本文關(guān)鍵詞：離子交換對(duì)薄玻璃性能和結(jié)構(gòu)的影響研究

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【摘要】：化學(xué)鋼化是提高玻璃機(jī)械強(qiáng)度、改善玻璃耐磨性能的重要方法,可有效增強(qiáng)薄玻璃和各種異型玻璃制品。為研究適合薄玻璃化學(xué)鋼化的工藝條件,本論文采用低溫型離子交換法對(duì)普通鈉鈣硅浮法薄玻璃其進(jìn)行了化學(xué)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)。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(shù)觀察了玻璃樣品表面化學(xué)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(diǎn),并測(cè)試了鋼化前后玻璃的維氏硬度。主要探討了離子交換過(guò)程中,時(shí)間、溫度、添加劑等因素對(duì)鋼化玻璃的機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明:利用純硝酸鉀做鋼化劑,在450℃下離子交換反應(yīng)12h,玻璃維氏硬度達(dá)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(dá)到697.59kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達(dá)到32μm。加入3wt%的醋酸鉀,鋼化后玻璃維氏硬度達(dá)到694.87kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達(dá)到31μm;加入5wt%的碳酸氫鉀,維氏硬度達(dá)到680.32kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達(dá)到28μm。分別加入3wt%的硝酸銣、碳酸銣,鋼化后玻璃維氏硬度達(dá)到712.83kg·mm~(-2)和727.90kg·mm~(-2),鉀離子交換層深度達(dá)到35μm和38μm。經(jīng)過(guò)離子交換反應(yīng),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(guò)程中,升高溫度、延長(zhǎng)時(shí)間,均有利于促進(jìn)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(jìn)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(shí)間、溫度及鋼化劑組成均有密切關(guān)系,提高溫度、延長(zhǎng)時(shí)間,能增加離子交換層深度,但對(duì)玻璃硬度增加有限;離子交換反應(yīng)隨時(shí)間延長(zhǎng)速率減慢。研究結(jié)果對(duì)于改進(jìn)薄玻璃化學(xué)鋼化工藝具有參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：玻璃材料 化學(xué)鋼化 離子交換 維氏硬度
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(yīng)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(xué)鋼化13-15
• 1.2.3 其他鋼化方法15-16
• 1.3 化學(xué)鋼化法研究進(jìn)展16-22
• 1.3.1 化學(xué)鋼化基礎(chǔ)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?jī)?nèi)容22-23
• 1.5 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)23-24
• 2 實(shí)驗(yàn)及方法24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑24
• 2.3 主要設(shè)備24-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)流程及工藝過(guò)程25-26
• 2.4.1 玻璃化學(xué)鋼化流程25
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程25-26
• 2.5 分析測(cè)試26-28
• 3 工藝條件對(duì)玻璃鋼化效果的影響28-38
• 3.1 溫度對(duì)玻璃鋼化效果的影響28-33
• 3.1.1 溫度對(duì)玻璃表面成分的影響28-30
• 3.1.2 溫度對(duì)玻璃交換層深度的影響30-32
• 3.1.3 溫度對(duì)玻璃維氏硬度的影響32-33
• 3.2 時(shí)間對(duì)玻璃鋼化效果的影響33-36
• 3.2.1 時(shí)間對(duì)玻璃表面成分的影響33-34
• 3.2.2 時(shí)間對(duì)玻璃交換層深度的影響34-35
• 3.2.3 時(shí)間對(duì)玻璃維氏硬度的影響35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-38
• 4 氟化鉀對(duì)玻璃鋼化效果的影響38-46
• 4.1 氟化鉀對(duì)玻璃表面成分的影響38-42
• 4.2 氟化鉀對(duì)玻璃交換層深度的影響42-44
• 4.3 氟化鉀對(duì)玻璃維氏硬度的影響44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 5 堿性助劑對(duì)玻璃鋼化效果的影響46-59
• 5.1 堿性助劑對(duì)玻璃表面成分的影響47-51
• 5.2 堿性助劑對(duì)玻璃交換層深度的影響51-53
• 5.3 堿性助劑對(duì)玻璃表面形貌的影響53-55
• 5.4 堿性助劑對(duì)玻璃維氏硬度的影響55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 6 銣鹽對(duì)玻璃鋼化效果的影響59-73
• 6.1 銣鹽對(duì)玻璃表面成分的影響60-65
• 6.2 銣鹽對(duì)玻璃交換層深度的影響65-67
• 6.3 銣鹽對(duì)玻璃表面形貌的影響67-69
• 6.4 銣鹽對(duì)玻璃維氏硬度的影響69-72
• 6.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論與建議73-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

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本文編號(hào)：1062046