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化学钢化 化学钢化的分类： 化学钢化的基本原理是用改变玻璃表面的组成来提高玻璃的强度，目前有表面脱碱；涂复热膨胀系数小的玻璃，碱金属离子交换等方法；碱金属离子交换可分为；高温型离子交换和低温型离子交换两类； 离子交换化学钢化法； 把玻璃侵在高温熔融盐中，玻璃中的碱离子与熔盐中的碱离子因相互扩散而发生离子交换，因在交换层产生压应力而使强度增大。 高温型离子交换法； 在玻璃的软化点与转变点之间的温度区域内，把含Na2O或K2O的玻璃侵入锂的熔盐中，使玻璃中的Na+或与它们半径小的熔盐中的Li+相交换，然后冷却至室温，由于含Li+的表层与含Na+或K+内层膨胀系数不同，表面产生残余压力而强化，同时；玻璃中和含有AL203、TiO2等成分时，通过离子交换，能产生膨胀系数极低的p—锂霞石（LiO、AL2O3、2SiO2）结晶，冷却后的玻璃表面将产生很大的压力，可得到强度高达700MPa的玻璃，次法的实例如下；将Sio257%—60%、AL2o313．5%—23%、Na2o3．8%—11%、Li2o10%—13%（质量）玻璃在600—750℃下侵在Li+、Na+、Ag+的熔盐中，玻璃中的Na+被Ag+或Li+置换，产生双层交换层；外侧是p—锂霞石，内侧是偏硅酸锂结晶化玻璃层，能极大的增高强度。 低温型离子交换法 在不高于玻璃转变点的温度区域内，将玻璃侵在含有比玻璃中碱离子半径大的碱离子熔盐中。例如；用Li+置换Na+，或用Na+置换K+，然后冷却。由于碱离子的体积差造成表面压应力层，提高了玻璃的强度。虽然比高温型交换速度慢，但由于钢化中玻璃不变形而具有实用价值。 低温型离子交换法的工艺 工艺流程 低温型离子交换法的工艺如下； 原片检验—切裁—磨边—清洗干燥—低温预热—高温预热—离子交换—高温冷却—中温冷却—低温冷却—清洗干燥—检验—包装入库。 工艺参数 熔盐材料： KNO3（一般用化学纯）图M／al（M=Li，Na）对离子交换玻璃强度的影响 下图为各种玻璃的化学钢化（KNO3，400℃，16h）数据。 图为各种玻璃的化学钢化（KNO3，400℃，16h）数据。 质量组成（%） 灯泡 平板玻璃 硼硅酸盐玻璃 铅玻璃 硼硅酸盐玻璃 铅硅酸盐玻璃 SiO2 73 72．5 81 56 75 54．5 Na2O 16．5 15 4 4 15 16 K2O - - - - - 2 Al2O3 1 1 2 - - 19 B2O3 - - 12 10 10 2 Cao 5 9 - - - 2 Mg0 3．5 2．5 - - - - Pb0 - - 30 - - TiO2 - - - - 4．5 置换的K+（mg／mm3 0．5 0．15 0．04 0．2 0．16 0．5 未加伤强度（mpa） 69±28 49±21 29±8 12±3 34±13 87±2 加伤强度 17．5 8±3 10±1 6±1 1±68 68±5 从离子交换的实用观点来看，能够在较短的时间内获得满足强度要求的离子交换层厚度是非常重要的，一般使用交换速度快、应力松弛小的玻璃组成。各种成分在离子交换中的作用如下： （ａ）Si0 （ｂ）SiO2 （ｃ）SiO2—AI2O3-RO-(Mg0、Ca0、Sr0、Zn0、Ba0、Pb0)-R20 （ｄ）SiO2- AI2O3-B203-R0- R20 （ｅ）SiO2- AI2O3-R0- R02（Zr02、Ti02、Ce02 ）-R20 在（b）～（e）系统的成分中，SiO2含量在50%以下时，玻璃的化学稳定性差；含量在65%以上时，生产玻璃时原料难以溶化。SiO2以60%～65%为宜。 AI2O3在离子交换中起加速作用，其原因在于AI2O3取代 SiO2后，体积增大，也有利于吸收大体积的K+离子，促进离子交换。AI2O3的合适用量为1%～17%。含量小于1%时，玻璃的化学稳定性差，含量大于17%时，生产玻璃时原料难溶。 若增加R0减少 SiO2，对离子交换有不良影响。这是由于R+与非桥氧相互作用较与桥氧离子作用更为强烈；用少量R0取代SiO2，将导致扩散程度降低。直径愈小的R2+离子对氧的极化愈激烈；其结合也较牢固，使R+—0—R2+中的R+—0键反而变弱，所以碱离子在含小直径R2+的玻璃中，其扩散系数比 在含大直径R2+玻璃中有所增加。用R2+取代SiO2还会堵塞碱离子通道。所以玻璃中含小离子的二价金属氧化物较含大离子二价金属氧化物对碱离子的扩散影响要小。Zn0、 Mg0、比Ca0、Sr0、Ba0、为好。Zn0、加入以后，玻璃增强效果好，而且可改善作用性能，并可防止