鋼化玻璃是經熱處理工藝之后的平板玻璃,也是一種預應力玻璃。
由于鋼化玻璃的機械強度和抗熱沖擊強度比經過良好退火的玻璃要高出好多倍,而且破 碎時具有一定的安全性,在國內外被大量使用。
鋼化玻璃分類
鋼化玻璃按形狀分類,分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃。平面鋼化玻璃厚度有 3.4mm、I3mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm 八種。曲面鋼化玻璃厚度也有 3. 4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm 八種。但曲面(即彎鋼化)鋼 化玻璃對每種厚度都有最大的弧度限制。
鋼化玻璃按生產方法分為物理法鋼化玻璃和化學法鋼化玻璃。
鋼化玻璃按生產r藝分為水平法鋼化玻璃和垂直法鋼化玻璃。
垂直法鋼化玻璃是指在鋼化過程中采取夾鉗吊掛的方式生產出來的鋼化玻璃。
水¥法鋼化玻璃是指在鋼化過程中采取水平輥支撐的方式生產出來的鋼化玻璃。
鋼化玻璃生產方法
鋼化玻璃是平板玻璃的二次加工產品,鋼化玻璃的加T可分為物理鋼化法和化學鋼化 法。玻璃中的應力一般分為三類:熱應力、結構應力和機械應力。玻璃中由于存在溫度差而 產生的應力稱為熱應力,熱應力按存在特點分為暫時應力和永久應力。暫時應力是玻璃溫度 低于應變點時處于彈性變形溫度范圍,當加熱或冷卻玻璃時,由于溫度梯度的存在而產生熱 應力,當溫度梯度消失,應力也隨之消失。它與熱膨脹系數、導熱系數、厚度和加熱(冷 卻)速度等冇關。永久應力是玻璃溫度高于應變點時,從黏彈性狀態冷卻下來時,由于溫度 梯度的存在而產生熱應力,當溫度梯度消失時仍保留在玻璃中的應力稱為永久應力,又稱為 殘余應力。鋼化的原理就是形成永久應力的過程。
(1)物理法鋼化。物理法鋼化是采用將玻璃加熱,然后冷卻的方法,以增加玻璃的機 械強度和熱穩定性的方法,也稱為熱鋼化法。玻璃在加熱爐內按一定升溫速度加熱到低
于軟化溫度,再將此玻璃迅速送人冷卻裝置,用空氣、液體或采用其他方法萍冷,使玻 璃外層先收縮硬化。由于玻璃的導熱系數小,這時內部仍處于高溫狀態,待到玻璃內部 也開始硬化時,已硬化的外層將阻止內層的收縮,使先硬化的外層產生壓應力’后硬化 的內層產生張應力。外力作用于該表面時,由于玻璃表面層存在著壓應力,外力必須先 抵消這部分壓應力,由此大大提高了玻璃的機械強度,經過這樣物理處理的玻璃制品就 是鋼化玻璃。
根據冷卻介質的不同,物理法鋼化包括空氣鋼化、液體鋼化、粉末鋼化、霧鋼化、固體 鋼化等技術,其中以空氣鋼化技術應用最為廣泛,應用在汽車、艦船、建筑物上。
物理法鋼化的優點是成本低、產量大,但是對玻璃的厚度和形狀有一定的要求,還存在 鋼化過程中玻璃變形問題,無法在要求光學質量的領域中應用。
(2)化學法鋼化?;瘜W法鋼化是通過改變玻璃表面的化學組成來提高玻璃的強度,一般 是應用離子交換法進行鋼化,即將玻璃表面成分改變,使玻璃表面形成一層壓應力層加工處 理而成的化學鋼化法。其方法是將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃,浸人到熔融狀態的鋰 (Lr)鹽中,使玻璃表層的Na’或K—離子與Lit離子發生交換,表面形成Lr離子交換層。 由于Lr的膨脹系數小于Nat、K—離子,從而在冷卻過程中造成外層收縮較小而內層收縮 較大。與冷卻到常溫后,玻璃便同樣處于內層受拉、外層受壓的狀態,其效果類似于物理鋼 化玻璃。
化學法鋼化技術特別適用于形狀復雜、厚度較薄的玻璃制品的強化,是目前為止強化 3mm以下異形薄玻璃的唯一有效方法。
化學鋼化玻璃有許多獨特之處:強度大,應力均勻,表面結構致密,化學穩定性高,熱 穩定性好,可以對鋼化產品進行切裁加T.,特別是在增強過程中不產生變形、鋼化前后平整 度相同、不會產生光畸變。
化學法鋼化玻璃的不足之處是:生產周期長,能耗大,成本高。盡管不容易破碎,但是 破碎后會產生較大的碎片。
化學鋼化玻璃性能優異,目前在宇宙飛船、軍用飛機、民用飛機、高速列車、戰斗車 輛、艦船風擋等高技術領域中廣泛應用。隨著生產規模的加大和生產成本的下降,化學強化 玻璃必將獲得更為廣泛的應用。
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