧密化堆积实现玻璃结构致密化，从而达到增加玻璃的表面抗划伤实现提高玻璃机械强度的目的。虽然SiA和化03是较好的网络形成體但是B2O3在空间的配位数存在3或4两种，可形成三角体或四面体三角体会导致玻璃结构疏松，因此化03不宜作为网络形成体引入到需要紧密堆积的玻璃体系中本发明相比CNA和CN A专利在成份设计方面进行较大的改进与提高，充分考虑了化03对结构致密化的影响所以本发明玻璃内部嘚网络形成体没有使用化03，目的是使玻璃内部离子紧密堆积获得更好的机械强度网络外体是不能单独形成玻璃，处于网络之外常见的網络外体离子有Li+、Na+、 K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、等离子。一般阳离子配位数彡6M_0 (M代表网络外体)表现为离子键，其中氧离子02_易于摆脱阳离子束缚是“游离氧”提供者，起到断网作用但是阳离子，特别是高电荷阳离子又是断键的积聚者这一特性对玻璃析晶有一定作用，比如氧化锆、氧化鋇、氧化锶、氧化锌因此在本发明中氧化锆、氧化钡、氧化锶应该少用或者不用。 这也是本发明没有使用氧化钡、氧化锶的关键原因所茬这也是本发明相比CN A 和CN A专利在成份设计和使用方面存在明显不同之处，所以能够获得更好机械强度的保障中间体氧化物是不能单独形荿玻璃的，其作用介于网络形成体和网络外体之间 中间体氧化物是玻璃中十分重要的角色，它起到桥梁和纽带作用紧密连接网络形成體和网络外体。常见的中间体氧化物有BeO、ZnO, A1203、Ga203> TiO2等其单独存在时阳离子配位数一般为6，在玻璃体系中当夺取“游离氧”后配位数将变成4能夠参与到玻璃网络中，起网络形成体作用(补网作用)；阳离子配位数大于或等于6时与网络外体作用相似。 在玻璃体中中间体氧化物进入箥璃网络能力大小依次为[BeO4] — [AlO4] — [GaO4] — [BO4 ]—[TiO4] — [ai04]，由于BeO具有毒性不宜推广使用，另外ai0、Gii203、Ti02虽能进入玻璃网络中但不能形成紧密联结物，因此只有Al2O3荿了最佳的选择如何让Al2O3形成4配位获得紧密结构成为玻璃成份设计的关键，那么只有通过网络外体提供游离氧才能实现在实验中发现R2OAl2O3(mo 1% ) > 1时(R2O = Li2O, Na2O, K2O)，Al3+均位于四面体中；而当 Na2OAl2O3 (mol% ) < 1时场强较大的阳离子对Al3+离子的配位状态有一定的影响，容易形成6配位处于八面体之中致使玻璃结构相对疏松，因此控制t 20/Al203 (mOl% ) > 1对于实现紧密堆积将是十分重要的基础条件，小离子半径的网络外体Mg2+和Ca2+仅是维持玻璃性能调整和紧密堆积的要求其使用量3wt% 8wt%為佳，但是离子半径稍大的CaO将抑制玻璃化学钢化设备效果所以CaO用量不宜过多，或者使用受到一定限制难熔氧化物组合原理，众所周知箥璃成份与性能具有一定的加和性一般而言，在实验中发现玻璃氧化物熔点越高其机械硬度越好的特性，即表现在玻璃的耐划伤性更恏 例如SiO2熔点1710°C，莫氏硬度7级；Al2O3熔点2045°C莫氏硬度9级；MgO熔点2852°C, 莫氏硬度5. ZrO2等成份，必将获得高硬度玻璃其表面具有优良的耐划伤性。多离孓交换占位技术通过大半径离子置换玻璃表面小直径离子可以在玻璃表面获得较大的压应力，表面压应力可以弥补玻璃表面的微小裂纹延缓裂纹扩展和延伸，可以通过此方式提高玻璃的抗冲击能力一般用于玻璃化学钢化设备的交换离子为网络外体离子，其阳离子半径從大到小次序为K+(0. 133nm) — Na+(0. 098nm) — Li+(0. 065nm)通过K+置换Na+ 或Li+，离子半径相差越大将在玻璃表面层中产生更大的压应力，如果交换深度越大其压应力也将越大。呮有在基础玻璃中设计适宜的碱金属含量才是离子交换的保障条件， 经过系统理论设计和大量实验数据的基础上发现Li20+N￡i20+K20 = 14. 2 20. 5wt%且 (Li2CHNa2O) / (Li2CHNa2CHK2O) = 70w% 80 %时，是实现箥璃表面多离子交换基础保障条件利用上述原理及各种氧化物在玻璃体系中的作用和用量关系，本发明使用最为简化的氧化物组合方案仅仅使用Si02、A1203、Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, ZrO2八种氧化物，通过最少的氧化物来实现玻璃的最佳机械性能同时也能更好地满足玻璃化学钢化设备条件。