技术领域
[0001] 本公开涉及材料领域，尤其涉及一种强化玻璃以及制备强化玻璃的方法。
相关背景技术
[0002] 强化玻璃(或成为钢化玻璃)由于具有好的表面硬度以及机械强度，被广泛应用于手机等电子产品的玻璃盖板。近年来，随着化学强化工艺的发展，强化微晶玻璃也被应用于电子产品的玻璃盖板。微晶玻璃是含有结晶相以及玻璃相的玻璃制品，一般的微晶玻璃体
系包括锂铝硅体系等。通过化学强化过程可使得微晶玻璃和化学强化炉水之间发生离子交
换，以提升微晶玻璃的机械性能。但该化学强化过程，特别是针对微晶玻璃的化学强化过程需要控制炉水中各类离子的浓度，以保证化学强化的质量。
[0003] 因此，目前的强化玻璃以及制备强化玻璃的方法仍有待改进。
具体实施方式
[0030] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例，不同的实施例在不冲突的情况下可以任意结合。因此，附图和描述被认为本质上是示例性
的而非限制性的。
[0031] 在本公开的第一方面，本公开提出了一种制备强化玻璃的方法。该方法包括：将待强化玻璃置于炉水中以进行强化处理的操作，炉水中放置有添加剂。该添加剂包括活性组分，活性组分中的第二离子用于和炉水中的第一离子发生置换反应，且活性组分为中性的。
[0032] 本公开的技术方案，活性组分中的第二离子与炉水中的第一离子发生置换反应，可以控制炉水中第一离子的含量，并且，由于活性组分为中性的，所以活性组分不会对炉水的pH值产生太大影响，这也就不会导致玻璃表面产生发白脏污，并保持了炉水pH值稳定，因此可延长炉水寿命，并且避免了炉水pH值升高导致的玻璃表面发白脏污现象，提高了制备
的强化玻璃的质量。
[0033] 在一个实施例中，待强化玻璃的类型不受特别限制，例如可以包括微晶玻璃。微晶玻璃是一种含有玻璃相以及微晶相的玻璃，包括锂铝硅体系、镁铝硅体系以及氟体系等系列。在一个实施例中，待强化玻璃可以为锂铝硅体系微晶玻璃。微晶玻璃中由于具有结晶
相，且晶粒尺寸可以控制在一个较小的范围内，因此析晶产生的晶相和周围玻璃相物质的
化学组成更为相近，折射率差异小，可以形成成片连续编号，因此在可见光范围内具有较高的光透过率，适于作为手机、平板电脑等电子设备的显示屏盖板玻璃使用。并且，由于微晶玻璃中含有较大量的晶相物质，因此机械强度也有所提升，可满足手机等电子设备的屏幕
盖板玻璃对耐划伤、耐刮擦的要求。为了进一步提高微晶玻璃的抗跌落等性能，可对微晶玻璃进行化学强化处理，以在玻璃表面引入应力层。化学强化处理是获得强化(或称为钢化)
玻璃的常用方法，通过将待强化玻璃进入具有特定化学组分的炉水中，以使得玻璃和炉水
之间发生离子交换。炉水中含有碱金属阳离子，炉水中的碱金属阳离子和玻璃表面的碱金
属阳离子发生置换，且由于炉水中的碱金属阳离子半径尺寸较大，因此置换后进入玻璃表
面的碱金属阳离子尺寸大于置换前的碱金属阳离子，造成在玻璃表面产挤塞效应，进而在
玻璃表面形成具有一定深度的应力层。该应力层可以在一定程度上起到提高表面硬度，防
止微小裂纹扩散，抵消外部冲击等作用。
[0034] 为了方便理解，下面首先对该方法能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：
[0035] 制备强化玻璃的方法包括对待强化玻璃进行化学强化，即将待强化玻璃置于含有特定组分的炉水中，进行离子交换。玻璃结构中的阳离子和炉水中离子半径更大的离子发
生交换，从而使得玻璃表面形成具有一定厚度的应力层，以获得更大的应力值，提升玻璃强度。因此，在化学强化的过程中，炉水中会接收自玻璃表面置换出的第一离子，且随着强化处理的持续进行，第一离子的浓度也会持续增加。在一些情况下，特别是在对微晶玻璃进行强化处理时，第一离子的浓度过高或者过低都会影响制备的强化玻璃的性能。因此，需要对炉水中第一离子的浓度进行控制。虽然相关技术中采用了一些添加剂来抑制第一离子浓度
