影响化学钢化玻璃强度的因素_赵国华

影响钢化玻璃质量的因素钢化玻璃是一种通过热处理过程增强其强度和耐冲击性的玻璃，其应用范围广泛，例如汽车、建筑、家电等。

然而，钢化玻璃的质量与生产过程中许多因素有关。

下面将介绍影响钢化玻璃质量的一些因素。

温度控制钢化玻璃加工中的关键步骤是加热和冷却。

加热过程中的温度控制非常重要。

玻璃温度太低可能会导致玻璃表面发生渗透，玻璃强化不了，从而影响其性能。

如果温度太高，将会导致玻璃裂纹和变形，从而影响钢化玻璃的质量。

加热速度加热的速度也很重要，加热速度越快，钢化玻璃的质量就会越好。

但是，如果加热速度过快，会导致玻璃表面温度和内部温度之间有很大的差异，这将导致玻璃表面和基材之间产生拉伸力，从而影响玻璃的强度和性能。

冷却速度钢化玻璃的冷却速度也很重要，过快的冷却速度可能会导致玻璃出现内部应力，从而影响玻璃的形状和大小。

而过慢的冷却速度则会导致玻璃的物理性能下降。

预加压预加压是将玻璃表面弯曲，然后再进行加热和冷却的过程。

预加压可以帮助均匀分布玻璃表面的张力，从而降低整个钢化玻璃的应力。

这对于提高钢化玻璃的性能至关重要。

玻璃表面加工钢化玻璃的起始玻璃表面必须是清洁无损的。

任何磨损、划痕、污渍等都会导致钢化玻璃的质量下降。

制造钢化玻璃的厂商必须保证在生产过程中，表面无磨损和污渍。

玻璃厚度钢化玻璃的厚度必须在允许的范围内。

厚度过大会导致加工时间增加，从而导致生产成本增加；同时，由于钢化玻璃的强度受到厚度的影响，过厚的玻璃会影响强度的均匀性。

总结上述是影响钢化玻璃质量的一些因素，温度控制、加热速度、冷却速度、预加压、玻璃表面状态、玻璃厚度等都是生产中应该注意的关键因素。

在生产钢化玻璃时，厂商需要扎实的技术、高品质的工艺和严格的管理来确保钢化玻璃的质量。

钢化玻璃断裂强度钢化玻璃是一种通过热处理或化学处理增强强度的玻璃。

它具有较高的断裂强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。

钢化玻璃在建筑、汽车、家电等领域有广泛的应用，其断裂强度是评价其质量和性能的重要指标之一。

钢化玻璃的断裂强度主要受到以下几个因素的影响：1. 玻璃原料的选择：钢化玻璃的原料主要是普通玻璃，如硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等。