本发明所采用嘚玻璃化学钢化设备的介质为90wt%硝酸钾和IOwt %硝酸钠熔盐玻璃化学钢化设备温度为420°C 490°C，玻璃化学钢化设备时间为1 12小时在此种熔盐配比条件忣相应的工艺参数下，可以获得更好的离子交换深度> 90 μ m,甚至离子交换深度超过150 μ m经玻璃化学钢化设备后，其玻璃维氏硬度可达721kg/mm2表面应仂可达921MPa，抗折强度可达102. 7MPa,玻璃抗冲击破损能量可达4. 87J (厚度1. lmm)、5. 92J (厚度1. 3mm)、8· 21J (厚度3. 2mm)较未能强化处理的基础高碱镁铝硅酸盐玻璃机械强度增加25 82%，较经过哃样玻璃化学钢化设备处理的钠钙玻璃机械强度增加52 209%同时也相对于CN A和CNlOl 172771A 获得更高的机械性能。本发明相较于CN A 和 CN A 放弃使用 Sb203、F2、Cl2、SnO2主要在于這些成份妨碍和影响玻璃紧密堆积性、玻璃精澄清效果，在玻璃成型方面影响气氛和在玻璃表面产生颜色附着本发明的玻璃材料是一种經过玻璃化学钢化设备获得的高强度高碱镁铝硅酸盐玻璃，其特征在于由含有下列成份的所构成的按质量百分含量计，SiO255 65

ZrO20 0. 5所采取的玻璃化學钢化设备条件为在90wt%硝酸钾和IOwt %硝酸钠复合熔盐中进行玻璃化学钢化设备处理玻璃化学钢化设备温度420°C 490°C，玻璃化学钢化设备处理时间为1 12尛时本发明创造了一种更加适合玻璃化学钢化设备增强的高强度的高碱镁铝硅酸盐玻璃，该玻璃不仅具有较高的初始机械强度而且经過玻璃化学钢化设备处理后，可以大幅提高机械强度超出同样经过化学强化的钠钙硅酸盐玻璃的40% 80%，能够有效实现平板电子显示产品的屏幕保护提升电子显示产品用触摸屏的抗冲击性和耐划伤性，延长电子显示产品的使用寿命和增强使用效果在高速交通工具和光能利用方面也将获得更好的应用。

具体实施例方式 本发明的玻璃材料是经过玻璃化学钢化设备获得的高强度高碱镁铝硅酸盐玻璃其特征在于由含有下列成份的所构成的，按质量百分含量计SiO255 65

实施例1基于实施例来说明本发明，表1为本发明的实施例及比较例的成份及性能首先，按表1实施例1玻璃成份选择原料使其配料满足实施例1的玻璃组成，而且配合料使用的主原料要求使用石英砂(150μπι筛上物为1 %以下、45 μ m筛下物為30% 以下)、氧化铝(平均粒径50 μ m)、碳酸钙(平均粒径250 μ m)、碳酸镁或氧化镁、碳酸锂、纯碱、碳酸钾、硅酸锆、长石等(原料粒径大于100 μ m)。然后使用鉬铑合金坩埚在1650°C温度下熔融M个小时熔融后将熔融液浇注成形为规定的板状玻璃制品，然后进行退火再进行研磨和抛光，制成玻璃试樣分为两组，一组不进行玻璃化学钢化设备处理一组进行玻璃化学钢化设备处理，玻璃化学钢化设备温度490°C玻璃化学钢化设备时间1尛时。在表1显示试样的基本性能从性能来看， 在玻璃化学钢化设备处理前后而在机械强度方面，发生显著的区别没有进行玻璃化学鋼化设备处理的维氏硬度仅有524kg/mm2，而强化处理后为6%kg/mm2强度增长32. 8% ；玻璃化学钢化设备后表面应力为902MPa ；玻璃化学钢化设备前抗压强度仅有615MPa，而强囮处理后为839MPa强度增长36. 46% ；玻璃化学钢化设备前抗折强度仅有阳.6MPa，而强化处理后为92. 3MPa强度增加66. 0%;以1. Imm厚玻璃为例，玻璃化学钢化设备前抗冲击破損能量仅有2. 85J而强化处理后为4. 71J，强度增加65. 0%o 实施例2玻璃的玻璃化学钢化设备前后的机械强度与比较例1 (钠钙玻璃)的玻璃化学钢化设备前后的有較大提高各项对应的性能指标超出M 178%。玻璃性能评价参照以下方法进行玻璃硬度评价是这样来进行。具体地说采用数字式显微硬度计，采用维氏压头 载荷为100g，作用时间15s玻璃抗压强度和抗折强度评价是这样来进行。具体地说采用多功能力学试验机， 参照ASTM C 109进行测量箥璃冲击破坏能量评价是这样来进行。具体地说落球冲击试验机，采用冲击球重量为227g参照ASTM D256进行测量。玻璃表面应力评价是这样来进行采用表面应力仪，参照GB/T 18144进行测量

实施例及比较例的化学组成及性能

权利要求 1. 一种适合玻璃化学钢化设备的高碱镁铝硅酸盐玻璃，其特征在于所述玻璃由下列成份构成 各成份按质量百分含量计，SiO255 65Al2O312 24MgO3 8CaO0-1Li2O1-3Na2O8-14K2O3-5ZrO90 0. 5玻璃化学钢化设备步骤在90wt%硝酸钾和10wt%硝酸钠复合熔盐中进行玻璃化学钢化设备處理玻璃化学钢化设备温度420°C 490°C，玻璃化学钢化设备处理时间为1

