用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃
阅读：1022发布：2020-08-27
专利汇可以提供用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于玻璃强化的盐浴，所述盐浴包括 硝酸 盐和 金属化 合物；所述硝酸盐的 质量 分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。由此，与现有的盐浴相比，在同等质量的条件下，本发明提供的所述盐浴可提供的有效 金属离子 数量更多，从而提高玻璃强化后的强度，同时也提高了盐浴的寿命，减少了资源浪费和环境污染。，下面是用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃专利的具体信息内容。
1.一种用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。
2.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，包括多种硝酸盐和多种金属化合物，多种所述硝酸盐包含的金属元素的种类与多种所述金属化合物金属元素的种类相同，对于同一种金属元素，其在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。
3.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属化合物选自金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硅酸盐、金属氢氧化物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐的质量分数大于0.1％且小于30％。
5.根据权利要求3所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属氢氧化物的质量分数大于0.1％且小于10％。
6.根据权利要求1所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，所述金属元素选自元素周期表中的第一主族元素和第二主族元素。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于玻璃强化的盐浴，其特征在于，还包括不熔于所述硝酸盐的添加剂。
8.一种制备如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴的方法，其特征在于，包括如下步骤：
添加固态的硝酸盐至容器中；
加热所述容器至所述硝酸盐完全熔融；
加入金属化合物至所述硝酸盐中，其中，添加的所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且添加的所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；
加热所述容器并搅拌所述硝酸盐至所述金属化合物完全熔于所述硝酸盐以得到所需的盐浴。
9.一种制备如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴的方法，其特征在于，包括如下步骤：
称取固态的硝酸盐和固态的金属化合物并将二者均匀混合以得到混合盐，其中，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；
将所述混合盐加入容器中；
加热所述容器至所述混盐完全熔融以得到所需的盐浴。
10.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃由待强化玻璃在如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴中进行单次或多次离子交换后制得。
11.根据权利要求10所述的强化玻璃，其特征在于，当所述强化玻璃总的离子交换深度DOL大于30μm时，所述强化玻璃的表面压应力CS大于750Mpa。
12.根据权利要求10所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃由待强化玻璃在如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴中进行多次离子交换后制得，且所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于90Mpa。
13.根据权利要求12所述的强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的表面压应力CS_TP大于100Mpa。
14.一种原料玻璃，其特征在于，所述原料玻璃在如权利要求1-7中任意一项所述的盐浴中进行一次或多次离子交换后可转变成如权利要求10-15中任意一项所述的强化玻璃。
15.根据权利要求14所述的原料玻璃，其特征在于，包含碱金属氧化物、第三主族元素的氧化物和第四主族元素的氧化物，还包括碱土金属氧化物和第五主族元素的氧化物中的至少一种，其中，
所述碱金属氧化物的摩尔百分数为10～25％，所述碱金属氧化物包括氧化锂、氧化钠、氧化钾和氧化铷中的至少一种。
16.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，包括所述碱土金属氧化物，且所述碱土金属氧化物的摩尔百分数小于10％。
17.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述碱金属氧化物包括氧化钠或氧化锂中的一种，其中，氧化钠或氧化锂的摩尔百分数小于22％。