的增加，但上述添加剂常常导致炉水pH值的改变，进而对强化效果造成不利影响，导致炉水的寿命降低。本公开通过采用含有中性的活性组分的添加剂，可在实现第一离子浓度控制
的前提下，维持炉水pH值稳定，从而可以延长炉水寿命，并提高强化质量。
[0036] 本公开中，添加剂以及待强化玻璃加入炉水中的先后顺序不受特别限制，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。例如，可对炉水中第一离子的浓度进行监测，并在已处理一定量的待强化玻璃，且炉水中第一离子的浓度上升至强化处理所要求的第一离子浓度
的上限阈值之前，加入添加剂对第一离子进行置换。添加剂可以随着下一批次的待强化玻
璃一同加入，或者，可预先在炉水中加入添加剂，随后加入待强化玻璃。又或者，可以先在炉水中加入待强化玻璃，然后加入添加剂。加入炉水中的添加剂可以设置在待强化玻璃的附
近，以提高置换第一离子的效果。
[0037] 在一个实施例中，可以在待强化处理结束后，将下一待处理玻璃置于炉水中并更换添加剂。如前所述，添加剂中的第二离子和炉水中的第一离子可发生置换，从而起到稳定炉水中第一离子浓度的作用。因此可以理解的是，上述置换反应是在添加剂置于炉水中之
后即开始进行的。由于进行强化处理的炉水在实际过程中多为循环利用的，因此当进行了
一定量的待强化处理玻璃的处理之后，炉水中已经具有一定浓度的、自待强化玻璃中置换
出的第一离子。因此，在一批次的待强化玻璃处理结束后，如不将添加剂取出进行更换而继续进行下一批次待强化处理玻璃的处理，则可能导致添加剂中活性组分内的第二离子消
耗，导致其控制炉水内第一离子含量的能力下降。因此，可以在开始向炉水内投入添加剂之后，每次进行新的待强化玻璃的处理时，同步更换新的添加剂。
[0038] 在一个实施例中，可以将添加剂和待强化玻璃同步置于炉水中。例如，可以在用于放置待强化玻璃的提篮内设置用于容纳片剂的添加剂的置物槽，以方便添加剂的投放和更换。在一实施例中，添加剂可以是和待强化玻璃同步进出炉水的。也即是说，可以在投放待强化玻璃的过程中投放添加剂，在强化处理完成后，将添加剂和强化后的玻璃均自炉水中
取出。添加剂中的活性组分中的第二离子用于和炉水中的第一离子发生置换反应，因此随
着添加剂在炉水中浸入时间的延长，添加剂中的第二离子含量也降低。令添加剂和待强化
玻璃同步进出炉水，可保持添加剂置换炉水中第一离子的能力。
[0039] 在一个实施例中，添加剂为固态。更具体地，添加剂可以为固态片剂。由此，可简便地进行添加剂的投放和更换。例如，可简便地在前述的提篮等用于容纳待强化玻璃的部件内对称地设置多个置物槽，以用于容纳片剂的添加剂。在一个实施例中，可以在提篮的四角以及中央设置置物槽，并投放添加剂片剂。置物槽和待强化玻璃之间可保持一定距离。
[0040] 在一个实施例中，第一离子包括锂离子，第二离子包括钠离子。也即是说，添加剂中含有Na元素，并在强化的过程中和炉水中的锂离子发生置换反应，吸收炉水中的锂离子，并释放钠离子进入炉水中。
[0041] 锂离子浓度对玻璃强化，特别是微晶玻璃的强化效果具有重要影响。炉水中锂离子浓度过高时，强化后玻璃的抗挤压强度将会降低，而炉水中锂离子浓度过低，则容易导致强化后的玻璃在高温、高湿环境(例如，温度85℃及以上，湿度85°及以上)中出现整面发白的现象。因此采用活性组分对锂离子的浓度进行调控，可提升玻璃强化的效果。而炉水中主要的强化盐即含有钠离子，因此活性组分置换出的第二离子为钠离子，对炉水性能几乎无
影响。