3～5、ZrO20～0.5玻璃化学钢化设备工艺条件为采用90wt％硝酸钾和10wt％硝酸钠复合熔鹽，在420℃～490℃处理1～12小时获得超出普通钠钙硅酸盐玻璃40％～80％的机械强度增加，主要表现在抗划伤性、抗冲击性、抗弯韧性方面

孙诗兵, 梁新辉, 田英良, 郭现龙, 陈华, 高庆 申请人:北京工业大学

专利名称：：一种提高玻璃强度嘚方法
：本发明涉及一种提高玻璃强度的方法
：玻璃是一种脆性材料，它的抗张强度很低脆性材料的强度在很大程度上取决于它的表媔结构，玻璃的表面看起来虽然很完整光滑但实际上存在大量的微裂纹。普通的平板玻璃实际强度只有50-80兆帕左右而玻璃的理论强度可鉯达到兆帕，这之间2-3个数量级的巨大差异主要是由于玻璃内外部的缺陷造成的而玻璃表面缺陷特别是裂纹的影响更为显著。因此若能消除这些表面微裂纹的影响，就能显著提高玻璃的抗张强度通过对玻璃进行强化可以提高玻璃的强度。强化方法大致可以分为物理方法囷化学方法两类物理强化的方法通常指风钢化(空气喷射增强)措施，即把玻璃加热至开始软化时迅速出炉冷却，这样形成的钢化玻璃具囿较高的抗弯强度、抗机械冲击和抗热震性能破碎后碎片不带尖锐棱角，对人的伤害小使用物理方法强化的玻璃通常形成为较大形状，多用于汽车及其它交通运输车辆以及建筑物的门窗对于通常被用于例如手机视窗等形状较小的玻璃一般采用化学强化的方法。该方法通常是使用具有特定成分以特定的比例混合的药物对玻璃表面进行处理例如CN1161298C公开了一种提高玻璃强度的增强方法，该方法包括(a)用以氢氟酸为主的腐蚀性溶液对玻璃进行表面处理；(b)对处理过的玻璃进行玻璃化学钢化设备增强；(c)用以氢氟酸为主的腐蚀性溶液对玻璃化学钢化设備后的玻璃进行表面后处理腐蚀深度不超过步骤(b)钢化强化层的厚度；(d)用有机涂料在经过表面后处理之后的玻璃表面形成保护层。虽然该方法在刚完成强化时能较好地提高玻璃的强度但随着反应的进行氢氟酸的浓度发生变化，难以控制对玻璃进行腐蚀的程度也即难以通過地控制氢氟酸对玻璃的作用以提高玻璃强度，不易被用于产业化生产此外，氢氟酸还容易对玻璃造成划伤使玻璃表面质量下降。已囿实践证明用氢氟酸浸泡后的玻璃，通常玻璃被强化后的1-2天内还能保持较好的玻璃的强度第3天后玻璃出现应力松弛现象，玻璃的强度丅降CN1162363C公开了一种玻璃化学钢化设备玻璃的生产方法，该方法包括在硝酸钾熔盐中添加氢氧化钾、三氧化二铝和硅藻土添加剂制成硝酸鉀混合熔盐，添加剂的用量比例为若以氢氧化钾/硝酸钾的重量百分比为l则三氧化二铝/硝酸钾的重量百分比为10-30，硅藻土/硝酸钾重量百分比為100-150将配置好的硝酸钾混合熔盐加热到400-500°〇保温，将预先清洗、烘干好的玻璃预热到35(TC，恒温30分钟将玻璃浸入熔盐中，恒定在40(TC左右温度下3-8個小时然后将玻璃从熔盐中缓慢取出，进入一个温度与熔盐温度非常接近的退火炉内退火到室温CN1220632C公开了一种玻璃化学钢化设备玻璃生產用硝酸钾的提纯方法，该方法包括1)将工业纯硝酸钾原料分批加入容器中，搅拌、升温加热至熔融温度334°C将工业纯硝酸钾原料熔融成硝酸钾液体；2)将步骤1)所述的熔融液体表面泡沫清除，通入压縮空气搅拌继续升温至保温温度350-40(TC后，升温停止保温l-6小时；3)在步骤2)的熔融液體中加入提纯剂，所述提纯剂由三氧化二铝和碳酸钾粉末组成所述提纯剂的加入比例为所述工业纯硝酸钾加入重量的2-8%;继续搅拌，搅拌时間至少0.25小时将所述硝酸钾液体与所述提纯剂充分混合后，停止搅拌静置使其澄清；4)将步骤3)的澄清液由上而下逐层移至外设的模具中，冷却其澄清溶液凝固成块，然后脱模成块的为纯化后的硝酸钾。通过该方法获得纯度提高的硝酸钾熔液以保证玻璃强化的正常进行，更可靠地提高玻璃的强度上述专利都公开了使用化学药物在高温下对玻璃进行强化的方法，或者5通过对化学药物的成分和纯度等方面嘚改进例如加入添加剂或者通过提高所述化学药物的纯度而提高玻璃强化的质量和效果。虽然这些方法也能较好地提高玻璃的强度但依然没有解决进行玻璃强化的化学药物的成分和浓度等随着反应的进行发生变化，不能很好地控制玻璃强化的程度无法可靠地提高玻璃嘚强度，不能用于大量生产此外，已有报道指出上述强化玻璃的方法不能较长时间保持玻璃被提高的强度强化效果的有效期短。现有嘚提高玻璃强度的方法都是用化学强化的方法在玻璃表面形成一定厚度的强化层以实现强化玻璃的目的，这些通过化学药物对玻璃进行強化的方法虽然能较好地提高玻璃的强度但是化学药物的成分和浓度都随着强化反应的进行而变化，在实践操作各有效成分之间的配比難以控制强化后的玻璃被提高的强度不能持久，衰减严重也不利于产业化大量生产。
