本文關鍵詞：離子交換對薄玻璃性能和結構的影響研究

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【摘要】：化學鋼化是提高玻璃機械強度、改善玻璃耐磨性能的重要方法,可有效增強薄玻璃和各種異型玻璃制品。為研究適合薄玻璃化學鋼化的工藝條件,本論文采用低溫型離子交換法對普通鈉鈣硅浮法薄玻璃其進行了化學增強實驗。利用X射線熒光光譜儀(XRF)、X射線能譜儀(EDS)、原子力顯微鏡(AFM)等技術觀察了玻璃樣品表面化學成分、玻璃橫截面處的離子交換深度和玻璃表面的微區(qū)形貌特點,并測試了鋼化前后玻璃的維氏硬度。主要探討了離子交換過程中,時間、溫度、添加劑等因素對鋼化玻璃的機械性能的影響。結果表明:利用純硝酸鉀做鋼化劑,在450℃下離子交換反應12h,玻璃維氏硬度達到669.54kg·mm~(-2),比玻璃原片增加了19%。在硝酸鉀鋼化劑中添加合適的助劑,能夠提高鋼化硬度,改善鋼化效果。硝酸鉀熔鹽中加入2wt%的氟化鉀,維氏硬度達到697.59kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達到32μm。加入3wt%的醋酸鉀,鋼化后玻璃維氏硬度達到694.87kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達到31μm;加入5wt%的碳酸氫鉀,維氏硬度達到680.32kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達到28μm。分別加入3wt%的硝酸銣、碳酸銣,鋼化后玻璃維氏硬度達到712.83kg·mm~(-2)和727.90kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達到35μm和38μm。經過離子交換反應,玻璃整體保持透明,表面及微區(qū)都沒有發(fā)生腐蝕。在離子交換過程中,升高溫度、延長時間,均有利于促進鋼化劑中的鉀離子與玻璃表面層的鈉離子之間的交換,能增加交換層的深度。鉀離子交換進入玻璃,從玻璃表面到基體呈梯度分布;交換層深度與交換時間、溫度及鋼化劑組成均有密切關系,提高溫度、延長時間,能增加離子交換層深度,但對玻璃硬度增加有限;離子交換反應隨時間延長速率減慢。研究結果對于改進薄玻璃化學鋼化工藝具有參考價值。
【關鍵詞】：玻璃材料 化學鋼化 離子交換 維氏硬度
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ171.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 薄玻璃的種類及應用9-11
• 1.2 玻璃的鋼化方法11-16
• 1.2.1 物理鋼化11-13
• 1.2.2 化學鋼化13-15
• 1.2.3 其他鋼化方法15-16
• 1.3 化學鋼化法研究進展16-22
• 1.3.1 化學鋼化基礎研究16-17
• 1.3.2 加速離子交換的方法17-22
• 1.4 本論文研究內容22-23
• 1.5 論文的主要創(chuàng)新點23-24
• 2 實驗及方法24-28
• 2.1 實驗原料24
• 2.2 實驗試劑24
• 2.3 主要設備24-25
• 2.4 實驗流程及工藝過程25-26
• 2.4.1 玻璃化學鋼化流程25
• 2.4.2 實驗過程25-26
• 2.5 分析測試26-28
• 3 工藝條件對玻璃鋼化效果的影響28-38
• 3.1 溫度對玻璃鋼化效果的影響28-33
• 3.1.1 溫度對玻璃表面成分的影響28-30
• 3.1.2 溫度對玻璃交換層深度的影響30-32
• 3.1.3 溫度對玻璃維氏硬度的影響32-33
• 3.2 時間對玻璃鋼化效果的影響33-36
• 3.2.1 時間對玻璃表面成分的影響33-34
• 3.2.2 時間對玻璃交換層深度的影響34-35
• 3.2.3 時間對玻璃維氏硬度的影響35-36
• 3.3 本章小結36-38
• 4 氟化鉀對玻璃鋼化效果的影響38-46
• 4.1 氟化鉀對玻璃表面成分的影響38-42
• 4.2 氟化鉀對玻璃交換層深度的影響42-44
• 4.3 氟化鉀對玻璃維氏硬度的影響44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 5 堿性助劑對玻璃鋼化效果的影響46-59
• 5.1 堿性助劑對玻璃表面成分的影響47-51
• 5.2 堿性助劑對玻璃交換層深度的影響51-53
• 5.3 堿性助劑對玻璃表面形貌的影響53-55
• 5.4 堿性助劑對玻璃維氏硬度的影響55-57
• 5.5 本章小結57-59
• 6 銣鹽對玻璃鋼化效果的影響59-73
• 6.1 銣鹽對玻璃表面成分的影響60-65
• 6.2 銣鹽對玻璃交換層深度的影響65-67
• 6.3 銣鹽對玻璃表面形貌的影響67-69
• 6.4 銣鹽對玻璃維氏硬度的影響69-72
• 6.5 本章小結72-73
• 結論與建議73-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文81

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本文編號：1062046