化學鋼化過程中玻璃結(jié)構(gòu)變化的研究

【中玻網(wǎng)】近年來，隨著平板顯示技術(shù)的發(fā)展，超薄電子玻璃得到了快速發(fā)展。化學鋼化因能顯著提高玻璃的強度，改善其力學性能，因此在超薄電子玻璃應用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，關(guān)于玻璃化學鋼化的研究雖然很多，但是主要集中在化學鋼化玻璃強度影響因素的研究，熔鹽配方對玻璃鋼化性能的研究，而對玻璃結(jié)構(gòu)在化學鋼化過程中變化的研究相對較少。因此，本文通過對超薄玻璃化學鋼化前后成分的變化，探討玻璃在化學鋼化過程中的結(jié)構(gòu)變化，研究玻璃化學鋼化的機理。

　　實驗過程：將兩種0.7 mm玻璃原片切割成小片，并進行邊部磨邊處理，磨邊后尺寸為5.5寸（76.6 mm×156.6 mm）。清洗干燥后在化學鋼化爐進行離子交換，交換時間分別為3 h、4 h，處理溫度為420℃。鋼化完成后在退火爐中正常緩冷至室溫，然后清洗干燥。將鋼化3 h后和鋼化4 h后的兩種玻璃原片分別進行成分檢驗，每種規(guī)格檢驗10片后，取平均值。圖1到圖6為化學鋼化前后玻璃成分的變化趨勢圖。

　　圖1化學鋼化前后Na2O含量變化

　　圖2化學鋼化前后K2O含量變化

　　圖3化學鋼化前后CaO含量變化

　　圖4化學鋼化前后Al2O3含量變化

　　圖5化學鋼化前后SiO2含量變化

　　圖6化學鋼化前后MgO含量變化

　　通過對趨勢圖進行觀察，可以得出以下規(guī)律：（1）化學鋼化過程中主要的離子交換過程發(fā)生在Na+和K+之間；（2）Ca2+同樣參與了離子交換，但其影響相對較弱；（3）Na+含量高的玻璃，離子交換速度相對較高；（4）玻璃空氣面錫面Na+含量差異，隨著化學鋼化時間的增加，逐漸減小，終達到動態(tài)平衡狀態(tài)；（5）在堿金屬離子和堿土金屬離子較多，Al2O3等中間體含量較少的玻璃體系中，Mg2+能夠以[MgO4]四面體進入中玻網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；（6）化學鋼化過程中，不僅存在著離子交換，還存在玻璃表面析堿的過程，使得玻璃的非橋氧減少，中玻網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)連接更加緊密，玻璃的機械強度得到提高；（7）隨著化學鋼化時間的增加，構(gòu)成中玻網(wǎng)絡骨架結(jié)構(gòu)成分的含量占比略微上升。