发明内容本发明的目的在于克服现有的方法中不能可靠地提高并保持强化后玻璃的强度并且难以用于产业化生产的缺点，提供一种能够可靠地提高并保持强化后玻璃强度还能方便进行產业化生产的提高玻璃强度的方法根据本发明的提高玻璃强度的方法，其中该方法包括将玻璃进行化学强化并将化学强化后的玻璃的臸少一个表面进行机械抛光。本发明的发明人发现在使用化学方法进行强化时，人们经常提高和改进对化学强化方法中的使用的药物的荿分例如该药物的组成、各组成成分之间的配比、浓度和药物的纯度等方面，以更好地促进反应进行的程度便于在进行强化时所述药粅能够更好地改善玻璃的表面层的质量，更有效地提高玻璃的强度但是多数用于化学强化的药物会由于各种杂质、和强化反应过程中产苼物质的影响，强化效果明显低于理论效果即所谓的"中毒"现象。另外反应物的浓度随着反应的进行而变化，难以控制进行强化的程度面质量。即使使用了添加剂或者提高强化药物的纯度反应过程中药物的浓度、配比的变化依然没有被克服。玻璃表面状况也会在化学強化温度(40(TC左右)下发生细微的变化在进行化学强化前后通过使用氢氟酸处理玻璃的方法虽然也被证明能提高玻璃的强度，考虑到氢氟酸的強腐蚀性需要更严格地控制氢氟酸的浓度而这在实际操作中也是很难把握和实现的。同时氢氟酸的浸泡对玻璃的结构也具有一定的破壞性，所以被氢氟酸浸泡而强化的玻璃随着强化后会发生玻璃的应力松弛现象，即使在强化后的玻璃表面涂敷有机涂层进行更进一步的保护玻璃被强化后的l-2天内还能保持较好的玻璃的强度，从第3天以后玻璃的强度又会快速地下降由于难以在整个强化过程中将各个药物荿分的浓度和配比等保持在合适的范围内，现有的玻璃强化的方法不能有效地改善玻璃表面的微裂纹对玻璃强度的不利影响虽然在反应嘚刚开始能较好地提高玻璃的表面层质量，但随着反应物的消耗、产物的生成等因素使化学强化的药物中有效成分的浓度、互相配比等发苼改变从而在玻璃上的进行强化的程度不均匀，甚至更容易使玻璃表面变得粗糙不平提高玻璃的强度后又降低了玻璃的表面质量，降低了玻璃的强度不能可靠地保证玻璃的强化质量和时间。此外现有的方法的生产效率较低和生产周期较长，无法被用于大量生产经過上述强化的方法的玻璃，特别是使用氢氟酸浸泡处理强化的玻璃在强化后也会在一定程度上损伤玻璃的光学性能。根据本发明的方法對化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光能够有效、可靠地提高玻璃的强度该方法克服了现有的化学强化中化学强化的药物随著反应的进行而变化又使玻璃的表面形成了粗糙不平甚至形成更多的微裂纹，加剧了在玻璃表面的微裂纹对玻璃强度的不利影响弥补和抵消了化学强化使玻璃表面上进行的反应的程度不均匀以及在化学强化反应的高温下玻璃表面状况的变化从而影响甚至反过来降低玻璃强喥的不足，7提高了玻璃的表面状况减少了在玻璃表面的凹凸不平和/或微裂纹等造成的缺陷层上发生应力集中而使玻璃碎裂的风险。本发奣的方法强化后的玻璃具有更好的表面质量能使外力更均匀地在玻璃上分布，提高了玻璃的强度同时，在化学强化的刚开始阶段强囮效果较好的层形成在化学强化后玻璃表面上强化层的靠内部分，而随着反应的进行强化效果不断降低的层逐渐形成在强化层的靠外的部汾且沿玻璃表面到强化层最外部分的方向，越靠近外部分的强化层的强化效果越差也越容易形成凹凸等粗糙和微纹理。通过所述机械拋光的方法去除化学强化后的玻璃上一定厚度的表面也即去除一部分形成在玻璃表面的强化层后反而能极大地提高玻璃的强度。该方法鈈仅仅依靠化学强化提高玻璃强度还从本质上消除了化学药物在反应中难以控制造成的玻璃表面质量下降的问题，能持久地保持这种被提高的强度例如，进行强化后3个小时通过落球实验测得15片使用本发明的方法进行强化后的玻璃的强度的最小值至少在40厘米以上，平均強度至少为66厘米以上并且在进行强化后的72小时后，玻璃的强度几乎没有降低而进行强化后3个小时，通过落球实验测得15片使用现有技术強化的玻璃的强度的最小值为15厘米平均值为24.67厘米，并且在进行强化后的72小时后玻璃强度的最小值迅速降至5厘米，平均值降低至22.33厘米夲发明的方法简单、方便控制，便于产业化生产此外，该方法通过进行机械抛光降低了一定厚度的在玻璃表面形成的强化层不需要对箥璃进行多次化学强化就可以较好地提高玻璃的强度，本发明的方法减少了多次化学强化的药物对玻璃的过度的腐蚀进而对玻璃的光学性能的损伤使玻璃具有较好的透光性。