18.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述碱金属氧化物包括氧化钠和氧化锂，其中，氧化钠与氧化锂的摩尔百分数之和小于22％。
19.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述碱金属氧化物包括氧化钾，其中，氧化钾的摩尔百分数与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值小于0.25。
20.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，包括所述碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物包括氧化镁，且氧化镁的摩尔百分数与所述碱土金属氧化物的摩尔百分数的比值为0.3～1。
21.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，包括所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝和氧化硼，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，所述第五主族元素的氧化物包括氧化磷和氧化铋，其中，氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化磷和氧化铋的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～7。
22.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，且氧化硅和氧化铝的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～6.5。
23.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述原料玻璃包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物和所述第五主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于
6.8。
24.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述原料玻璃不包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物和所述第四主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。
25.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，所述原料玻璃还包含摩尔百分数小于等于3％的除所述碱金属氧化物、所述碱土金属氧化物、所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物以及所述第五主族元素的氧化物以外的组份。
26.根据权利要求15所述的原料玻璃，其特征在于，以摩尔百分比计，所述原料玻璃含有：
Na2O：4～22％；
MgO：0～9.5％；
Al2O3：5.5～18.5％；
SiO2：52～75％；
K2O：0～7％；
CaO：0～1.5％；
SnO2：0～1.5％；
Sb2O3：0～0.5％；
B2O3：0～7％；
P2O5：0～8.5％；
ZnO：0～2％；
Li2O：0～22％；
ZrO2：0～3％；
Fe2O3：0～0.5％；
SrO：0～0.5％；
BaO：0～0.5％；
Bi2O3：0～1.5％；
TiO2：0～3％。
用于玻璃强化的盐浴及其制备方法、强化玻璃和原料玻璃
技术领域
背景技术
[0002] 目前厚度小于2mm的超薄玻璃以及对强度要求超高的玻璃，在强化时均需要采用离子交换法化学强化来实现，将玻璃置于离子交换盐浴中，使用盐浴中较大的离子来置换玻璃中较小的离子，一般参与交换的离子是碱金属离子。
[0003] 离子交换所需的盐浴受到玻璃离子交换温度限制的要求，一般温度为380-450摄氏度，因此盐浴中可以采用的化合物盐的限制较多，通常采用熔点较低的碱金属硝酸盐。当确定某种硝酸盐之后，在同质量下，其可以参与离子交换的有效金属离子数量也确定了，换句话说，盐浴中有效金属离子数量被采用某种盐所确定。
[0004] 化学强化玻璃在离子交换时能够产生的压应力由盐浴中有效的金属离子绝对数量所决定，一般来说有效金属离子数量越多玻璃表面可以被制造的压应力越高，玻璃强度也越高。但是，所有的盐浴都无一例外的只能采用硝酸盐，硝酸盐能够提供的有效金属离子能力成为了强化玻璃强度的天花板。现有的一些文献中也提到了在盐浴中添加“添加剂”，但大部分“添加剂”是不能溶于或熔于硝酸盐盐浴的，换句话说这些“添加剂”不能在硝酸盐盐浴中有效的离子化并参与玻璃的离子交换，充其量只能起到物理或化学吸附盐浴中的某些成份，破坏或保护玻璃结构的作用；因此有必要对盐浴进行研究和优化，进一步提高盐浴提供有效金属离子的能力，从而提高玻璃强化后的强度。同时，有效金属离子数量的提高，也相当于提高了盐浴的寿命，从而减少了浪费和污染。
[0005] 为此，有必要设计一种新的用于玻璃强化的盐浴，以克服上述问题。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有的用于强化玻璃的离子交换盐浴可提供的有效金属离子能力受硝酸盐种类限制而难以提高的问题，提供一种新的用于玻璃强化的盐浴，其可进一步提高盐浴提供有效金属离子的能力，从而提高玻璃强化后的强度。
[0007] 本发明解决其问题所采用的技术方案是：
[0008] 一方面，提供一种用于玻璃强化的盐浴，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。
