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1、全国性建材科技期刊《玻璃》年第期总第,!∀期—几种玻璃钢化方法的比较李玲利汤跃庆梅一飞#中国建筑材料科学研究总院北京市∃%&摘要玻璃的脆性限制了它的用途,而其透明性、稳定性、高硬度等特点,于是各种玻璃增强又无其它材料可以取代技术便应运而生。本文在原有钢化技术的基础上,以适用于各种不同要求的玻璃钢化。又进行了一些改进关健词钢化玻璃抗弯强度压应力∋()∃∀∃文献标识码∋∗文∋∃+一∃!∀∀,一−一%图分类号章编号#】,。玻璃具有一系列优良的物理和化学性能其耐方法称为化学钢化法由于它是通过离子交换使玻,,,,
2、,压强度高硬度高透明稳定性好不易变形璃增强,所以又称为离子交换增强法。根据交换离。是一种用途广泛的无机非金属材料但是玻璃是典子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点温型,,的脆性材料抗拉强度低表面与内部存在缺度的离子交换法#简称低温法&和高于转变点温度的,,。陷在外力与环境介质作用下极易发生裂纹扩展∋离子交换法#简称高温法&化学增强法的原理是根。,在应用上受到很大限制随着科学技术的发展玻据离子扩散的机理来改变玻璃的表面组成,在一定,璃的应用范围越来越广泛对玻璃的强度要求也越的温度下把玻璃浸人到高温熔盐中,玻璃中的碱金。,来越高但由于受表
3、面微裂纹的影响玻璃的实际属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交。强度仅仅是其理论强度的几百分之一为了恢复和,产生“”,换挤塞现象使玻璃表面产生压缩应,。提高玻璃的强度各种玻璃增强技术应运而生,‘’一+,。./。力从而提高玻璃的强度012/交换见图目前,玻璃的钢化主要有物理钢化和化学钢化。、、两类物理钢化主要有空气风冷微粒钢化液体。。钢化等化学钢化主要为硝酸盐类的离子交换法还有用液体冷却同时还进行离子交换的物理化学钢。化图∃为物理钢化与化学钢化的玻璃表面应力层。分布图张应力压应力步牙沂一一离子交换强化风冷强化图12/一./交换示意
4、图曰‘一3‘3二匕二二二二劣三兰二表面,加%,45.60778根据玻璃的网络结构学说玻璃态的物质由无图∃强化玻璃的表面应力层比较序的三维空间网络所构成,此网络是由含氧的离子,∗;’/9十。多面体构成的其中心被9:,/或<离子所占据化学钢化法这些离子同氧离子一起构成网络,网络中填充碱金,‘,。通过化学方2法改变玻璃表面组分增加表面层属离子#如1./&和碱土金属离子其中碱金属离压应力,以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化子较活泼,很易从玻璃内部析出,化学钢化法就是玻璃深加工基于离子自然扩散和相互扩散,以改变玻璃表面层大,具有较高的机
5、械强度、耐热冲击性#最大安全工,。=“的成分从而形成表面压应力层的但离子交换法作温度可达∀∀≅&和较高的耐热梯度#能经受,“,所产生的表面压应力层比较薄对表面微缺陷十分%=%%≅&而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度,,。,,敏感很小的表面划伤就足以使玻璃强度降低外在破碎时能形成小碎片可减轻对人体的伤。∋害但是优缺点化学增强玻璃强度与物理增强玻璃接对玻璃的厚度和形状有一定的要求#国产,近,热稳定性好,处理温度低,产品不易变形,且其设备所钢化的玻璃最小厚度一般在+77左右&而,,,产品不受厚度和几何形状的限制,使用设备简单,产且冷却速度较
6、慢能耗高对于薄玻璃钢化过程,。,中还存在玻璃变形的问题无法在光学质量要求较品容易实现但与物理钢化玻璃相比化学钢化玻。璃生产周期长#交换时间长达数十小时&,效率低高的领域内应用,∋,适用范围目前空气钢化技术应用广泛空气而生产成本高#熔盐不能循环利用且纯度要求、、。,,,钢化的玻璃多用在汽车舰船建筑物上高&碎片与普通玻璃相仿安全性差且其性能不稳定#化学稳定性不好&,机械强度和抗冲击强=液体介质钢化法,。,液体介质钢化法即液冷法所谓液冷法就是度等物理性能易于消退#也称松驰&强度随时间衰,。将玻璃加热到接近软化点后放人盛满液体的急冷减很快槽。
7、,内进行钢化此时作为冷却介质可以采用盐水∋适用范围化学钢化玻璃广泛应用于不同厚度如硝酸钾、亚硝酸钾、硝、亚硝酸钠等的混合,,酸钠的平板玻璃薄壁玻璃和瓶罐异形玻璃产品还可。,还,。盐水此外可以采用矿物油作为冷却介质当用于防火玻璃然也可以向矿物油中加人甲苯或四氯化碳等添加剂。。物理钢化法一些特制的淬冷油及硅酮油等也可以使用在进行液体钢化时,由于玻璃板的边部先进人急冷物理钢化的原理就是把玻璃加热到适宜温度后,。,,,槽因此会出现应力不均引起的炸裂为了解决这迅速冷却使玻璃表面急剧收缩产生压应力而,,一问题可先用风冷或喷液等进行预冷然后再放玻璃中
8、层冷却较慢,还来不及收缩,故形成张应。入有机液中急冷也可以在急冷槽中放人水和有机力,使玻璃获得较高的强度。一般来说冷却强度越溶液,有机溶液浮于水上面,当把加热后的玻璃放高,则玻璃强度越大。物理