[0042] 在该方法中，可以通过调控加入的活性组分的量，使得强化过程中炉水的锂离子浓度控制10‑20ppm。由此，可避免由于锂离子浓度过高或者过低导致的不利影响。例如，加入至炉水中的活性组分和待强化玻璃的质量比可以为((1‑3)：(2‑25)。例如，每次进行强化处理时，可按照10‑50g待强化玻璃投入5‑15g活性组分的比例，将待强化玻璃和添加剂浸入炉水中。例如，加入至炉水中的活性组分和待强化玻璃的质量比可以为2:5。在一个实施例中，添加剂加入的量可为8‑16g/片(每片玻璃加入8‑12g添加剂)。以添加剂中的活性组分计，加入至炉水中的活性组分和玻璃的比例可以为8‑10g/片。
[0043] 在一个实施例中，添加剂可以包括氧化物、碱金属硅酸盐、碱金属磷酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属氯化物、碱金属碳酸氢盐以及碱金属氢氧化物中的一种或多种。在一个实施例中，为了更好地形成固态、便于更换操作的添加剂，该添加剂可以含有上述物质中的一种或多种，以形成活性组分的载体，或是辅助进行锂离子的置换、吸收。例如，前述的氧化物可以包括氧化硅、氧化铝、碱金属氧化物中的至少之一。其中，氧化硅、氧化铝、可用于形成载体，便于该添加剂的成型和制备。碱金属氧化物、碱金属硅酸盐、碱金属磷酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属氯化物、碱金属碳酸氢盐以及碱金属氢氧化物可用于辅助第一离子的吸收或是置换。在一些实施例中，上述添加剂可以选择不含有硼以及磷元素的、在高温下具有一定稳定性的化合物。更具体地，添加剂中可以包括氧化钠、氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硅酸钠、硅酸钾、磷酸三钠、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种。
[0044] 在一个实施例中，该添加剂可以包括载体，具体可选用氧化硅、氧化铝等材料形成载体，并可在载体上设置多个用于容纳活性组分的孔穴，以起到充分接触的作用，并可防止反应后的活性组分掉落炉水中，引起炉水透明度的降低。填充在载体中的活性组分可包括选自上述化合物中的一种或多种。
[0045] 在一个实施例中，为了更好地控制炉水中锂离子的浓度，添加剂中活性组分的含量可不低于60％。为了更好地保持炉水的透明度，可选择不溶于炉水的物质为活性组分。此处需要特别说明的是，活性组分不溶于炉水表示活性组分在炉水中的溶解度较低，以至于
在进行强化处理的过程中，活性组分不会由于溶解而掉落至炉水中。例如，在强化处理的条件下，活性组分在每100g炉水中溶解的量可低于0.01g。
[0046] 在一个实施例中，活性组分可以包括硫酸钠。发明人发现，硫酸钠作为一种强酸强碱盐，自身的pH值呈中性。在强化处理的炉水中，硫酸钠可保持固态形态，并和炉水发生以下反应：
[0047] 2Na++SO42‑+2Li+＝Li2SO4+2Na+
[0048] 由此可见，活性组分为硫酸钠时，活性组分自身以及和炉水中的第一离子置换之后的产物均为中性物质，因此上述过程不会影响炉水的pH值。由此，可避免由于炉水pH值升高或是降低而导致的炉水寿命缩短，影响强化玻璃质量。
[0049] 需要特别说明的是，在本公开中，术语“中性”应作广义理解。例如，可表示该物质的pH值为7左右，如pH值为7±0.5。
[0050] 在一个实施例中，添加剂可以为硫酸钠片剂。参考图1，添加剂在炉水中可发生置换反应，形成硫酸锂以控制炉水中的锂离子浓度。当强化处理完成后，置换有锂离子的添加剂片剂可随强化玻璃自炉水中取出，在进行下一批待强化玻璃的处理时，更换新的硫酸钠
片剂作为添加剂。硫酸钠片剂不仅具有中性的pH值，且构成的添加剂在炉水中可呈固态，从而可以较好地通过置换反应降低炉水中的锂离子浓度，并简单的通过取出的方式自炉水中
去除并进行更换。由此，一方面可以避免粉末状的添加剂添加至炉水中之后占用炉水的体
积，另一方面也可防止粉末混入炉水中，造成炉水发生浑浊。