[0009] 本发明提供的用于玻璃强化的盐浴中，包括多种硝酸盐和多种金属化合物，多种所述硝酸盐包含的金属元素的种类与多种所述金属化合物金属元素的种类相同，对于同一种金属元素，其在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。
[0011] 本发明提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐的质量分数大于0.1％且小于30％。
[0012] 本发明提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属氢氧化物的质量分数大于0.1％且小于10％。
[0013] 本发明提供的用于玻璃强化的盐浴中，所述金属元素选自元素周期表中的第一主族元素和第二主族元素。
[0014] 本发明提供的用于玻璃强化的盐浴中，其特征在于，还包括不熔于所述硝酸盐的添加剂。
[0015] 相应的，还提供了一种制备如上所述的盐浴的方法，包括如下步骤：
[0016] 添加固态的硝酸盐至容器中；
[0017] 加热所述容器至所述硝酸盐完全熔融；
[0018] 加入金属化合物至所述硝酸盐中，其中，添加的所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且添加的所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；
[0019] 加热所述容器并搅拌所述硝酸盐至所述金属化合物完全熔于所述硝酸盐以得到所需的盐浴。
[0020] 相应的，还提供了另外一种制备如上所述的盐浴的方法，包括如下步骤：
[0021] 称取固态的硝酸盐和固态的金属化合物并将二者均匀混合以得到混合盐，其中，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；
[0022] 将所述混合盐加入容器中；
[0023] 加热所述容器至所述混盐完全熔融以得到所需的盐浴。
[0024] 另一方面，还提供了一种强化玻璃，所述强化玻璃由待强化玻璃在上述盐浴中进行一次或多次离子交换后制得。
[0025] 本发明提供的强化玻璃中，当所述强化玻璃总的离子交换深度DOL大于30μm时，所述强化玻璃的表面压应力CS大于750Mpa。
[0026] 本发明提供的强化玻璃中，所述强化玻璃由待强化玻璃在上述盐浴中进行多次离子交换后制得，且所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于90Mpa。
[0027] 本发明提供的强化玻璃中，所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的表面压应力CS_TP大于100Mpa。
[0028] 相应的，还提供了一种原料玻璃，所述原料玻璃在如上所述的盐浴中进行一次或多次离子交换后可转变成如上所述的强化玻璃。
[0029] 本发明提供的原料玻璃中，包含碱金属氧化物、第三主族元素的氧化物和第四主族元素的氧化物，还包括碱土金属氧化物和第五主族元素的氧化物中的至少一种，其中，[0030] 所述碱金属氧化物的摩尔百分数为10～25％，所述碱金属氧化物包括氧化锂、氧化钠、氧化钾和氧化铷中的至少一种。
[0031] 本发明提供的原料玻璃中，包括所述碱土金属氧化物，且所述碱土金属氧化物的摩尔百分数小于10％。
[0032] 本发明提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钠或氧化锂中的一种，其中，氧化钠或氧化锂的摩尔百分数小于22％。
[0033] 本发明提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钠和氧化锂，其中，氧化钠与氧化锂的摩尔百分数之和小于22％。
[0034] 本发明提供的原料玻璃中，所述碱金属氧化物包括氧化钾，其中，氧化钾的摩尔百分数与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值小于0.25。
[0035] 本发明提供的原料玻璃中，所述碱土金属氧化物包括氧化镁，且氧化镁的摩尔百分数与所述碱土金属氧化物的摩尔百分数的比值为0.3～1。
[0036] 本发明提供的原料玻璃中，包括所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝和氧化硼，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，所述第五主族元素的氧化物包括氧化磷和氧化铋，其中，氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化磷和氧化铋的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～7。
[0037] 本发明提供的原料玻璃中，所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，且氧化硅和氧化铝的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～6.5。
[0038] 本发明提供的原料玻璃中，所述原料玻璃包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物和所述第五主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。
[0039] 本发明提供的原料玻璃中，所述原料玻璃不包含所述第五主族元素的氧化物，所述第三主族元素的氧化物和所述第四主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。
