强化玻璃

强化玻璃
目录玻璃及其相关性质玻璃强度的失效12强化玻璃
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一、什么是玻璃？
玻璃在古代也称琉璃，是一种透明、硬度较高、脆性大、不透气的固体。

玻璃在日常环境中较为稳定，也不易与其它物质起作用，易于成型，广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。

玻璃是怎么发现的自然界中玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得，但人类所认识的第一块玻璃却是人们在做饭时偶然合成和发现的！
3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物“天然苏打”，航行
在地中海沿岸的贝鲁斯河上。

由于海水落潮，商船搁浅了。

于是船员们纷纷登上沙滩。

有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块“天然
苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。

船员们吃完饭，潮水开始上涨了。

他
们正准备收拾一下登船继续航行时，突然有人高喊：“大家快来看啊，锅下面的沙
地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”船员们把这些闪烁光芒的东西，带到船上仔细研究起来。

他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。

原来，这些闪光的东西，是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的
作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的非晶体，这就是最早的玻璃。

后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的炉子熔化，制
成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。

大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。

到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。

“我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的
制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃！”
就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝
的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。

1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，
从此，玻璃走向了实用，成了普通的物品。

… …
－－《自然史》, 古罗马普林尼
玻璃的分类按组成分类按功能分类按用途分类
•石英玻璃•硅玻璃•钠玻璃•硼砂玻璃•铅玻璃•普通玻璃
•特殊玻璃：吸热
•特殊玻璃：防火
•特殊玻璃：安全
•特殊玻璃：防眩
•特殊玻璃：自清洁
•特殊玻璃：低辐射
•特殊玻璃：激光
•建筑玻璃
•器皿玻璃
•光学玻璃
•电子玻璃
•艺术玻璃
玻璃的性质
1）光学：通常为透明，对光线吸收越小，透明度越高，
产线上的玻璃通常透过率在90%以上；
玻璃颜色是由内部含有某些着色成分或镀膜来实现。

2）电学：绝缘体，不导电。

3）力学：硬度相对较高，不宜延展，脆性大。

4）化学：稳定，不易与水、酒精、乙醚等溶剂反应，耐酸耐碱(除氢氟酸外)。

5）热学：可经受一定的高温，随着温度的升高逐渐软化直至熔化，急冷急热易破裂。

玻璃是怎么生产的玻璃主要是由以石英砂、纯碱、长石及石灰石等无机矿物等为原料，经原料混和、高温熔融、匀化澄清后，加工成形，再经退火而得。

不同用途的玻璃，具体生产工艺有所差别。

特殊用途的玻璃，对最终质量要求非常高，制备工艺也就相当复杂。

手机触摸屏面板、液晶显示器基（面）板等玻璃在组成上基本都属于纳钙玻璃，从外形上讲是平板玻璃，这些玻璃又是如何生产的？
平板玻璃生产工艺浮法: 英国皮尔金顿公司，日本旭硝子公司熔融向下曳引法: 美国康宁公司
沟槽式向下曳引法
水平曳引法
化学气相反应法
原料
熔化池窑
锡槽池窑切割线浮法工艺----日本旭销子公司
熔融向下曳引式工艺----美国康宁公司
玻璃熔化液
熔融导管 玻璃平板
平板玻璃正向超大超薄方向发展，项目 耗资巨大，技术含量很高，为美国日本所垄断。

2850 x 3050, 第10代
TCL在深圳的第8.5代液晶面板线项目总投资达245亿元，与日本旭销子公 司2011年签约合作。

美国康宁公司可达第10代。

二、玻璃怎么破裂的？
玻璃脆性大，能抗挤压，但是不易拉伸。

普通玻璃的理论强度可达35000MPa，但实际强度只50~80MPa ，这主要是 由于表面缺陷特别是微裂纹的存在。

理想
实际
一旦突破特定值，微裂纹在外力作用下， 迅速伸展扩大，造成玻璃破裂！
玻璃表面的微观形貌（放大20万倍）


对于手机面板玻璃来说，引起玻璃强度降低的因素通常有：微裂纹（特 别是边缘）、表面缺陷、水、油污、杂质等。

破裂 起点 破裂 起点
要防止玻璃破裂，一是减少边缘微裂纹，二是阻止微裂纹的扩展！


三、什么是强化玻璃？
强化玻璃又称钢化玻璃，是通过物理或者化学方法在玻璃表面形成一个压 应力层。

在玻璃受到外力作用时，这个压力层可以将部分外力抵消，阻止玻璃 微裂纹的扩展，从而避免玻璃的破裂，达到提高强度的目的。

玻璃增强 的方法
物理钢化 化学钢化 表面晶化 酸洗 其他
特征
1，强度明显提高（相比普通玻璃的2~10倍） 2，耐热冲击性能提高，承受温差是普通玻璃3倍 3，光学透明性无影响