不同种类的玻璃具有不同的化学成分和物理性质，因此其断裂强度也会有所差异。

2. 热处理过程：钢化玻璃是通过加热玻璃到软化点以上，然后迅速冷却使其表面形成压缩应力，内部形成张力应力的方法来提高其强度。

热处理的工艺参数，如加热温度、冷却速度等，会直接影响钢化玻璃的断裂强度。

3. 表面处理：钢化玻璃的表面往往会进行一些处理，如砂磨、酸蚀等，以提高其表面质量和强度。

表面处理的方式和质量也会对断裂强度产生影响。

4. 玻璃的厚度和尺寸：钢化玻璃的断裂强度与其厚度和尺寸有关。

一般来说，相同材质的钢化玻璃，厚度越大，断裂强度越高。

5. 外力作用：钢化玻璃的断裂强度是指在外力作用下，玻璃发生破裂的最小应力。

外力的大小和方向都会对断裂强度产生影响。

例如，当外力作用于钢化玻璃的边缘时，断裂强度会较低；而当外力作用于玻璃的中央部位时，断裂强度会较高。

钢化玻璃的断裂强度是通过一系列实验测试得出的。

在实验中，研究人员会根据相关标准和规范，设计测试方案，并使用专用的测试设备来施加外力，以确定钢化玻璃的断裂强度。

测试结果往往会包括断裂强度的数值和其对应的断裂模式。

钢化玻璃的断裂模式一般有以下几种：弯曲断裂、剪切断裂、压碎断裂等。

弯曲断裂是指玻璃在外力作用下呈曲线状破裂；剪切断裂是指玻璃在外力作用下发生剪切破裂；压碎断裂是指玻璃在外力作用下迅速破裂成小碎片。

不同断裂模式的出现会受到玻璃的性质和外力作用方式的影响。

在实际应用中，钢化玻璃的断裂强度是保证其安全性能的重要指标之一。

建筑中使用的钢化玻璃，需要能够承受强风、地震等外力冲击；汽车中使用的钢化玻璃，需要能够承受车辆行驶中的冲击和振动；家电中使用的钢化玻璃，需要能够承受使用过程中的碰撞和压力。

重庆理工大学文献综述二级学院光电信息学院班级112160101学生姓名陈珊珊学号11216010101太阳能电池表面减反膜的研究陈珊珊摘要在太阳能电池表面形成一层减反射薄膜是提高太阳能电池的光电转换效率比较可行且降低成本的方法。

减反膜能减少太阳电池表面反射，提高电池效率，因此近年来得到了极大的关注。

本文结合国内外对太阳能减反膜的研究现状，概括了减反膜的基本原理，叙述了几种目前常用的减反膜的制备方法及其工艺特点，针对目前的研究状况展望太阳能电池减反膜的发展前景。

关键词：减反膜原理制备方法及工艺发展前景1.引言随着世界传统能源供应短缺的危机日益严重，太阳能作为“取之不尽、用之不竭”的清洁、可再生能源愈发得到重视，太阳能的开发与利用具有巨大的发展空间和潜力。

太阳能电池就是利用太阳能的光电转化效应将太阳能转化为电能，影响电池效率的一个重要因素是电池对入射光的利用率。

根据菲涅尔反射原理，在电池表面制备减反射膜，可以减小入射光反射，增加光子有效吸收［1］。

如果能够提高太阳能电池及其组件的光利用率，则可以提高太阳能电池组件的发电量，而太阳能电池减反膜能有效地减少光的反射，对提高太阳能电池光电转换效率具有重要意义［2］。

减反射膜必须具备较强的耐磨性，才能在长期使用过程中，保持较高的光透过率，获得理想的光电转换效果。

目前的研究和应用主要集中在太阳能电池硅表面制备减反膜，降低对光的反射，以及在太阳能电池组件的超白玻璃上镀减反膜，增加太阳光的透过率，从而提高转化效率。

2.太阳电池减反膜的原理及设计策略减反膜设计的理论基础就是薄膜的干涉［3，4］。

如图1a所示，对于理想均匀单层减反膜的n1必须满足以下两条件: (1)n1=(n0n s)1/2，n0和n s分别是空气和基底的折射率。

(2)n1d =λ/4，d是薄膜厚度，λ是入射光波长。

对于多层薄膜，它的数学模型有很大差异，如图1b所示。

对于玻璃基底(n s= 1．5) ，减反膜材料的n1理论值等于1．22。

影响玻璃钢化的因素
众所周知，玻璃在经过钢化后许多性能都得到了改善，其抗弯强度要比一般玻璃大4～5倍，耐急冷急热性质较之普通玻璃有3~5倍的提高，抗冲击强度也比一般玻璃大好几倍。