[0040] 本发明提供的原料玻璃中，所述原料玻璃还包含摩尔百分数小于等于3％的除所述碱金属氧化物、所述碱土金属氧化物、所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物以及所述第五主族元素的氧化物以外的组份。
[0041] 本发明提供的原料玻璃中，以摩尔百分比计，所述原料玻璃含有：
[0042] Na2O：4～22％；
[0043] MgO：0～9.5％；
[0044] Al2O3：5.5～18.5％；
[0045] SiO2：52～75％；
[0046] K2O：0～7％；
[0047] CaO：0～1.5％；
[0048] SnO2：0～1.5％；
[0049] Sb2O3：0～0.5％；
[0050] B2O3：0～7％；
[0051] P2O5：0～8.5％；
[0052] ZnO：0～2％；
[0053] Li2O：0～22％；
[0054] ZrO2：0～3％；
[0055] Fe2O3：0～0.5％；
[0056] SrO：0～0.5％；
[0057] BaO：0～0.5％；
[0058] Bi2O3：0～1.5％；
[0059] TiO2：0～3％。
[0060] 实施本发明提供的用于玻璃强化的盐浴，具有如下有益效果：所述用于玻璃强化的盐浴，包括硝酸盐和金属化合物；所述硝酸盐的质量分数不低于50％，且呈熔融态；所述金属化合物熔于所述硝酸盐，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素；所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。由此，与现有的盐浴相比，在同等质量的条件下，本发明提供的所述盐浴可提供的有效金属离子数量更多，从而提高玻璃强化后的强度，同时也提高了盐浴的寿命，减少了资源浪费和环境污染。
具体实施方式
[0061] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0062] 本发明提供的玻璃强化的盐浴包括硝酸盐和金属化合物。其中，所述硝酸盐呈熔融态，所述金属化合物熔于所述硝酸盐。另外，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数。如此，一定质量的本发明提供的所述盐浴与同等质量的纯硝酸盐盐浴相比，其所包含的有效金属元素的含量更大。
[0063] 例如，若所述硝酸盐选用NaNO3，所述金属化合物中则必须选用包含有Na元素的金属化合物，另外，由于在NaNO3中Na元素的质量分数为 因此，所选用的所述金属化合物对应的分子式中的Na元素的质量分数必须大于 按照以上描述，所述金属化合物可以是NaOH、NaCl、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3、Na2O或Na2O2中的一种或多种。
[0064] 例如，若所述硝酸盐选用KNO3，所述金属化合物中则必须选用包含有K元素的金属化合物，另外，由于在KNO3中K元素的质量分数为 因此，所选用的所述金属化合物对应的分子式中的K元素的质量分数必须大于 按照以上描述，所述金属化合物可以是KOH、KCl、K3PO4、K2CO3、KHCO3、K2SiO3、K2O或K2O2中的一种或多种。
[0065] 进一步的，本发明提供的玻璃强化的盐浴可以包括多种硝酸盐。例如，所述盐浴的多种所述硝酸盐为KNO3和NaNO3时，相应的，所述金属化合物可以是NaOH、NaCl、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3、Na2O、Na2O2、KOH、KCl、K3PO4、K2CO3、KHCO3、K2SiO3、K2O或K2O2中的多种。
[0066] 进一步的，所述金属化合物选自金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属硅酸盐、金属氢氧化物中的至少一种。当所述金属化合物选用金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐时，其所占的质量分数优选为大于0.1％且小于30％，以此保证金属氯化物、金属过氧化物、金属氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐或金属硅酸盐能够完全的熔于对应的硝酸盐中，以提供更多的有效金属离子。当所述金属化合物选用金属氢氧化物时，其所占的质量分数优选为大于0.1％且小于10％，以此保证金属氢氧化物能够完全的熔于对应的硝酸盐中，以提供更多的有效金属离子。
[0067] 进一步的，所述金属元素选自元素周期表中的第一主族金属元素，例如，Li、Na、K、Rb、Cs等，所述金属元素还可以选自第二主族元素，例如，Be、Mg、Ca、Sr、Ba等。
[0068] 进一步的，所述盐浴还包括不熔于所述硝酸盐的添加剂，例如，深圳市力沣实业有TM限公司生产的钾宝 离子筛陶瓷、硅藻土、氧化铝、焦锑酸盐等，不熔于盐浴的添加剂以物理和化学反应的方式，吸附玻璃在盐浴中离子交换释放出的小离子，减少这些小离子对正常的离子交换反应的干扰，以加大盐浴中大离子交换小离子单方向离子交换的反应速率，在盐浴中固有的有效离子范围内延长所述盐浴的使用寿命或提高所述盐浴的强化能力，但并不能提高盐浴中有效离子的绝对数量，也不能对盐浴和离子交换产生本质的变化。
[0069] 本发明提供一种制备上述盐浴的方法，包括如下步骤：添加固态的硝酸盐至容器中；加热所述容器至所述硝酸盐完全熔融；加入金属化合物至所述硝酸盐中，其中，添加的所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且添加的所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；加热所述容器并搅拌所述硝酸盐至所述金属化合物完全熔于所述硝酸盐以得到所需的盐浴。
