一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法
2023-12-05 10:28:56 1
專利名稱：一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化。
背景技術：
鋰鋁矽系微晶玻璃是微晶玻璃中的一個重要品種，具有超低膨脹、高強度、耐高溫、 耐熱衝擊等特性，而被廣泛用於製造天文望遠鏡、炊具、餐具、高溫電光源玻璃、電磁爐 面板、微電子技術用基板、實驗室用加熱器具、高溫熱交換器、代石英玻璃、高溫窗、雷 達天線罩等等。鋰鋁矽微晶玻璃與其它微晶玻璃一樣，表面狀態對機械強度的影響是非常 大的。渡邊等研究指出微晶玻璃經熱處理而到達最大的強度，由於經過標準的研磨處理 而有所減弱，研磨後的強度為未研磨得強度的80%。而目前，微晶玻璃產品都需要進行研 磨、拋光；進行研磨後由於強度的降低，直接影響到鋰鋁矽微晶玻璃產品的使用性能。目前，玻璃的表面強化主要釆用噴塗有機鹽進行直接鋼化或物理鋼化製備防火玻璃。 這種藉助於化學方法使玻璃表面形成一種膨脹係數比中間層低的表面低膨脹層，冷卻時， 膨脹係數較高的中間層對膨脹係數較低的表面層產生拉伸作用，這種傾向使兩者收縮不一 致。表面層被置於壓應力之下，而中間層則產生起補償作用的拉應力，由此使玻璃得以增 強。這種方法效果較為顯著，但也存在表面低膨脹層與玻璃的結合以及對玻璃表面性質的 影響等缺點。所以，近年來提出採用離子交換的方法來強化玻璃，反應式如下A+ (玻璃) +B+ (熔鹽)=B+ (玻璃)+A+ (熔鹽)。如果通過交換，玻璃中原有的較小離子被熔鹽中 的較大離子所置換，則在表面上產生了壓應力， 一般不會產生任何結構鬆弛，從而使玻璃 的強度增加。離子交換表面強化方法的關鍵因素是選擇適宜的交換離子，確定交換離子的 半徑比，考察交換的程度、熱膨脹係數的變化，重點關注表面結構重組所產生的應力鬆弛 情況以及壓應力層的厚度。目前，微晶玻璃的強化技術集中在表面塗層、第二相(Zr02相變、纖維、晶須)複合 增強、自增韌等方面。這些方法雖然有一定效果，但對工藝要求很高；如果控制不佳，將 導致微晶玻璃整體性能的降低。發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，採用該方法 能顯著提高鋰鋁矽微晶玻璃的耐衝擊性能。為了解決上述技術問題，本發明提供一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，包括以下步驟
1) 、製備混合熔鹽該混合熔鹽由如下重量百分比的原料組成硝酸鈉25% 50%和硫酸鈉50% 75%;2) 、將鋰鋁矽微晶玻璃進行精磨後，放入上述混合熔鹽中，在450 750。C的溫度下浸 漬15 90分鐘；取出後水冷並清洗；然後再乾燥5 12小時。本發明的鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，是一種利用離子交換來強化玻璃表面的方 法，是在發明人經過仔細研究、反覆實驗後獲得的。本發明釆用的表面離子交換是Li+和 Na+之間的交換，微晶玻璃表面離子交換層經歷了結構重排，從而形成了比原微晶玻璃熱 膨脹係數小的新表面層。當微晶玻璃冷卻時，由於熱膨脹係數的差異，會在微晶玻璃表面 產生壓應力而使製品得到增強。經過本發明方法處理後的鋰鋁矽微晶玻璃，其強度由110 120MPa提高到350 430MPa，彈性模量由750 850MPa提高到1450 1860MPa，即該微 晶玻璃的耐衝擊強度顯著提高。
具體實施例方式
實施例l: 一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，依次進行以下步驟1) 、製備混合熔鹽將25重量份的硝酸鈉和75重量份的硫酸鈉混合後，形成混合熔鹽。2) 、將鋰鋁矽微晶玻璃按照常規工藝進行精磨後，放入上述混合熔鹽中進行浸漬，在45(TC的溫度下浸漬90分鐘；要求混合熔鹽能完全埋沒鋰鋁矽微晶玻璃。浸漬過程結束後，將鋰鋁矽微晶玻璃取出進行水冷並清洗；然後再乾燥8小時。 採用上述方法處理後的鋰鋁矽微晶玻璃，強度由110 120MPa提高到350 430MPa，彈性模量由750 850MPa提高到1450 1860MPa，即該鋰鋁矽微晶玻璃的耐衝擊強度顯著提高。實施例2: —種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，依次進行以下步驟 1)、製備混合熔鹽將50重量份的硝酸鈉和50重量份的硫酸鈉混合後，形成混合熔鹽。2)、將鋰鋁矽微晶玻璃按照常規工藝進行精磨後，放入上述混合熔鹽中進行浸漬，在 750'C的溫度下浸漬15分鐘；要求混合熔鹽能完全埋沒鋰鋁矽微晶玻璃。浸漬過程結束後，將鋰鋁矽微晶玻璃取出進行水冷並清洗；然後再乾燥5小時。 採用上述方法處理後的鋰鋁矽微晶玻璃，強度由110 120MPa提高到350 430MPa， 彈性模量由750 850MPa提高到1450 1860MPa，即該鋰鋁矽微晶玻璃的耐衝擊強度顯 者提咼<=實施例3: —種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，依次進行以下步驟1) 、製備混合熔鹽將40重量份的硝酸鈉和60重量份的硫酸鈉混合後，形成混合熔鹽。2) 、將鋰鋁矽微晶玻璃按照常規工藝進行精磨後，放入上述混合熔鹽中進行浸漬，在600'C的溫度下浸漬60分鐘；要求混合熔鹽能完全埋沒鋰鋁矽微晶玻璃。浸漬過程結束後，將鋰鋁矽微晶玻璃取出進行水冷並清洗；然後再乾燥12小時。 採用上述方法處理後的鋰鋁矽微晶玻璃，強度由110 120MPa提高到350 430MPa，彈性模量由750 850MPa提高到1450 1860MPa，即該鋰鋁矽微晶玻璃的耐衝擊強度顯著提高。最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明 不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直 接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，其特徵是包括以下步驟1)、製備混合熔鹽該混合熔鹽由如下重量百分比的原料組成硝酸鈉25％～50％和硫酸鈉50％～75％；2)、將鋰鋁矽微晶玻璃進行精磨後，放入上述混合熔鹽中，在450～750℃的溫度下浸漬15～90分鐘；取出後水冷並清洗；然後再乾燥5～12小時。
全文摘要
本發明公開了一種鋰鋁矽微晶玻璃的表面強化方法，包括以下步驟1)製備混合熔鹽該混合熔鹽由如下重量百分比的原料組成硝酸鈉25％～50％和硫酸鈉50％～75％；2)將鋰鋁矽微晶玻璃進行精磨後，放入上述混合熔鹽中，在450～750℃的溫度下浸漬15～90分鐘；取出後水冷並清洗；然後再乾燥5～12小時。採用本發明的方法能顯著提高鋰鋁矽微晶玻璃的耐衝擊性能。
文檔編號C03C17/22GK101215105SQ20081005915
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月14日 優先權日2008年1月14日
發明者張玲潔, 明 曹, 輝 楊, 郭興忠 申請人:浙江大學