引言 .............................................................................................................................................. 3
超薄玻璃原片的制备方法 ........................................................................................................... 4
．1  浮法 ............................................................................................................................... 4
．2  溢流下拉法 ................................................................................................................... 4
．3  垂直引上法 ................................................................................................................... 4
超薄玻璃原片的钢化 ................................................................................................................. 4
．1  物理钢化 (PhysicalStrengthening) ....................................................................... 5
．2  化学钢化 (ChemicalStrengthening) ....................................................................... 5
．2．1 离子 交换 的温 度 和时 间 ......................................................................... 5
．2．2 添加 剂 ............................................................................................................. 6
．2．3 玻璃 表 面损伤 ............................................................................................... 6
．3 层压法 (Laminating) ................................................................................................... 6
最新发展现状一柔性玻璃 ........................................................................................................... 7
结 语............................................................................................................................................. 7
....................................................................................................................................... 8

  要：

溢流下拉法和垂直引上法等，本文分别介绍了各
特点和发展现状。化学钢化能显著提高超薄玻璃的力学性
,因此开展超薄玻璃化学钢化的研究具有重要的理论和实际意义。最后详细阐
  。

引言

当今世界玻璃制造商们在开发玻璃新技术方面,均向节能、环保、信息、生
[1]。随着世界高科技产业的不断发展,国际市场对超薄玻璃的需求正
,尤其是平板显示器和手机用超薄玻璃基板。Display Search公司预测,未
20%的速度增长。平板
,这使得超薄玻璃成为不可缺少的基片材
所谓超薄玻璃是相对普通平板玻璃厚度而言的,一般厚度在3 mm以下为薄玻
,而厚度在1. 5 mm以下称之为超薄玻璃。厚度小于 0．5mm 的超薄玻璃具有
 ；而厚度小于 0．1mm的超薄玻璃具有可弯曲性能 ，又可称为柔
 。
,那就是力学强度的降低。在降低重量、
,杂质、缺陷以及任何降低玻璃强度的负面因素都会被放大。比
:一个小小的裂纹或缺陷对于普通厚度的玻璃来说只是表面上一个微不足道的
,但相对于超薄玻璃来说,同样大小的裂纹却可能已经深入玻璃内部,对其强
这直接造成了超薄玻璃在抗折强度、表面硬度等力学性
,这给超薄玻璃的实际应用带来了巨大的阻
 
60年代Kistler开始,通过不懈的研究人们发现通过化学钢化(即离
)的方法,超薄玻璃的力学性能可以得到质的提高。经过化学钢化后的超薄
: (1)电子信息产业平板显示器用基板玻璃;(2)钟表蒙面玻璃、仪器及汽车仪
; (3)太阳能发电用基板玻璃、
; (4)复印机、传真机及各类编码器用玻璃; (5)显微镜、
; (6)工业材料配合料用鳞片玻璃等六大工业领域具有非凡的经济、科研
本文综述了超薄玻璃化学钢化的原理、影响因素、研究进展以及一系列可
 
超薄玻璃原片的制备方法
 、溢流下拉法 、垂直引上法和铂金炉下
 。浮法 、溢流法和垂直引上法是目前生产超薄玻璃的主要方法 ，可以
 0．3～2mm厚度的超薄玻璃。
．1  浮法
但是超
 。要获得超薄玻璃，需要根据玻
 、黏度和重力等参数 ，增加拉边机数量 、设置牵引机，通过
牵引机的工艺参数，借助于拉边机和牵引机对玻璃液施加的作
 ，来克服玻璃液重力和表面张力的作用 ，制备超薄浮法玻璃 [2~3]。2014
 0．33mm的超薄玻璃，中国蚌埠玻璃工业设计
 出厚度为 0．3mm 的超薄玻璃 ，解决了制约 0．3Flim超薄玻璃产
 、板面翘曲等关键技术难题 ，实现了连续稳定生产。
．2  溢流下拉法
 的方法。此方法一般可拉
 0．5～1．0mm 的超薄玻璃。该工艺最大的优点是适用于多种玻璃组分 ，
 良好表面质量[4]。但是产量小、板宽窄 ，受溢流槽的尺寸所 限 ，
 
．3  垂直引上法
 、工艺制度稳定及配有专用拉薄引上机的前提下，可采用垂直
 2．0mm以下的薄玻璃 ，广泛用于高档制镜、医用 、仪
 (HORN)公司用此方法成功拉制出
．5～2．0mm 的薄玻璃 。垂直引上法生产的薄玻璃品种多，占地面积小 ，
 比较差 ，波筋、线道等缺陷很难避免，因此
 