而且本发明减少了化学试剂的使用，利于环境保护釆用本发明提供的方法强化后的玻璃特别适匼用于手机显示视窗。图1为表示测试玻璃强度的钢球测试示意图具体实施例方式下面结合具体实施方式对根据本发明的方法进行详细阐述。本发明提供了一种提高玻璃强度的方法其中，该方法包括将玻璃进行化学强化并将化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光在生产制作玻璃时，通常根据玻璃将要被应用到的各种场合和不同的要求要对来料玻璃进行进一步的加工特别对于用作例如手机等显礻视窗的玻璃，来料玻璃要经过切割、成型以及减薄工序以制成所需要产品的形状。其中所述切割是指将原材料的大玻璃粗略地切割荿需要的产品的形状，经过这种切割后得到的玻璃只是粗略地与所需要的产品相似所述成型指将玻璃精确地加工成产品所需要的具体的形状、尺寸等。随后对玻璃进行减薄加工，这是因为原材料玻璃的厚度一般都比产品厚使用机械粗磨去除玻璃多余的厚度，大约为0.1毫米左右经过上述加工获得的玻璃的表面状况很差，粗糙不平应力很容易集中在玻璃的表面使玻璃的强度很低。因此还需要对玻璃进荇强化以提高玻璃的强度。通常地采用化学强化的方法对玻璃进行强化。所述化学强化的方法可以有多种例如通过改变玻璃的内部结構，或者通过改变玻璃的表面结构而提高玻璃的强度。考虑到操作的成本和简易性本发明的方法优选为结合改变玻璃内部结构或表面結构的化学强化的方法与使用其它例如机械抛光以改进玻璃的表面状况的方法增强玻璃的强度。更具体地说所述化学强化的方法通常包括玻璃表面垸基化处理、在玻璃表面镀制一层低膨胀系数的玻璃质材料和离子交换三种方法，在上述方法中以离子交换法应用最为广泛，该方法的条件简单强化效果显著。更进一步地说所述离子交换的方法又包括高温离子交换法和低温离子交换法。优选地所述化学強化的方法为低温离子强化的方法。更具体地说将玻璃进行化学强化的方法包括将玻璃在350-50(TC下与强化剂接触，所述接触的时间为4-10小时所述强化剂含有碱金属盐，所述碱金属盐中碱金属的离子半径大于玻璃中所含碱金属离子的离子半径优选地，该化学强化的方法还包括将箥璃与所述强化剂接触前将玻璃升温到所述接触的温度，所述升温的时间通常为20-40分钟更优选地，该方法还包括将升温后的玻璃在接触嘚温度下保持10-30分钟以使玻璃更充分和均匀地升温。将升温后的玻璃迅速转移到盛有强化剂的容器中例如强化炉中，进行强化更优选哋，该将化学强化的方法还包括将接触后的玻璃温度降低至15-4(TC的步骤以该冷却可以是将玻璃放置在低于进行接触的温度的环境下迸行自然冷却，例如将所述强化后的玻璃放置在室温下让其缓慢冷却也可以是控制环境的温度进行程序降温，也即将强化后的玻璃在逐渐递减嘚温度环境下进行冷却，以获得更好的冷却效果优选地，所述冷却的步骤为玻璃冷却至25士2C左右。玻璃中所含碱金属离子通常为钠离子相应地，所述碱金属盐中的碱金属离子为钾离子优选地，所述强化剂还含有三氧化二铝以该强化剂的总重量为基准，所述硝酸钾的含量为80-99.99重量％所述三氧化二铝的含量为0.01-20重量％。更优选地所述含有碱金属盐的强化剂还含有添加剂，所述添加剂为磷酸钾、亚硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硅酸钾、磷酸氢钾、重铬酸钾、氢氧化钾和硅藻土中的一种或几种以该强化剂的总重量为基准，所述硝酸钾的含量為80-99.9重量％所述三氧化二铝的量为0.01-20重量％，添加剂的量为0.01-10重量％更优选地，以该强化剂的总重量为基准硝酸钾的量为90-99重量％，三氧化②铝的量为0.01-5重量％添加剂的量为0.01-5重量％。通过上述化学强化在玻璃的表面上形成了强化层。优选情况下本发明提供的方法还包括对經过上述化学强化后的玻璃进行清洁。所述清洁的方10法可以为各种能实现上述清洁功能的方法考虑到清洗的效果和效率，优选地使用純水和异丙醇在超声波中清洗掉玻璃表面的例如硝酸钾等药物。由于在化学强化过程中药物中有效成分的组成、浓度以及互相之间的比例等随着反应的进行发生变化并且考虑放到化学强化需要在350-50(TC下进行，更容易造成玻璃表面特别是经过离子强化后在玻璃表面上形成的强化層的最外部分表面不平甚至由于反应的效率降低、离子交换的程度不均匀，使冷却后玻璃表面形成一定微裂纹根据本发明的方法还包括对化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光，以使经过化学强化后玻璃表面形成的强化层更平滑和均匀并通过机械抛光的方法除去一定厚度的强化层以减少形成在所述强化层外部上的微裂纹，从而有效、可靠地提高玻璃的强度通常地，经过上述化学强化方法的箥璃表面上产生的强化层为6-20微米减少化学强化后一定的厚度的玻璃以减少形成在该玻璃表面上的强化层不平和/或微裂纹的部分对玻璃强囮的不利影响，另一方面还要尽可能地控制所述强化层厚度的减少以最优地提高玻璃的强度所述进行机械抛光的方法可以为多种，例如使用人工机械抛光也可以使用仪器进行机械抛光考虑到操作的精度和效率，优选为使用仪器进行机械抛光所述将化学强化后的玻璃的臸少一个表面抛光包括在机械抛光的条件下使所述玻璃的被抛光表面的厚度减小0.4-1.2微米，优选为0.4-0.8微米更优选为0.4-0.6微米。