目前，主要的钢化方法是物理钢化，那么，影响物理钢化的因素有哪些呢？本公司针对此作说明。

当一定厚度的玻璃淬火时，玻璃中产生的应力大小是随着淬火温度和冷却强度的提高而增大。

当淬火温度达到一定值时，应力松弛程度几乎不再增加，应力趋于一极限值，此极限值称为玻璃的淬火程度。

它取决于玻璃的冷却强度、玻璃厚度和化学组成。

(1) 冷却强度
在玻璃工业中，一般钢化玻璃采用风冷钢化，冷却强度越大，钢化越激烈。

但冷却强度取决于空气的风压和风栅上小孔距玻璃的距离。

另外，喷嘴的直径也影响玻璃的钢化程度，直径越大，空气接触玻璃的面积越大，冷却强度也随之增加。

(2) 玻璃的化学组成
玻璃的化学组成对钢化程度影响很大。

因为应力的大小与玻璃的膨胀系数α、杨氏模量E、温度梯度△T成正比，与泊松比μ成反比。

而α、E、μ都是由玻璃的化学组成来决定，不同化学组成的玻璃钢化程度是不同的。

在R2O-SiO2用20％RO取代玻璃中的SiO2，则钢化程度增加一倍。

(3) 玻璃厚度
在相同条件下，玻璃越厚，钢化程度越高。

平板玻璃钢化一般用2.5mm以上的玻璃，以保证产生较大的永久应力。

厚度小，则相应的冷却速度极高才能得到较好的钢化程度。

对于非平板玻璃制品钢化时，要求厚度要均匀，相差不能太大，否则会因应力分布不均而破裂。

第5章玻璃的力学性能及热学性能1、为什么玻璃的实际强度较理论强度低？由于玻璃的脆性、玻璃中存在有微裂纹（尤其是表面微裂纹）和内部不均匀区及缺陷的存在造成应力集中所引起的（由于玻璃受到应力作用时不会产生流动，表面上的微裂纹便急剧扩展，并且应力集中，以致破裂）。

其中表面微裂纹对玻璃强度的影响尤为重要。

2、影响玻璃强度的主要因素有哪些？影响玻璃强度的主要因素有：化学键强度、表面微裂纹、微不均匀性、结构缺陷和外界条件如温度、活性介质、疲劳等。

3、增强玻璃强度的方法有哪些？①物理钢化（淬火）使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。

②化学钢化r大离子取代r小离子③贴层玻璃在玻璃表面贴一层α低的物质（陶瓷釉）④火抛光使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。

⑤覆盖硅有机化合物放入氯硅烷（SiCl4）溶液中，通过水解在玻璃表面形成SiO2膜。

使微裂纹弥合，形成压应力层。

4、如何利用密度控制玻璃生产的工艺过程？密度取决于原子质量、堆积密度等。

（1）组成（2）温度（3）热历史（4）压力（1）组成* r较小的M离子填充网络，使d增大。

而r大的（K+、Ba2+）使d减小。

* 配位数B3+为[BO4],中间体氧化物为[IO6]时密度增大。

（硼反常，铝反常）（2）温度T↑d↓（3）热历史* 淬火玻璃比退火玻璃密度小。

* 玻璃析晶后密度增大（析晶是有序化过程）（4）压力* 加压方法不同的加压方法对密度的变化不同。

* 组成不同随压力变化不同。

含M较多的玻璃变化较小，因其结构空隙已被填充5、何谓玻璃的弹性模量？何谓玻璃的脆性？弹性模量是表征材料应力与应变关系的物理量，表示材料对形变的抵抗力，用E表示。

玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性形变而立即破裂的性质。

6、玻璃硬度的表示方法有哪些？玻璃硬度的表示方法有：莫氏硬度（划痕法）、显微硬度（压痕法）、研磨硬度（磨损法）和刻化硬度（刻痕法）等。

7、影响玻璃的热膨胀系数变化的主要因素有哪些？玻璃的热膨胀系数在很大程度上取决于玻璃的化学成分，温度，此外还与玻璃的热历史有关。

影响化学钢化玻璃强度的因素1.什么是钢化玻璃钢化玻璃又称强化玻璃，它是用物理或化学的方法，在玻璃表面形成一个应力层，当玻璃受到外力作用时，这个应力层可以抵消部分拉应力，从而避免玻璃碎裂，达到提高玻璃强度的目的。