超薄玻璃原片的钢化
 、光学性能、耐热稳定性等特性 ，广泛使
 。但是也存在着机械强度低 、易碎等缺 陷 ，这在很大程 度
 展 [5]。超薄玻璃之所以机械强度低 ，原因在于超薄玻璃
 面和 内部 存在 大量微 裂纹 ，在外 力 与环境 介质 的作 用下极 易 发
 裂纹扩 展 ，从 而 使玻璃 遭 到破坏。为了克服这个弱点 ，可对玻璃进行
 ，就是利用在玻璃的表面形 成压 应
 层 ，内部产 生 张应力 ，即玻 璃产 生 了一种 均匀 而规 律 分 布 的 内
 力 ，从 而 提高 玻 璃 的抗 冲击 强度和稳定性。目前 ，超薄玻璃的钢化
 [6]。
．1  物理钢化 (PhysicalStrengthening)
加热到玻璃的转变温度与
(对于普通的钠钙玻璃来说 ，约为 65O～
℃)，在冷却介质中迅速冷却 ，由于玻璃表面比玻璃内部冷却的快，玻璃表
急剧收缩而产生压应力，玻璃内形成张应力，使玻璃获得较高的强
 
 、微粒钢
 ，难以实
 2mm 以下玻璃的钢化。液体钢化法是用液体作为冷却介质对玻璃进行淬火的
 、矿物油等，适合钢化面积不大的厚度为 2．5～
．0mm 薄玻璃制品。微粒钢化法是将玻璃加热到接近软化温度后 ，一般采用
 200 μm 的氧化铝微粒对玻璃进行冷却的方法。微粒钢化冷却介质的
 ，适合钢化超薄玻璃 ，但产品的均匀性难 以控制。
 、钻孔 以及研磨抛光 ，钢化前要将平板
 内
 ，而且可能会有自
 
．2  化学钢化 (ChemicalStrengthening)
 学钢 化法 是根 据离 子扩散 的机 理来 改变玻 璃 表面 的化学 组
 ，即在 一定 温度 下 ，把含有 小半 径碱 金 属离子的玻璃沉浸在含有大
 中，在化学位梯度的推动下 ，玻璃中的小半径碱金属离
 盐 中的大 半径碱 金属 离子互 相 交换 ，产生 互扩 散过 程 ，扩 散
 表 面的大 离子 占据 了玻璃 亚 表面层 中小离子的位置 ，使得玻璃
“挤塞”现象 ，导致玻璃表面上产生了很大应力 的压应力层 ，
 纹或 抑制 微裂 纹 的扩 展 ，显著 提高玻 璃 的强度 。离子
 曲强度、耐热冲击性能、表面压力值 、压应力
 冲击性能 等 。而影 响离 子交 换效果 的主要 因素 主要有 ：
 子交换 的 温度 和时 间 、添加 剂 、玻璃 表 面损伤 等 。
．2．1 离子 交换 的温 度 和时 间
 度是 影 响离子 交换 的一 个重 要 因素 ，温度 升高 给予 离子 更
 的活 化能 ，玻璃 内部 发 生应力 弛豫 而且 有利于扩散的进行 ，增加玻
 的强度 。但是温度过高会导致结构松弛 ，“挤塞”效应降低 ，玻璃强度降
 。
 璃离 子交 换获 得表 面压 应力 的过 程 ，是 以一 定 的离 子 交换
 产 生 表 面压 应 力 和玻 璃 网 络结 构 的 调整 产生 热松 弛损 失
 力 的矛盾 过程 。交 换 时间对 表 面应力 的影 响分 三个 阶段 ：交 换
 ，应 力值 随交 换时 问的延长 而增 加 ；随交换 时 间延长 ，因交换 而
 生 的应力 增加 与 应 力松 弛 造 成 的应 力 降低 达 到平 衡 ，变 化
 于稳定；接下来应力随时间的再延长而降低 。在一定温度下 ，在应力一时
 ，所对应的时 间为最 佳交 换时 间 。
．2．2 添加 剂
 的作用。对
 ，通常用KOH、K。CO。、KF等作 为添 加剂 。这 些添 加 剂
 以使 离 子 交 换 的 时 间 由 十几 小 时 缩 短 到几 小 时 甚 至几
 钟 ，其 中 KOH 的效 果最 好 。研究 表 明 ，在交 换熔 盐 中加 入
 的 KOH，对 缩短 交换 时 间和提 高玻璃 的强度都有明显的效果，但是
的含量达到 1 时就会使玻璃表面受到严重侵蚀 ，甚至产生裂纹 ，造成强
 