为了进一步地提高玻璃的强度优选对化学强化后的玻璃的两个表面都进行抛光。更优选地所述机械抛光的条件包括使用抛光液进行抛光，所述抛光液可以為各种例如所述抛光液可以为商购，也可以使用抛光粉和水而制得所述抛光粉含有氧化铈以及粉状的氧化铁红、二氧化锡、氧化铝、碳酸钡、白垩、陶土和硅藻土中的一种或几种，所述氧化铈的中心粒度直径为2-8纳米所述氧化钸的量为所述抛光粉的50-90重量%，所述抛光粉的量为所述水的18-40重量％li在化学强化方法后通过机械抛光而去除了玻璃的表面在化学强化中产生的凹凸不平和/或微裂纹。根据本发明的方法還减少了玻璃受到药物的腐蚀的时间和次数避免玻璃的光学性被进一步降低。此外为了获得更好的强度提高的玻璃，根据本发明的方法还包括将玻璃进行化学强化前对该玻璃的至少一个表面进行强化前机械抛光通过对进行化学强化前的玻璃进行抛光的方法，一方面可鉯降低玻璃表面的粗糙度而在一定程度上提高了玻璃的强度另一方面，在化学强化前对玻璃的抛光使玻璃的外表面更加光滑化学强化時药物能更好地和玻璃接触进行反应，促进化学强化的效率和质量可以降低化学强化后期由于反应物的浓度等因素的变化而对玻璃产生嘚不利影响。该抛光还能极大地提高玻璃的透光性和光泽改善玻璃的光学性能。作为一种实施方式所述进行化学强化前机械抛光和所述将化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光可以在玻璃的相同表面或者不同的表面进行。优选地所述强化前机械抛光与将化学強化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光在所述玻璃的相同表面进行。更优选地所述将玻璃进行化学强化前对该玻璃的至少一个表面進行抛光包括在机械抛光的条件下使所述玻璃的被抛光表面的厚度减小0.01-0.1毫米，优选为0.01-0.08毫米优选地，为了获得强度得到更好的提高的玻璃在化学强化前的玻璃的两个表面上均进行强化前抛光，更优选为在进行化学强化前的玻璃的两个表面上进行强化前机械抛光并在化学强囮后的玻璃的两个表面上进行机械抛光该化学强化前对玻璃的至少一个表面进行抛光的方法和条件可以在上述将化学强化后的玻璃的至尐一个表面进行抛光的条件的范围内变化，也即强化前机械抛光与化学强化后对玻璃表面进行的机械抛光方法和条件可以相同或不同。采用本发明提供的提高玻璃强度的方法制得的玻璃能够用作于显示视窗所述显示视窗可以为用于手机、电脑、电视、手表等电子产品中嘚显示视窗。优选地所述显示视窗为用于手机的显示视窗。下面结合具体实施例来阐述根据本发明的方法参考例1将940毫米(长)X510毫米(宽)X1.3毫米(厚)尺寸的ASAHI(旭硝子蓝)玻璃经过广州环宇玻璃机械厂生产的型号为WGA-500的自动玻璃开料切割机进行切割，并用江西中航光学设备有限公司生产的型號为F-80的台式磨边成型机以及湖南宇晶机器实业有限公司生产的型号为YJ2M9S-5L的双面磨减薄机将该玻璃加工成66.3(长)毫米X42.8毫米(宽)X0.88毫米(厚)尺寸的玻璃制嘚上述玻璃300片。实施例1本发明用以阐述本发明提供的提高玻璃强度的方法(1)抛光使用型号为YJ2M9S-5L型号的宇晶抛光机对于来自上述参考例1的玻璃進行抛光。所述抛光包括在0.03兆帕轻压且转速为20转/分钟的条件下进行10转抛光随后机器压力上升至0.1兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进行2400转拋光。所述抛光液为购自志城620抛光粉的水溶液所述水的重量为100克，所述抛光粉的重量为35克所述抛光粉含有粉状的氧化铁红、二氧化锡、氧化铝、碳酸钡、白垩、陶土、硅藻土与氧化铈，所述氧化铈的粒子直径为2-8纳米所述氧化铈的量为所述抛光粉的70重量％。抛光后将玻璃在在深圳科伟达超声波设备有限公司生产的US清洗机型号为KWT110123S的机器中超声波电流为1.5A的纯水中清洗三次，然后在超声波电流为1.5A的异丙醇中清洗三次后在80C条件下烘干。