[0070] 本发明提供了另外一种制备上述盐浴的方法，包括如下步骤：称取固态的硝酸盐和固态的金属化合物并将二者均匀混合以得到混合盐，其中，所述金属化合物与所述硝酸盐包含有相同的金属元素，且所述金属元素在所述金属化合物对应的分子式中的质量分数大于在所述硝酸盐对应的分子式中的质量分数，而且所述金属化合物的质量小于或等于所述硝酸盐的质量；将所述混合盐加入容器中；加热所述容器至所述混盐完全熔融以得到所需的盐浴。
[0071] 本发明提供一种强化玻璃，所述强化玻璃由待强化玻璃在上述的盐浴中进行一次或多次离子交换后制得。
[0072] 进一步的，当所述强化玻璃总的离子交换深度DOL大于30μm时，所述强化玻璃的表面压应力CS大于750Mpa，优选的，所述强化玻璃的表面压应力CS大于800Mpa。
[0073] 进一步的，所述强化玻璃是待强化玻璃在上述盐浴中进行多次离子交换后制得，且所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于90Mpa，优选的，所述强化玻璃的应力拟合曲线拐点处的压应力CS_TP大于100Mpa。
[0074] 本发明一种原料玻璃，所述原料玻璃特别适用于上述盐浴，即在相同的条件下，所述原料玻璃与其他玻璃相比，其在上述盐浴中进行一次或多次离子交换后所的到的玻璃具有更优越的特性，而且所述原料玻璃在上述盐浴中进行一次或多次离子交换后恰好可转变成上述强化玻璃。
[0075] 进一步的，所述原料玻璃包含碱金属氧化物、第三主族元素的氧化物和第四主族元素的氧化物，还包括碱土金属氧化物和第五主族元素的氧化物中的至少一种，其中，所述碱金属氧化物的摩尔百分数为10～25％，所述碱金属氧化物包括氧化锂、氧化钠、氧化钾和氧化铷中的至少一种。且当所述原料玻璃包括所述碱土金属氧化物时，所述碱土金属氧化物的摩尔百分数小于10％。
[0076] 进一步的，当所述碱金属氧化物包括氧化钠而不包括氧化锂时，氧化钠的摩尔百分数小于22％。当所述碱金属氧化物包括氧化锂而不包括氧化钠时，氧化锂的摩尔百分数小于22％。当所述碱金属氧化物同时包括氧化钠和氧化锂时，氧化钠与氧化锂的摩尔百分数之和小于22％。
[0077] 进一步的，当所述碱金属氧化物包括氧化钾时，氧化钾的摩尔百分数配置为与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值小于0.25。
[0078] 进一步的，当所述原料玻璃包含碱土金属氧化物，且当所述碱土金属氧化物包括氧化镁时，氧化镁的摩尔百分数配置为与所述碱土金属氧化物的摩尔百分数的比值为0.3～1。
[0079] 进一步的，当所述原料玻璃包含所述第五主族元素的氧化物，且当所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝和氧化硼，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅，所述第五主族元素的氧化物包括氧化磷和氧化铋时，氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化磷和氧化铋的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～7。
[0080] 进一步的，当所述第三主族元素的氧化物包括氧化铝，所述第四主族元素的氧化物包括氧化硅时，氧化硅和氧化铝的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值为3～6.5。
[0081] 进一步的，当所述原料玻璃包含所述第五主族元素的氧化物时，所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物和所述第五主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。
[0082] 进一步的，当所述原料玻璃不包含所述第五主族元素的氧化物时，所述第三主族元素的氧化物和所述第四主族元素的氧化物的摩尔百分数之和与所述碱金属氧化物的摩尔百分数的比值大于3.1且小于6.8。
[0083] 进一步的，所述原料玻璃还包含摩尔百分数小于等于3％的除所述碱金属氧化物、所述碱土金属氧化物、所述第三主族元素的氧化物、所述第四主族元素的氧化物以及所述第五主族元素的氧化物以外的组份。
[0084] 进一步的，以摩尔百分比计，所述原料玻璃含有：
[0085] Na2O：4～22％；
[0086] MgO：0～9.5％；
[0087] Al2O3：5.5～18.5％；
[0088] SiO2：52～75％；
[0089] K2O：0～7％；
[0090] CaO：0～1.5％；
[0091] SnO2：0～1.5％；
[0092] Sb2O3：0～0.5％；
[0093] B2O3：0～7％；
[0094] P2O5：0～8.5％；
[0095] ZnO：0～2％；
[0096] Li2O：0～22％；
[0097] ZrO2：0～3％；
[0098] Fe2O3：0～0.5％；
[0099] SrO：0～0.5％；
[0100] BaO：0～0.5％；
[0101] Bi2O3：0～1.5％；
[0102] TiO2：0～3％。
[0103] 以下举例列出几种所述原料玻璃的组分及各组分的含量：
[0104]
[0105]
[0106] 发明人发现，与其他玻璃相比，以上列出的7种所述原料玻璃在本发明提供的盐浴中进行一次或多次离子交换后所得到的玻璃具有更优越的特性。当然，本发明提供的所述原料玻璃不限于以上列出的7种。
[0107] 下面的实施例将对本发明做进一步说明。
[0108] 实施例一
[0109] 本实施例提供了用于玻璃强化的盐浴A、盐浴B和盐浴C，其中，盐浴A、盐浴B和盐浴C的组份及各组份含量如下表1-1所示，为了进行比较，表1还给出了现有技术中常用的盐浴D的组份及各组份含量。