．2．3 玻璃 表 面损伤
 于化 学钢 化玻 璃 ，表面损 伤对 强度 的影 响更 为 突 出 ，通 常
 学 钢 化玻 璃 的压 应 力 厚 度 只有 几 十微 米 ，哪 怕是 任何 轻微
 伤 ，强度衰 减都 非 常严 重 。当玻璃 表 面损 伤超过 压应 力层 厚
 时 ，实 际上增 强 的效 果 已不 复存 在 。
 ，化学钢化后 的玻璃表面压应力大且均匀 ，因而强度更高、热稳定
 ，玻璃表面平整光滑并且玻璃不易发生光学畸变及物理变形 ，对玻璃的形
 ，经离子交换后的玻璃可以切割 、钻孔等冷加工处理且无
 ，成品率高。与物理钢化法相 比，化学钢化法更适合 于钢化特薄 (厚
 1mm)、厚 薄不 均 、要 求精 度 高 的玻 璃 。
．3 层压法 (Laminating)
所层压的玻璃应具
 数 。层压 法 的原理 与上 面一 样 ：当快速 冷
 的时候 ，内层 玻 璃处 于 拉 应力 状 态 ，所层 压 的玻璃 处 于 压应
层压法还可用具有较低杨氏模量的保护膜覆盖在玻璃表面 ，例如 聚合
 。这种方法的机理就是减 小表 面裂 纹 。 当表 面保 护膜 受到 外加
 力时 ，低杨 氏模 量 的薄膜 吸 收作 用 力 并 阻止 玻璃 里 面新 裂
 的产 生 ，从 而达 到增 加玻 璃 强度 的 目的[6]。
最新发展现状一柔性玻璃
 性基 板若 用于 显示 器基 板 ，有 助 于开发 出具 有 真实感 的曲
 示器 ，用 于封装 有 机 电致 发光 面板 等元器 件 ，可保护 元器 件
 受水 分 和氧 的侵蚀 ，因而受 到人们 的广泛关 注 。
 。聚合物柔性基
 、柔性好 、不易碎等优点，但存在可见光透过率低 、不耐高温 、
 ，限制 了其应用 ，特别是不能应用于显
 ；玻璃耐高温 ，同时具有可见光透过率高、热稳定好、表面光滑 、
 ，缺点 是柔性 差 易碎 ，如果 玻璃 具有 柔性 ，那 么
 就是 理想 的柔 性基 板 了[7]。 目前 ，显示 器 产业正 处 于转折 点 ，
 
 
 0．1mm 的超薄平板并且可以弯曲的玻璃。康宁公
 滚压技 术 制备 出厚度 仅仅 为 0．1mm 的柔
 玻璃一W illow glass，通过 化学 钢化 处理 ，获 得很 高 的强 度 和很
 的可 弯 曲性 ，还 兼具 轻便 、成 本低 、可承 受高 达 500。C高 温等
 性 [8]。 日本旭 硝 子 电子 公 司采 用 浮 法玻 璃生产工艺，成功生产出
 0．1mm的无碱超薄柔性玻璃。还通过溢流法成功制备出厚度为
．05mm、
 为 8O0mm、长 度超 过 100m 的卷状 超薄 柔性 玻璃 ，非 常适 合用
 AMOLED显 示屏 。
 的研究 。智广林[9] 等人采用二
 的厚度 仅 为 0．03～0．2mm、宽度 为
、长 度 大 于 5m 的具 有 良好挠 性 的 柔性 玻 璃 。万 青[10]。。
 在低熔点的锡
 Si
N4 薄膜和一层 SiO2 薄 膜 ，抽取Si3N4/ SiO2层进 行 抛光 ，
 后 除去 Si
N4层 即可得 到柔性 超 薄玻 璃 ；另一 种是 采用 碎 玻璃粉
 凝技 术 ，即将粒 径 为 50nm～ 20Fm 的 碎 玻璃 粉 均 匀 加 入 熔 融
 液 中 ，碎 玻 璃 粉 在锡 液 熔 化 铺 展后 ，再进行冷却 、抛光 即
 1～50μm，柔性高、可
 率高。
结 语
 ，超薄玻璃的制备方法、钢化
 。随着柔性显示器 、曲面
 等一 系列 新产 品的推 出 ，微米级厚 度 的柔性超 薄玻 璃 已经成 为
 内外 研究 的热 点。 目前 ，我 国许多研究学者已经重视柔性超 薄玻 璃
 并投入了 量的研究 ，但是技术还不是很成熟 ，还不能进行大批量的 工
 ，这仍然需要广大科研工作者的共同努力。