离子交换盐浴添加剂

技术领域

本发明涉及玻璃离子交换技术，特别是涉及一种玻璃强化离子交换盐浴添加剂。

背景技术

化学强化玻璃由于其高透明度、高强度和耐磨性，目前在移动电话、媒体播放器和其他终端上有着广泛的应用。化学强化玻璃的高强度是通过离子交换实现，原理为：玻璃中的较小离子能够在高温下与盐浴液中的较大离子进行置换，置换后较大离子在玻璃表面紧密堆积而产生较强的压缩应力，抵消外界冲击产生的张应力，抑制裂纹扩展至表面，进而表现出较高的强度。随着玻璃组分优化，可化学强化玻璃组分选择Li

为解决玻璃的压缩应力以及强度降低的问题，目前常用的方法是加入硅酸和磷酸钠，吸附盐浴中的Li

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高化学强化后玻璃抗冲击强度的添加剂。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：离子交换盐浴添加剂，包括抑制剂和吸附剂。

进一步的，所述抑制剂为碱金属或碱土金属碳酸盐，包括Na

进一步的，所述抑制剂的含量为盐浴重量的0.1-5％，优选为0.3-2％。

进一步的，所述抑制剂粒径为50-1000μm。

进一步的，所述吸附剂为多孔材料，优选包括多孔SiO

进一步的，所述吸附剂利用细小孔洞的表面效应和范德华力吸附盐浴中的有害离子和杂质。

进一步的，所述吸附剂的含量为盐浴重量的0.1-5％，优选为0.5-3％，进一步优选为0.8-2％。

进一步的，所述盐浴以重量百分比表示包括NaNO

玻璃化学强化方法，在离子交换盐浴中加入上述的离子交换盐浴添加剂。

进一步的，所述离子交换盐浴添加剂在盐浴过程中动态补充，抑制剂的24h补充量为盐浴重量的0.02-0.1％，吸附剂的24h补充量为盐浴重量的0.05％-0.2％；进一步的，当吸附剂选择硅酸时，所述硅酸的120h补充量为盐浴重量的0.5％。

用于对玻璃和/或玻璃陶瓷起到化学强化作用的离子交换盐浴添加剂由抑制剂和吸附剂组成。

本发明的有益效果是：在盐浴中引入本发明的添加剂后，可提高被盐浴处理的玻璃的抗冲击强度，在一些情况下，引入本发明添加剂的盐浴处理后玻璃抗冲击强度提高20-60％；本发明盐浴添加剂还明显增加可强化玻璃数量，延长盐浴使用寿命。

具体实施方式

本发明的离子交换盐浴添加剂适用于对玻璃和/或玻璃陶瓷起到化学强化作用的离子交换盐浴。在离子交换盐浴中加入本发明的添加剂，所述添加剂包括抑制剂和吸附剂。

上述离子交换的盐浴包括LiNO

上述抑制剂为碱金属或碱土金属碳酸盐，包括Na

本发明人经试验发现，抑制剂的粒径需要控制。抑制剂粒径过大，不仅占据盐浴池空间，且抑制亚硝酸盐分解的效果低；抑制剂粒径过小，其漂浮在盐浴中，导致离子交换效果不稳定、玻璃抗冲击强度低。因此，本发明抑制剂粒径控制在50-1000μm。

上述吸附剂为多孔材料，包括多孔SiO

本发明还可以在盐浴过程中动态补充抑制剂、吸附剂。发明人研究发现，抑制剂的24h补充量为盐浴重量的0.02-0.1％，吸附剂的24h补充量为盐浴重量的0.05％-0.2％。特别地，若选择硅酸作为吸附剂，优选的补充方式为盐浴重量的0.5％/120h。

需要说明的是，吸附剂的主要工作原理为利用细小孔洞的表面效应和范德华力吸附盐浴中的有害离子和杂质。任何能通过上述作用清除盐中的添加剂，如耐火纺织物、气凝胶、有机硅骨架等，均可作为吸附剂使用，亦涵盖在本发明的保护范围之内。

在本发明描述中，CS50指离子交换后玻璃距表层垂直距离50μm位置的应力大小，单位为MPa。DOL指离子交换后玻璃压应力层的厚度，单位为μm。CT指离子交换后玻璃中心张应力层中张应力大小，单位为MPa。在本发明描述中，玻璃抗冲击强度用破损平均高度表示，采用专用抗落球冲击测试设备测试，其测试方法是：将玻璃放入合适尺寸的夹具中夹紧，放在载物台上，选择132g质量的钢球，打开电源，使钢球被电磁铁吸住，按下控制手柄的电磁铁通电按钮，使其断电，钢球落在玻璃样品中心上，若玻璃样品未产生裂纹，则按一下“上”按钮，使钢球座上升高50mm高度，再次按住电磁铁通电按钮使钢球被电磁铁吸住，重复上述操作，直至玻璃出现裂纹或者破碎，然后记录下此时的高度，该高度为该玻璃样品的破损高度。平均破损高度是指该批次所有玻璃样品的破损高度平均值，单位米。

下面通过表1-4中的实施例来进一步描述本发明，实施例中的CS50、DOL、CT通过SLP-2000(518)型光弹性应力测试仪测试；实施例中的强化工艺①415℃-8H②390℃-0.5h(KNO

表1

表2

表3

表4

通过上表1-4的实施例可以看出：引入本发明的添加剂后，玻璃离子交换后CS50(MPa)、DOL(μm)、CT(MPa)变化较小。玻璃的抗落球冲击强度明显增大，最高可达到1.52米，相较未加添加剂情况增加20-60％。盐浴寿命明显增加，可强化数量是未加添加剂的5-7倍。