[0110] 表1-1：本实施例中盐浴A、盐浴B、盐浴C和盐浴D的组份及各组份的质量分数(％)[0111]
[0112] 盐浴A的制备方法为：首先按质量份数计，称取89份KNO3固体和11份KCl固体，将称取好的KNO3固体转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体完全转变为熔融态，再将称取好的KCl固体转移至所述容器中，继续加热所述容器，并搅拌所述容器中的熔融态的KNO3，直到加入的KCl固体完全熔于熔融态的KNO3，至此得到所述盐浴A。
[0113] 当然，在其他实施例中，还可以通过如下方法制得所述盐浴A：首先按质量份数计，称取89份KNO3固体和11份KCl固体，将称取好的KNO3固体和KCl固体混合均匀后同时转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体和KCl固体完全转变为熔融态，至此得到所述盐浴A。
[0114] 盐浴B的制备方法为：首先按质量份数计，称取86.7份KNO3固体、9.1份KCl固体、1.9份K2O固体和2.3份K2O2固体，将称取好的KNO3固体转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体完全转变为熔融态，再将称取好的KCl固体、K2O固体和K2O2固体一同转移至所述容器中，继续加热所述容器，并搅拌所述容器中的熔融态的KNO3，直到加入的KCl固体、K2O固体和K2O2固体完全熔于熔融态的KNO3，至此得到所述盐浴A。
[0115] 当然，在其他实施例中，还可以通过如下方法制得所述盐浴B：首先按质量份数计，称取86.7份KNO3固体、9.1份KCl固体、1.9份K2O固体和2.3份K2O2固体，将称取好的KNO3固体、KCl固体、K2O固体和K2O2固体混合均匀后同时转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体、KCl固体、K2O固体和K2O2固体完全转变为熔融态，至此得到所述盐浴B。
[0116] 盐浴C的制备方法为：首先按质量份数计，称取87.5份KNO3固体、3.8份KCl固体、3.8份K2O固体、4.4份K2O2固体和0.6份KOH固体，将称取好的KNO3固体转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体完全转变为熔融态，再将称取好的KCl固体、K2O固体、K2O2固体和KOH固体一同转移至所述容器中，继续加热所述容器，并搅拌所述容器中的熔融态的KNO3，直到加入的KCl固体、K2O固体、K2O2固体和KOH固体完全熔于熔融态的KNO3，至此得到所述盐浴A。
[0117] 当然，在其他实施例中，还可以通过如下方法制得所述盐浴C：首先按质量份数计，称取87.5份KNO3固体、3.8份KCl固体、3.8份K2O固体、4.4份K2O2固体和0.6份KOH固体，将称取好的KNO3固体、KCl固体、K2O固体、K2O2固体和KOH固体混合均匀后同时转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体、KCl固体、K2O固体、K2O2固体和KOH固体完全转变为熔融态，至此得到所述盐浴C。
[0118] 盐浴D的制备方法为：首先按质量份数计，称取100份KNO3固体，将称取好的KNO3固体转移至导热性好且耐高温的容器中，加热所述容器直到所述容器中的KNO3固体完全转变为熔融态，至此得到所述盐浴D。
[0119] 本实施例还提供了一种原料玻璃A，所述原料玻璃A的厚度为0.65mm，其包含的组分及各组分的含量如表1-2所示。
[0120] 表1-2：原料玻璃A的成份表
[0121]成分 质量分数 分子量 摩尔数 摩尔分数
SiO2 62.00％ 60.08 103.19 67.19％
Al2O3 17.00％ 101.96 16.67 10.86％
B2O3 4.20％ 69.62 6.03 3.93％
MgO 3.00％ 40.30 7.44 4.85％
Na2O 10.50％ 61.98 16.94 11.03％
K2O 2.00％ 94.20 2.12 1.38％
TiO2 0.40％ 79.87 0.50 0.33％
ZrO2 0.60％ 123.22 0.49 0.32％
SnO2 0.30％ 150.60 0.20 0.13％
总计 100.00％ 781.82 153.59 100.00％
SiO2 62.00％ 60.08 103.19 67.19％
Al2O3 17.00％ 101.96 16.67 10.86％
B2O3 4.20％ 69.62 6.03 3.93％
MgO 3.00％ 40.30 7.44 4.85％
Na2O 10.50％ 61.98 16.94 11.03％
K2O 2.00％ 94.20 2.12 1.38％
TiO2 0.40％ 79.87 0.50 0.33％
ZrO2 0.60％ 123.22 0.49 0.32％
SnO2 0.30％ 150.60 0.20 0.13％
总计 100.00％ 781.82 153.59 100.00％
[0122] 本实施例还将所述原料玻璃A分别在同等质量的所述盐浴A、所述盐浴B、所述盐浴C和所述盐浴D中进行了单次离子交换处理。并且均采用日本折原制作所FSM6000表面应力仪测量了所述原料玻璃A分别在所述盐浴A、所述盐浴B、所述盐浴C和所述盐浴D中的不同的温度和时间条件下进行单次离子交换处理后得到的强化玻璃的表面压应力CS和离子交换深度DOL，检测结果如表1-3所示。
[0123] 表1-3：原料玻璃A在不同盐浴中不同温度和时间条件下经单次离子交换处理后得到的强化玻璃的表面压应力CS和离子交换深度DOL
[0124]
