[发明专利]一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐及其钢化工艺

说明书

本发明提供一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐，该熔盐包括主盐KNO₃和一定比例混合的辅助盐Al₂O₃、K₂CO₃、KOH和CsNO₃。本发明还提供了一种使用上述熔盐对超薄钠钙玻璃进行化学钢化的工艺，通过采用等离子清洗玻璃表面等工艺步骤，并控制反应温度、时间等工艺参数，实现对超薄钠钙玻璃的化学钢化增强。本发明能有效提升了超薄钠钙玻璃的力学强度，同时兼顾表面压应力和应力层深度，可以在获得介于620MPa～680MPa的表面应力值同时，使应力层深度稳定在15μm～16μm之间，使经过强化后的超薄钠钙玻璃能够满足汽车玻璃的强度要求。

技术领域：

本发明涉及玻璃化学钢化技术领域，尤其涉及一种用于超薄钠钙玻璃化学钢化的熔盐及其钢化工艺。

背景技术：

随着全球低碳的经济需求，汽车也开始朝着节能减排及提高舒适性方面发展，新能源汽车成为全世界汽车工业的“发展共识”，零排放零污染成为汽车行业的重要课题，在节能减排方面汽车玻璃也有所贡献，轻量化的汽车玻璃可以为车辆减重，减少日常耗用的能量。因此开发与新能源汽车配套，具备比普通汽车玻璃有更轻和更好光学效果的超薄汽车玻璃成为了世界研究领域的热点课题之一。

由于汽车玻璃超薄化的同时也降低了汽车玻璃的力学强度，尤其使用厚度在1.1mm以下的超薄汽车玻璃必须进行强化处理才能满足应用在汽车上的强度要求。玻璃强化处理方法主要分为物理钢化和化学钢化，对于厚度在1.1mm以下的超薄汽车玻璃，物理钢化难度大、效果差，并且容易使玻璃翘曲变形，只能采用化学钢化技术来提升超薄汽车玻璃的力学强度。化学钢化的基本原理是：是将玻璃浸入KNO₃之类的熔盐中，以K⁺离子来置换玻璃中的Na⁺离子、由于K⁺离子半径大于Na⁺离子半径，因而在玻璃表面产生一层(约10-50μm左右)压缩应力层。化学钢化所产生的表面压缩应力是由于注入交换离子所占有的空间同原来离子不同所引起，因此离子的交换速度直接影响钢化效果。玻璃浸入熔盐中的离子交换反应可按离子扩散问题来处理，其交换速度与离子种类、玻璃化学组成及温度等因素有关。

对于玻璃化学组成，玻璃中铝含量对钢化效果影响最大：较高的铝含量有利于提高化学钢化玻璃的表面压应力(CS)、压应力层深度(DOL)以及弯曲强度等性能指标。然而制作汽车玻璃的原片玻璃基本是普通浮法钠钙玻璃，钠钙玻璃在广泛条件下具有多种优秀的性质，包括：例如具有较好的透明度和清晰度、较高的耐久性，翘曲度好等。但钠钙玻璃的铝含量低，化学钢化难度较大，表面压应力、压应力层深度以及弯曲强度等性能指标提升程度差。

针对上述钠钙玻璃化学钢化效果差的问题，专利号为CN104556649A的中国发明专利公开了一种用于低碱低铝玻璃化学钢化的熔盐配方及其钢化工艺，其特征在于它主要成分包括硝酸钾、纳米三氧化二铝、纳米二氧化硅、碳酸钾，其中，纳米三氧化二铝的加入量为硝酸钾质量的0～1.0％、碳酸钾的加入量为硝酸钾质量的0.2～3％，纳米三氧化二铝与纳米二氧化硅的加入量不同时为0。采用上述配的熔盐及使用该熔盐的化学钢化工艺虽然能提高了钠钙玻璃的表面压应力和应力层深度，并缩短化学钢化所需的时间。但是当表面压应力值达到720MPa时，应力层深度就只有7.3μm，而当表面压应力值只有450MPa时，应力层深度达到了21.5μm，对于同一片玻璃的强化结果是表面压应力值越大，应力层深度越小，反之亦然，无法同时兼顾表面压应力和应力层深度，因此该专利技术对钠钙玻璃的强化效果依然无法使其达到汽车玻璃的强度要求。

发明内容：

本发明为了解决上述问题，提供了一种超薄钠钙玻璃的化学钢化工艺及熔盐，利用本发明能够有效提升超薄钠钙玻璃的力学强度，同时兼顾表面压应力和应力层深度，使其能够满足汽车玻璃的强度要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：