[0051] 在一个实施例中，炉水的组成不受特别限制，本领域技术人员可以根据待强化玻璃的具体类型进行选择和调整。在一个实施例中，炉水中含有的主体盐可以包括硝酸钠和
硝酸钾，硝酸钾的含量高于硝酸钠的含量。例如，可含有30重量份的硝酸铵，和70重量份的硝酸钾。
[0052] 在一个实施例中，强化处理的具体操作不受特别限制，本领域技术人员可根据待强化玻璃的具体情况进行调整。在一个实施例中，强化处理时炉水的温度可以为450‑470
℃，强化处理的时间为6‑8小时。在强化处理过程中，对炉水的pH值进行监测，并令炉水的pH值保持在6～9.8。
[0053] 在一个实施例中，上述强化处理可以包括预热、钢化和冷却的步骤。首先，可对炉水以及浸入其中的待强化玻璃进行预热，在40‑60min的时间内令炉水的温度上升至280‑320摄氏度。随后可令炉水上升至前述的强化处理温度，以进行强化处理。在强化处理过程中，可对炉水中的锂离子浓度、pH值等参数进行实时监控，一方面可判断强化处理进行的进程，另一方面也有利于控制炉水的质量，在发现某一参数(如锂离子浓度、pH值)达到炉水质量要求的上限之前对炉水进行相应处理，以避免影响获得的强化玻璃的质量。在离子交换
结束后，可对炉水以及浸入炉水中的物料进行缓冷处理，并在温度降低至一定数值之后将
完成强化的玻璃和添加剂自炉水中取出。缓冷处理的冷却时间可以为20‑30分钟，在炉水冷却至100℃左右，如110℃时出炉。
[0054] 作为本公开实施例的第二方面，本公开实施例提供一种强化玻璃。强化玻璃是利用前述的方法制备的。由此，该强化玻璃至少具有前述方法获取的强化玻璃的优点，在此不再赘述。总的来说，该强化玻璃具有机械性能可靠，高温、高湿环境下不易发白，玻璃透光度好，表面无发白脏污等。
[0055] 下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。
[0056] 实施例1
[0057] 采用硫酸钠片剂为添加剂，强化处理时炉水温度为450‑470℃，钢化时间为6‑8小时。炉水含有30％硝酸钠+70％硝酸钾，随炉添加10±2g/片的硫酸钠。
[0058] 微晶玻璃进炉钢化前同步准备相应质量的硫酸钠片体，用316L不锈钢治具进行装载，微晶玻璃与硫酸钠放置在同一个吊篮治具中，放置在吊篮的四角以及中央位置，每一个装载硫酸钠片体的治具装载不超过2Kg。将吊篮移动至钢化炉内进行强化，强化处理完成后硫酸钠片体随炉带出，使用过的硫酸钠片体物质进行报废处理。
[0059] 对比例1
[0060] 采用含有硅酸钠的离子筛功能陶瓷为添加剂，其余操作同实施例1。
[0061] 对实施例1以及对比例1进行强化处理的炉水的pH值进行监测，测试结果参见图2：炉水的pH标准值需控制在不高于9.8，否则容易导致强化玻璃表面出现白色脏污。采用本公开的添加剂的实施例1在处理200k(20万片)玻璃之后，pH值仍能够稳定在7.2，而采用对比
例1的添加剂的方法，在处理50k(5万)片玻璃之后，炉水的pH值就达到了上限值。
[0062] 在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本公开的限制。
[0063] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0064] 在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0065] 在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0066] 上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
[0067] 以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为
准。