[0125] 由表1-3可知，在盐浴温度和离子交换时间相同的情况下，所述原料玻璃A在所述盐浴D中经单次离子交换处理后得到的强化玻璃的表面压应力CS值和离子交换深度DOL值远小于其分别在所述盐浴A、所述盐浴B和所述盐浴C中经单次离子交换处理后得到的强化玻璃的表面压应力CS值和离子交换深度DOL值。由此证明，相对于等质量的纯硝酸钾盐浴，添加有KCl、K2O、K2O2或KOH这类钾元素的质量分数大于 的钾化合物的混合型硝酸盐盐浴对所述原料玻璃A能起到更好的强化作用。
[0126] 另外，表1-3中的测量数据显示，在盐浴温度和离子交换时间相同的情况下，所述原料玻璃A分别在所述盐浴A、所述盐浴B和所述盐浴C中经单次离子交换处理后得到的强化玻璃的表面压应力CS值和离子交换深度DOL值均呈递增的趋势，也就是说，同等质量所述盐浴A、所述盐浴B和所述盐浴C对所述原料玻璃A的强化能力由强到弱排列为：盐浴C>盐浴B>盐浴A。由此证明，对于同等质量的混合型硝酸盐盐浴，所述混合型硝酸盐盐浴中的这类钾元素的质量分数大于 的钾化合物所占的质量比越大，所述混合型硝酸盐盐浴对所述原料玻璃A的强化能力则越强。
[0127] 值得一提的是，所述原料玻璃A分别在所述盐浴A、所述盐浴B和所述盐浴C中经单次离子交换处理后得到的强化玻璃的离子交换深度DOL大于30μm时，对应的表面压应力CS值均可超过800Mpa。由此，进一步说明了添加有KCl、K2O、K2O2或KOH这类钾元素的质量分数大于 的钾化合物的混合型硝酸盐盐浴相对于等质量的纯硝酸钾盐浴的优越性。
[0128] 实施例二
[0129] 本实施例提供了用于玻璃强化的盐浴E1、盐浴E2、盐浴E3、盐浴E4、盐浴E5、盐浴E6、盐浴F1、盐浴F2、盐浴F3、盐浴F4、盐浴F5和盐浴F6，其中，各类盐浴的组份及各组份含量如下表2-1所示，为了进行比较，表1还给出了现有技术中常用的盐浴G1、盐浴G2、盐浴G3、盐浴G4、盐浴G5和盐浴G6的组份及各组份含量。
[0130] 表2-1：本实施例中盐浴E1、盐浴E2、盐浴E3、盐浴E4、盐浴E5、盐浴E6、[0131] 盐浴F1、盐浴F2、盐浴F3、盐浴F4、盐浴F5、盐浴F6、盐浴G1、盐浴G2、盐浴G3、盐浴G4、盐浴G5和盐浴G6的组份及各组份的质量分数(％)
[0132]
[0133] 本实施例中盐浴E1、盐浴E2、盐浴E3、盐浴E4、盐浴E5、盐浴E6、盐浴F1、盐浴F2、盐浴F3、盐浴F4、盐浴F5、盐浴F6、盐浴G1、盐浴G2、盐浴G3、盐浴G4、盐浴G5和盐浴G6的制备方法可参照实施例一种的相关内容，在此不再赘述。
[0134] 本实施例还提供了一种原料玻璃B，所述原料玻璃B的厚度为0.65mm，其包含的组分及各组分的含量如表2-2所示。
[0135] 表2-2：原料玻璃B的成份表
[0136]
[0137]
[0138] 本实施例还利用所述原料玻璃B进行了试验一。
[0139] 试验一的过程为：将所述原料玻璃B分别在同等质量的盐浴G1、盐浴G2、盐浴G3、盐浴G4、盐浴G5和盐浴G6中先后进行第一次离子交换和离子迁移后，再置于纯硝酸钾盐浴中进行第二次离子交换。其中，
[0140] 第一次离子交换的条件：420℃，60min；
[0141] 离子迁移的条件：380℃，空气中加热15min；
[0142] 第二次离子交换的条件：370℃，25min。
[0143] 最后，采用日本折原制作所SLP(Scattered light photoelasticity，散射光弹性法)系统测量第一次离子交换数据，采用FSM6000表面应力仪测量第二次离子交换数据，并合成最终所有测量数据如表2-3所示。
[0144] 表2-3：试验一的测量数据
[0145]
[0146] 指标解释：
[0147] CS：表面压应力；
[0148] CS_TP：应力拟合曲线拐点处压应力；
[0149] DOL_TP：应力拟合曲线拐点处离子交换深度；
[0150] DOL_0：压应力为0处的离子交换深度。
[0151] 本实施例还利用所述原料玻璃B进行了试验二。
[0152] 试验二的过程为：将所述原料玻璃B分别在同等质量的盐浴E1、盐浴E2、盐浴E3、盐浴E4、盐浴E5和盐浴E6中先后进行第一次离子交换和离子迁移后，再置于纯硝酸钾盐浴中进行第二次离子交换。其中，
[0153] 第一次离子交换的条件：420℃，60min；
[0154] 离子迁移的条件：380℃，空气中加热15min；
[0155] 第二次离子交换的条件：370℃，25min。
[0156] 最后，采用日本折原制作所SLP系统测量第一次离子交换数据，采用FSM6000表面应力仪测量第二次离子交换数据，并合成最终所有测量数据如表2-4所示。
[0157] 表2-4：试验二的测量数据
[0158]
[0159] 对比试验二与试验一：
[0160] 首先，由表2-1可知，盐浴G1为纯硝酸盐(硝酸钠+硝酸钾)盐浴，盐浴E1中含有钾元素的化合物的质量分数的和为55.56％，与盐浴G1中的硝酸钾的质量分数大致相同，盐浴E1中含有钠元素的化合物的质量分数的和为45.45％，相应的，也与盐浴G1中的硝酸钠的质量分数大致相同，不同的是，盐浴E1中的含有钾元素的化合物不仅仅包括硝酸钾，还包括氯化钾，其中，氯化钾的分子式中的钾元素的质量分数远大于硝酸钾的分子式中的钾元素的质量分数。另外，盐浴E1中的含有钠元素的化合物不仅仅包括硝酸钠，还包括氯化钠，其中，氯化钠的分子式中的钠元素的质量分数远大于硝酸钠的分子式中的钠元素的质量分数。
[0161] 其次，对比表2-4和表2-3中的测量数据可以发现，所述原料玻璃B第一离子交换使用的盐浴由G1跟换为E1后，最终所得到的强化玻璃的CS_TP有明显增长，从110.47增长至117.4。
[0162] 由此证明，相对于等质量的纯硝酸盐(硝酸钠+硝酸钾)盐浴，添加有KCl这类钾元素的质量分数大于 的钾化合物和NaCl这类钠元素的质量分数大于 的混合型硝酸盐盐浴对所述原料玻璃B能起到更好的强化作用。
