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1、第27卷第6期摩擦学学报Vol27,No62007年11月TRIBOLOGYNov,2007化学钢化工艺对钢化玻璃耐磨性的影响王海风,贺雅飞,郭明星,韩文爵(东华大学材料科学与工程学院,上海200051)摘要:采用化学钢化处理工艺对玻璃进行化学钢化处理,化学钢化过程在430~500的熔融KNO3中于2~8h下经离子交换处理完成,采用JMI型漆膜磨耗仪评价化学钢化玻璃的磨损性能,采用光学显微镜对化学钢化玻璃的磨痕表面形貌进行观察,采用CMT5204型电子多功能试验机测定化学钢化玻璃在化学钢化及磨损前后的弯曲强度变化,并结合其磨损量分析其耐磨性.结果表明,在相同
2、摩擦条件(2.5N,80s)下,原片玻璃的磨痕数量较多、深度较大,而经化学钢化处理后玻璃表面的磨痕较浅;化学钢化玻璃摩擦后的残余弯曲强度比未摩擦时下降11%左右,而原片玻璃下降约50%,说明化学钢化可以明显改善玻璃的耐磨性.关键词:玻璃;化学钢化(离子交换增强);耐磨性中图分类号:TH117.3文献标识码:A文章编号:10040595(2007)06052405化学钢化玻璃具有强度高、应力均匀、稳定性的环形样品,依次用水、乙醇和去离子水洗净烘干,[1,2]好、可切裁加工及不产生光学畸变等优异性能,再用熔融KNO3对玻璃样品进行化学钢化处理,钢适用于形状复杂、
3、厚度较小或不均匀、且对尺寸和光化温度为430~500,钢化时间为2~8h.钢化后学精度要求较高的玻璃制品的增强,为增强3mm的玻璃采用水、乙醇和去离子水洗净并烘干,然后采以下异型薄玻璃唯一有效的方法.但到目前为止,针用精确为0.1mg的电子天平称量样品质量,备磨损对化学钢化玻璃的研究大多集中于钢化工艺对玻璃试验使用.表面层成分梯度分布、机械性能以及化学稳定性的1.3性能测试[1,2]影响.而化学钢化对玻璃耐磨性的影响却鲜有采用上海涂料工业机械厂产JM型漆膜磨耗[3]研究与报导.因此,本文作者参考近年来国内外仪进行玻璃样品的磨损性能评价.漆膜磨耗仪的水[4~13
4、]研究较多的微晶玻璃的摩擦磨损行为与机制平转盘逆时针旋转,转速为75r/min.当工作盘旋转的方法,研究了化学钢化玻璃的耐磨性,以期为提高时,2个砂轮随之转动,磨耗仪的砂轮由白钢玉和天化学钢化玻璃的使用性能和拓展其应用范围提供实然橡胶等组成,其外径为50mm,厚度13mm.试验验依据.载荷p分别为2.5N、5.0N、7.5N及10.0N,磨损时间为40~280s,每组试验测试6个样品.每次磨1实验部分损试验前用砂纸将砂轮表面的粘附物清除干净,避1.1原料免杂质对玻璃表面造成磨损.采用电子天平精确称试验所用玻璃采用外购厚3mm的NaCaSi平量磨损前后玻璃的质量
5、损失,并以此评价玻璃样品板玻璃,其主要化学成分(质量分数)为:71.21%的耐磨性.SiO2;12.77%Na2O;1.22%K2O;6.48%CaO等.采利用光学显微镜(OM)观察玻璃样品磨痕表面用分析纯KNO3作为化学钢化试剂.的形貌;采用WilsonwolpertTurkon2100B型显微维1.2化学钢化处理工艺氏硬度计测定玻璃表面硬度;使用CMT5204型电子将玻璃裁制成内、外径分别为60mm与90mm多功能试验机测定玻璃样品的三点弯曲强度和断基金项目:国防科工委配套项目资助(MKPT02229).收稿日期:20061130;修回日期:2007
6、0526/联系人韩文爵,emai:lhanwenjue@dhu.edu.cn作者简介:韩文爵,男,1949年生,副教授,目前主要从事特种玻璃的研究.第6期王海风等:化学钢化工艺对钢化玻璃耐磨性的影响525裂韧性,样品跨度为6cm,载荷运行速度1mm/min.钢化玻璃的强度下降.在图1和图2中以摩擦时间为120s为例,在450下钢化的玻璃的磨损量仅为2结果与讨论低温(430)和高温(500)下钢化玻璃试样的2.1化学钢化工艺对玻璃耐磨性的影响50%左右;而其弯曲强度却分别为低温(430)和2.1.1钢化温度对玻璃耐磨性的影响高温(500)下钢化玻璃
7、样品的1.6倍和1.2倍.玻璃样品在不同温度下化学钢化处理(钢化时这是由于玻璃强度越高,玻璃断裂所需功越大,表现间8h)后的磨损量和摩擦后玻璃的弯曲强度(试验出玻璃的耐磨性越好.当玻璃强度达到最大值时,其条件为2.5N,120s或2.5N,240s)如图(1和2)所耐磨性最佳;而当温度过高时,由于应力松弛使得玻示.可以看出,随着钢化温度的升高,玻璃的磨损量璃的强度下降,磨损量增多和断裂强度减小,耐磨性反而降低.2.1.2钢化时间对玻璃耐磨性的影响玻璃样品在450下分别经过不同时间(2h、3.5h、5h和8h)钢化处理后的磨损量和摩擦后玻璃的