2.化学钢化玻璃的方法3.离子交换法原理（1）高温型离子交换法在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含Na 2O 或K 2O 的玻璃侵入含Li 的熔盐中，使玻璃中的Na +或与它们半径小的熔盐中的Li +相交换，然后冷却至室温，由于含Li+的表层与含Na +或K +内层膨胀系数不同，表面产生残余压力而强化。

（2）低温型离子交换法在不高于玻璃转变点温度区域内，将含有碱金属的硅酸盐玻璃，浸入到KNO3熔盐中，使玻璃表层的Na +离子与熔盐中的K +离子发生交换，由于K +离子半径比Na +离子，K +离子取代Na +离子后，使玻璃表面“挤塞”膨胀，产生应力，使得玻璃强度增强。

表面脱碱法涂覆热膨胀系数小的玻璃化学钢化法碱金属离子交换法高温型离子交换法低温型离子交换法低温型离子交换法高温型离子交换法4.影响化学钢化玻璃强度的因素（1）玻璃的成分同普通钠钙硅酸盐玻璃相比，含Al203多的玻璃化学钢化后，有较强、较厚的压应力层。

Al203在离子交换中起加速作用，Al203的合适用量为1%～17%。

（2）玻璃表面的损伤任何轻微的损伤，其表面的强度衰减都非常严重。

化学法增强玻璃过程时，应注意保护好玻璃表面和玻璃边部，使玻璃不受任何微小的损伤。

（3）离子交换的时间时间太短，离子交换不足，玻璃强度小；时间太长，虽然可以使交换层厚度增加，但是存在应力松弛的现象，会使玻璃强度逐渐降低。

（4）离子交换的温度应选择最佳的温度，温度过低，离子交换无法进行；温度过高，玻璃结构松弛，使得强度降低。

（5）熔盐的纯度KNO3熔盐纯度越高，则化学钢化玻璃的强度越好，如熔盐中存在Ca2+、Li+时，由于Ca2+、Li+半径小于K+，Ca2+、Li+替代K+交换了玻璃表面的Na+后，使表面强度降低。

随着世界高科技产业的不断发展，国际市场对薄型玻璃的需求正日益上升，尤其是平板显示器和手机用薄型玻璃基板。

但玻璃由于其脆性特质和微裂纹的影响，使得玻璃的应用范围受到限制。

经过钢化处理的玻璃其强度提升3～5倍以上，但同时钢化玻璃的断裂强度分散性大，使得玻璃的使用可靠性降低。

为了降低玻璃的断裂强度分散性，提高材料的使用可靠性，Green D J发明了两步离子交换制备化学钢化玻璃的方法，即将经过一次离子交换的钢化玻璃，再进行一次离子交换，第二步离子交换过程是熔盐中存在着Na+，与玻璃中的K+进行置换，从而降低玻璃表面的K+含量，即可降低表面的压应力。

从玻璃表面到内部存在着K+浓度逐渐升高的过程，K+的浓度梯度也可代表玻璃的压应力的应力梯度，说明从玻璃表面到内部存在一个应力梯度逐渐上升的趋势，并且这一应力梯度的最高峰与玻璃表面的距离要大于微裂纹的深度。

所以在微裂纹扩展时，玻璃的压应力会产生一个阻碍微裂纹向内部扩展的效果，并且裂纹扩展过程中受到的阻力会越来越大。

故玻璃的断裂强度分散性会降低，使用可靠性增加。

这种经过两步离子交换过程的化学钢化玻璃可称之为Engineered stress profile glass，简称化学钢化工程应力玻璃。

本文主要研究两步离子交换过程中第二步离子交换的时间对离子交换化学钢化玻璃的性能影响。

配备第一步熔盐组分（质量分数）：KNO3为97.78%，硅藻土为1.68%，K2CO3为0.5%，KOH为0.04 %，第一步离子交换温度分别为450 ℃，离子交换时间为30 h。

配备第二步熔盐组分（质量分数）：KNO3为72%，NaNO3为28%，第二步离子交换温度为400 ℃，时间分别为18 min、33 min、48 min、63 min。