[0163] 同样的，对比表2-4和表2-3中的测量数据可以发现，所述原料玻璃B第一离子交换使用的盐浴分别由G2跟换为E2、G3跟换为E3、G4跟换为E4、G5跟换为E5、G6跟换为E6后最终所得到的强化玻璃的CS_TP都有明显增长，分别从115.74增长至123、从120.16增长至127.7、从131.17增长至139.4、从133.99增长至142.4、从141.43增长至166.5。同样也可以佐证上述结论。
[0164] 本实施例还利用所述原料玻璃B进行了试验三。
[0165] 试验三的过程为：将所述原料玻璃B分别在同等质量的盐浴F1、盐浴F2、盐浴F3、盐浴F4、盐浴F5和盐浴F6中先后进行第一次离子交换和离子迁移后，再置于纯硝酸钾盐浴中进行第二次离子交换。其中，
[0166] 第一次离子交换的条件：420℃，60min；
[0167] 离子迁移的条件：380℃，空气中加热15min；
[0168] 第二次离子交换的条件：370℃，25min。
[0169] 最后，采用日本折原制作所SLP系统测量第一次离子交换数据，采用FSM6000表面应力仪测量第二次离子交换数据，并合成最终所有测量数据如表2-5所示。
[0170] 表2-5：试验三的测量数据
[0171]
[0172] 对比试验三与试验二：
[0173] 首先，由表2-1可知，盐浴F1与盐浴E1中硝酸钾的含量和硝酸钠的含量相同，且同样包含氯化钠和氯化钾，不同的是，盐浴F1中的含有钾元素的化合物不仅仅包括硝酸钾和氯化钾，还包括氧化钾和过氧化钾，其中，氧化钾和过氧化钾的分子式中的钾元素的质量分数远大于氯化钾的分子式中的钾元素的质量分数。另外，盐浴F1中的含有钠元素的化合物不仅仅包括硝酸钠和氯化钠，还包括氧化钠和过氧化钠，其中，氧化钠和过氧化钠的分子式中的钠元素的质量分数远大于氯化钠的分子式中的钠元素的质量分数。
[0174] 其次，对比表2-5和表2-4中的测量数据可以发现，所述原料玻璃B第一离子交换使用的盐浴由E1跟换为F1后，最终所得到的强化玻璃的CS_TP有明显增长，从117.4增长至130.43。
[0175] 由此证明，在的纯硝酸盐(硝酸钠+硝酸钾)盐浴中添加等量的钾化合物和氯化合物的情况下，所添加的钾化合物对应的分子式中的钾元素的质量分数越大对盐浴的强化能力的提升更大，同样，所添加的氯化合物对应的分子式中的氯元素的质量分数越大对盐浴的强化能力的提升也更大。
[0176] 同样的，对比表2-5和表2-4中的测量数据可以发现，所述原料玻璃B第一离子交换使用的盐浴分别由E2跟换为F2、E3跟换为F3、E4跟换为F4、E5跟换为F6、E6跟换为F6后最终所得到的强化玻璃的CS_TP都有明显增长，分别从136.80增长至123、从127.7增长至141.73、从139.4增长至154.71、从142.4增长至157.43、从166.5增长至184.05。同样也可以佐证上述结论。
[0177] 本实施例还利用所述原料玻璃B进行了试验四。
[0178] 试验四的过程为：将所述原料玻璃B分别在同等质量的盐浴F1、盐浴F2、盐浴F3、盐浴F4、盐浴F5和盐浴F6中先后进行第一次离子交换和离子迁移后，再置于盐浴H中进行第二次离子交换。其中，
[0179] 第一次离子交换的条件：420℃，60min；
[0180] 离子迁移的条件：380℃，空气中加热15min；
[0181] 盐浴H的组份及各组分的质量百分数：KNO3：90％；KCl：8％；K2O：2％；
[0182] 第二次离子交换的条件：370℃，25min。
[0183] 最后，采用日本折原制作所SLP系统测量第一次离子交换数据，采用FSM6000表面应力仪测量第二次离子交换数据，并合成最终所有测量数据如表2-6所示。
[0184] 表2-6：试验四的测量数据
[0185]
[0186] 对比试验四与试验三：
[0187] 试验四与试验三的不同之处在于，第二次离子交换时采用的不是纯硝酸钾盐浴，而是含有90％的KNO3、8％的KCl和2％的K2O的混合型盐浴H。当第一离子交换采用的盐浴种类相同的情况下时，试验四所得到的强化玻璃的CS和CT_TP相对于试验四所得到的强化玻璃都得到了较大的增长。
[0188] 由此证明，在对所述原料玻璃B进行多次离子交换处理时，不论是在第一次离子交换中还是在第二次离子交换中采用添加有KCl这类钾元素的质量分数大于 的钾化合物或NaCl这类钠元素的质量分数大于 的混合型硝酸盐盐浴，相对于等质量的纯硝酸盐(硝酸钠或硝酸钾)盐浴，都能对所述原料玻璃B能起到更好的强化作用。
[0189] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种由渣油加氢失活催化剂制备镍基催化剂的方法 | 2020-05-08 | 828 |
| 大豆微卫星标记位点开发方法与微卫星标记位点内的微卫星标记的长度检测方法 | 2020-05-11 | 450 |
| 一种用于将胚胎干细胞诱导为心肌细胞的培养基及其应用 | 2020-05-11 | 670 |
| 合成气直接制低碳烯烃催化剂及其应用 | 2020-05-08 | 42 |
| 马铃薯微卫星标记位点开发方法与微卫星标记位点内的微卫星标记的长度检测方法 | 2020-05-08 | 672 |
| 一种用于组织填充的惰性多孔水凝胶的制备方法 | 2020-05-08 | 827 |
| 光学玻璃、玻璃成型体、光学元件及其制造方法 | 2020-05-11 | 445 |
| 用于合成气一步法制备低碳烯烃的催化剂及其应用 | 2020-05-08 | 884 |
| 一种处理含钒废液制备偏钒酸钠的方法 | 2020-05-08 | 525 |
| 一种柴油超深度脱硫、脱芳烃的方法 | 2020-05-08 | 980 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