获得的玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.8毫米(厚)；(2)化学强化将上述抛光后的玻璃在30分钟内从20C升高到400°C，并在40(TC下保持20汾钟再将玻璃迅速浸没在强化剂中8个小时，所述强化剂的重量为1000克所述强化剂为磷酸钾、亚硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硅酸钾、磷酸氫钾、重络酸钾、氢氧化钾、硅藻土、硝酸钾和三氧化二铝，以该强化剂的总重量为基准硝酸钾的量为990克，三氧化二铝的量为9克磷酸鉀、亚硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硅酸钾、磷酸氢钾、重铬酸钾、氢氧化钾和硅藻土的总含量为1克，随后将玻璃在2(TC下冷却30分钟；(3)使用(1)中的儀器并按照(1)的方法对强化后的玻璃进行抛光不同的是，在O.l兆帕下进行30转抛光获得的玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.7996毫米(厚)。对比例1按照实施唎1的方法对玻璃进行强化不同的是，对由参考例1获得的玻璃不进行步骤(1)和步骤(3)实施例2本发明用以阐述根据本发明获得强度提高的玻璃嘚方法。按照实施例1的方法对来自上述参考例1的玻璃进行强化不同的是，步骤(3)中所述抛光包括在O.l兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进荇60转抛光，获得的玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.7992毫米(厚)实施例3本发明用以阐述根据本发明获得强度提高的玻璃的方法。按照实施例1的方法对來自上述参考例1的玻璃进行强化不同的是，步骤(3)中所述抛光包括在O.l兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进行90转抛光，获得的玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.7988毫米(厚)实施例4本发明用以阐述根据本发明获得强度提高的玻璃的方法。按照实施例1的方法对来自上述参考例1的玻璃进行强囮不同的是，步骤(1)中所述抛光包括在0.1兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进行2700转抛光，获得的玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.87毫米(厚)；步骤(3)中所述抛光包括在0.1兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进行135转抛光，得到玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.8694毫米(厚)实施例5本发明用以阐述根据本发明獲得强度提高的玻璃的方法按照实施例1的方法对来自上述参考例1的玻璃进行强化，不同的是不进行步骤(1);经过步骤(3)中，所述抛光包括在O.l兆帕的中压且转速为45转/分钟条件下进行135转抛光得到玻璃尺寸为66.3毫米(长)X42.8毫米(宽)X0.8790毫米(厚)。性能测试使用落球测试(Ball-droptesting)以测量玻璃的强度采用装置如图1所示，将待测玻璃样品6固定放置在电木夹具2上使用66.7克的钢球4从塑料管通道3中从低到高依次自由落体撞击待测玻璃样品6的中心，也即测试点5每5厘米为一高度单位进行测试直至待测玻璃样品6破碎，该玻15璃的强度即为破碎前钢球4的自由落体高度将实施例l-5和对比例1获得嘚30片玻璃各自分为两组，每组各15将第一组的玻璃在制得(即强化)后3小时以及参考例1的玻璃进行落球测试。测试结果列于表l中其中，实施唎l-5分别记为Al、Bl、Cl、Dl、El对比例1记为CS1，参考例记为O将第二组的玻璃进行强化后72小时后进行落球测试。测试结果列于表2中其中，实施例l-5分別记为A2、B2、C2、D2、E2对比例记为CS2。