试样由INSTＲON1341 电液伺服材料试验机进行力学性能测试。

利用日本JEOL-JXA-8230 型电子探针，采用线扫描方法，测试垂直于玻璃表面沿离子扩散方向Na+、K+分布情况。

钢化玻璃(强化玻璃)强化原理及性能介绍钢化玻璃又称强化玻璃，是一种预应力玻璃。

它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。

当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。

众所周知，材料表面的微裂纹是导致材料破裂的主要原因。

因为微裂纹在张力的作用下会逐渐扩展，最后沿裂纹开裂。

而玻璃经钢化后，由于表面存在较大的压应力，可使玻璃表面的微裂纹在挤压作用下变得更加细微，甚至“愈合”。

钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。

物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。

它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。

这种玻璃处于内部受拉而外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。

在钢化玻璃的生产过程中，对产品质量影响最大的当是如何使玻璃形成较大而均匀的内应力。

而对产量影响最大的则是如何防止炸裂和变形。

不论是上述哪个影响因素都与玻璃的加热和冷却条件密切相关。

当玻璃均匀加热到钢化温度后骤然冷却时，由于内外层降温速度的不同，表层急剧冷却收缩，而内层降温收缩迟缓。

结果内层因被压缩受压应力，表层受张应力。

随着玻璃的继续冷却，表层已经硬化停止收缩，而内层仍在降温收缩，直至到达室温。

这样表层因受内层的压缩形成压应力，内层则形成张应力，并被永久的保留在钢化玻璃中。

由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料，当超过抗张强度时玻璃即行破碎，所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的主要原因。

另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时，不论是加热不均，还是冷却不均，只要在同一块玻璃上有温差，就会有不同的收缩量。

超薄玻璃化学钢化的缺陷原因及解决方案研究詹楠【摘要】随着电子行业、IT行业的迅速发展,超薄玻璃的需求量明显增加,在手机、平板显示器等电子设备中都离不开超薄玻璃,但玻璃超薄化会导致其强度降低.为了改善这一问题,可以将超薄玻璃进行化学钢化处理,文章就超薄玻璃化学钢化的原理,以及钢化过程中可能会出现的各种缺陷进行简单的分析总结,就如何解决这些缺陷进行讨论分析.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2017(000)018【总页数】2页(P82-83)【关键词】超薄玻璃;化学钢化原理;缺陷;原因;解决方法【作者】詹楠【作者单位】中国建材集团凯盛科技安徽省蚌埠华益导电膜玻璃有限公司,安徽蚌埠 233000【正文语种】中文【中图分类】TQ171.65厚度在0.1～1.1mm之间的玻璃即为超薄玻璃，超薄玻璃在手机、平板显示器等电子设备中应用十分的广泛，行业内有关专家预测，未来平板显示器中超薄玻璃基片的需求量将会迅速增长，增长速度可以达到20%左右，玻璃超薄化之后满足了平板显示器自重轻、体积小、方便携带等要求，但同时也使得玻璃的力学强度明显降低，与普通平板玻璃相比，超薄玻璃的表面硬度、抗折强度等都明显较低，为了解决这一问题，化学钢化技术应运而生。

超薄玻璃生产过程中，可能会受到各种因素的影响，导致玻璃的力学性能达不到预想的要求。

比如玻璃原料中本身含有杂质，玻璃内部存在着不均匀区域、结石、气孔，玻璃生产运输过程中受到磕碰等导致玻璃表面出现缺陷等，这些细微的缺陷在超薄玻璃中都会被明显放大，进而影响到超薄玻璃的力学强度。

玻璃钢化过程中则是利用离子交换的机理，在玻璃的表面产生一定的“挤压”效应，使得玻璃表面形成表面压应力层，从而有效的增强玻璃的强度。

超薄玻璃化学钢化主要有高温离子交换法、低温离子交换法等两种，其中低温离子交换法就是在不高于玻璃转换的温度区域内，将玻璃碱离子熔盐中，该碱离子熔盐中碱离子的半径应大于玻璃中碱离子的半径。