物理钢化
技术工艺：玻璃在加热炉中加热后（600℃）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。

原理：热胀冷缩效应，急冷下表面收缩，内部仍处于膨胀状态 特点：适合于厚度3mm以上的平板玻璃，常用于建筑，有自爆风险
受压 拉伸 玻璃表面 玻璃内部 玻璃表面
受压


化学钢化
技术工艺：其方法是将玻璃浸入到熔融状态的钾盐(KNO3)中，玻璃表层钠 离子（尺寸小）与熔盐中的钾离子（尺寸大）发生交换，形成 交换层，当冷却到常温后，玻璃便同样处于外层受压的状态 原理：离子交换法，离子尺寸大小的挤塞效应 特点：适合于厚度3mm以下的薄片玻璃，多用于平面显示器
玻璃 熔盐 玻璃 熔盐
受压
离子交换
玻璃表面 玻璃内部 玻璃表面
拉伸 受压
半径大小：


CG(Cover Glass)产线工艺流程
白 片
CNC 加 工
前 研 磨
清 洗
强 化
后 研 磨
清 洗
钢 化 玻 璃
清 洗 烘 干
油 墨 印 刷


CG(Cover Glass)产线工艺流程
白 片
CNC 加 工
前 研 磨
清 洗
强 化
后 研 磨
清 洗
钢 化 玻 璃
清 洗 烘 干
油 墨 印 刷
白片
开料
仿形
修边
钻孔
其它厂家的CNC加工视频:开料、修边钻孔等


CG(Cover Glass)产线工艺流程
玻璃脆性大。

进刀方式不合 适、转速过高、水冷不及时等均 会导致崩边 ！
崩边 正常
产线标准
玻璃厚度：康宁 0.55/0.7/0.8/0.85mm; 旭销子 0.55/0.7/0.95/1.1mm 倒边公差：小于7英寸为±0.05mm；大于7英寸为±0.1mm；R 角≧0.5mm，R角小会引起裂缝 开槽：听筒孔宽≧1mm；听筒孔距上边距离≧3mm，距左右边距离≧2mm 孔：位置公差±0.1；尺寸公差±0.05；孔倒边 0.2×30° MAX：0.35 外形差异：外形左右\上下对称或差异≧0.2


CG(Cover Glass)产线工艺流程
Iphone手机玻璃面板加工细节图
边缘透光，说明加工的很平整 光亮，倒边很直看起来很有质感
理论上，边缘加工的光洁度越高，玻璃面前强度越高，但同时对加工 的要求也就越高，影响良品率，增加了成本（Iphone为什么那么贵），同 时也容易是后面LCD发光露出来，（ Iphone怎么处理的？）


CG(Cover Glass)产线工艺流程
白 片
CNC 加 工
前 研 磨
清 洗
强 化
后 研 磨
清 洗
钢 化 玻 璃
清 洗 烘 干
油 墨 印 刷
放置 预热 强化 冷却
点接触，隔开放置 300 ℃~400 ℃进行预热，防止急剧受热破裂 KNO3熔盐，410 ℃~450 ℃，5~10小时 直接取出，放置冷却


玻璃开料机
玻璃雕铣机
玻璃放置吊篮
超声波清洗
化学钢化炉
双面研磨机


强化效果测试方法
¾ 强度表征：表面应力值、应力层深度 ¾ 弯曲测试：最大抗弯力、最大弯曲变形 ¾ 落球测试： ¾ 其他：刮痕、高低温 整机摔落 人工汗液等
玻璃类型 (0.7mm) AGC Corning 表面 应力值（MPa） ≥560 ≥600 应力层 深度（um） 10~13 30~60 四轴最大 抗弯力（N） ≥28 四轴最大弯曲 变形（mm） ≥2
钢球
玻璃
表面应力值、应力层深度 三轴弯曲测试 四轴弯曲测试 落球测试


低
中
高
极高
强化程度越高，破裂的碎块越细小


未来的玻璃及触摸屏技术应用


谢 谢！









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