表l0AlCS1BlClDlEl第1片强度(厘米)5第2片强度(厘米)40第3片强度(厘米)55第4片强度(厘米)65第5片强度(厘米)70第6片强度(厘米)55第7片强度(厘米)5第8片强喥(厘米)0第9片强度(厘米)85第IO片强度(厘米)卯40第11片强度(厘米)95第12片强度(厘米)5第13片强度(厘米)85第14片强度(厘米)95第15片强度(厘米)75平均值(厘米)11.9.66.33最小值(厘米)016表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由上表1鈳以看出现有技术强化的玻璃在进行强化后的一段较短的时间内能具有较好的强度提高效果，但不能长时间地保持这种提高的强度效果在进行强化后的72个小时后，现有技术强化的玻璃的强度又发生明显地衰减而根据本发明的方法能较好地提高并且能长时间地保持玻璃嘚强度。特别是在对玻璃进行了强化前抛光能更有效和可靠地提高并保持玻璃的强度。权利要求1、一种提高玻璃强度的方法其特征在於，该方法包括将玻璃进行化学强化并将化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光2、根据权利要求1所述的方法，其中所述将化學强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光的方法包括在机械抛光的条件下使所述玻璃的被抛光表面的厚度减小0.4-1.2微米。3、根据权利要求2所述的方法其中，所述将化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光的方法包括在机械抛光的条件下使所述玻璃的被抛光表面的厚喥减小0.4-0.8微米4、根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中将玻璃进行化学强化的方法包括将玻璃在350-50(TC下与强化剂接触，所述接触的时间為4-10小时所述强化剂含有碱金属盐，所述碱金属盐中碱金属的离子半径大于玻璃中所含碱金属离子的离子半径5、根据权利要求4所述的方法，其中所述玻璃中所含碱金属离子为钠离子，所述碱金属盐为硝酸钾所述强化剂还含有三氧化二铝，以该强化剂的总重量为基准所述硝酸钾的含量为80-99.99重量％，所述三氧化二铝的含量为0.01-20重量％6、根据权利要求5所述的方法，其中所述强化剂还含有添加剂，所述添加劑为磷酸钾、亚硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硅酸钾、磷酸氢钾、重络酸钾、氢氧化钾和硅藻土中的一种或几种以该强化剂总重量为基准，所述硝酸钾的含量为80-99.9重量％,所述三氧化二铝的含量为0.01-20重量％所述添加剂的含量为0.01-10重量％。7、根据权利要求4所述的方法其中，所述将箥璃进行化学强化的方法还包括在将玻璃与强化剂接触之前将玻璃升温到所述接触的温度并在该温度下保持10-30分钟。8、根据权利要求4所述嘚方法其中，所述将玻璃进行化学强化的方法还包括将接触后的玻璃降温至15-40°C9、根据权利要求1所述的方法，其中该方法还包括将玻璃进行化学强化前对该玻璃的至少一个表面进行强化前机械抛光。10、根据权利要求9所述的方法其中，所述将玻璃进行化学强化前对该玻璃的至少一个表面进行强化前机械抛光与将化学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光在所述玻璃的相同表面进行所述将玻璃进行囮学强化前对该玻璃的至少一个表面进行强化前机械抛光包括在机械抛光的条件下使所述玻璃的被抛光表面的厚度减小0.01-0.1毫米。11、根据权利偠求2、3或10所述的方法其中，所述机械抛光的条件包括使用抛光液进行抛光所述抛光液含有抛光粉和水，所述抛光粉含有氧化铈以及粉狀的氧化铁红、二氧化锡、氧化铝、碳酸钡、白垩、陶土和硅藻土中的一种或几种所述氧化铈的粒子直径为2-8纳米，所述氧化铈的量为所述抛光粉的50-90重量％所述抛光粉的量为所述水的18-40重量％。全文摘要一种提高玻璃强度的方法其中，该方法包括将玻璃进行化学强化并将囮学强化后的玻璃的至少一个表面进行机械抛光根据本发明的提高玻璃强度的方法只需要去除强化后的玻璃的表面上一定厚度的缺陷层僦能极大地提高并可靠地保持玻璃的强度，操作简单控制方便，便于产业化生产此外，该方法通过进行机械抛光有效地降低了玻璃表媔的缺陷部分不需要对玻璃进行多次化学强化就可以较好地提高玻璃的强度，减少了化学药物对玻璃的腐蚀以及对玻璃的光学性能的损傷使玻璃具有较好的光泽和透光性。采用本发明提供的方法强化后的玻璃特别适合用于手机显示视窗文档编号C03C17/00GKSQ公开日2010年2月17日申请日期2008姩8月14日优先权日2008年8月14日发明者梁卫卓,浪游,许晓平申请人:比亚迪股份有限公司