玻璃多种钢化方法及优缺点分析

1:化学钢化法通过化学方法改变玻璃表面组分，增加表面层压应力，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化方法称为化学钢化法。由于它是通过离子交换使玻璃增强，所以又称为离子交换增强法。根据交换离子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点度的离子交换法(简称低温法)和高于转变点温度的离子交换法(简称高温法)。化学增强法的原理是：根据离子扩散的机理来改变玻璃的表面组成，在一定的温度下把玻璃浸入到高温熔盐中，玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交换，产生挤塞现象，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。根据玻璃的网络结构学说，玻璃态的物质由无序的三维空间网络所构成，此网络是由含氧的离子多面体构成的，其中心被sAl或P离子所占据。这些离子同氧离子一起构成网络，网络中填充碱金属离子(；nNa，K)和碱土金属离子。其中碱金属离子较活泼，很易从玻璃内部析出，化学钢化法就是基于离子自然扩散和相互扩散，以改变玻璃表面层的成分，从而形成表面压应力层的。但离子交换法所产生的表面压应力层比较薄，对表面微缺点十分敏感，很小的表面划伤，就足以使玻璃强度降低。优缺点：化学增强玻璃强度与物理增强玻璃接近，热稳定性好，透光性好，表面强度高，处理温度低，产品不变形，且其产品不受厚度和几何形状的限制，使用设备简单，产品容易实现。但与物理钢化玻璃相比，化学钢化玻璃生产周期较长，碎片与普通玻璃相仿。适用范围：化学钢化玻璃广泛应用于不同厚度的平板玻璃，薄壁玻璃和瓶罐异形玻璃产品，还可用于防火玻璃。2:物理钢化法物理钢化的原理就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却，使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢，还来不及收缩，故形成张应力，使玻璃获得较高的强度。一般来说冷却强度越高，则玻璃强度越大。物理钢化方法很多，按冷却介质来分，可分为：气体介质钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法、雾钢化法等。2．1气体介质钢化法气体介质钢化法，即风冷钢化法。包括水平气垫钢化、水平辊道钢化、垂直钢化等方法。所谓风冷钢化法就是将玻璃加热至接近玻璃的软化温度(650～700。C)，然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的生产方法。加热玻璃的淬冷是用物理钢化法生产钢化玻璃的一个重要环节，对玻璃淬冷的基本要求是快速且均匀地冷却，从而获得均匀分布的应力，为得到均匀的冷却玻璃，就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生的碎玻璃并应尽量降低其噪音。优缺点：风冷钢化的优点是成本较低，产量非常大，具有较高的机械强度、耐热冲击性(非常大安全工作温度可达287．78。c)和较高的耐热梯度(能经受204．44。C)，而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外，在破碎时能形成小碎片，可减轻对人体的伤害。但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求(国产设备所钢化的玻璃较小厚度一般在3mm以上)，而且冷却速度较慢，能耗高，耗电量大，对于薄玻璃，钢化过程中还存在玻璃变形的问题，无法在光学质量要求较高的领域内应用。适用范围：目前空气钢化技术应用广泛，空气钢化的玻璃多用在汽车、舰船、建筑物上。