钢化玻璃自爆原因以及解决方法

钢化玻璃在没有机械外力作用下的爆裂，称之为自爆。钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因，这种物质主要由玻璃原材料中的杂质带入。有一些硫化镍微粒经过一段时间它的晶体结构从α状态转变到β状态，在这个转变过程中，硫化镍微粒的体积产生较大程度的膨胀。这个体积膨胀过程引发钢化玻璃强大的内应力，导致钢化玻璃自爆。国家规定，钢化玻璃的自爆率为3%-0.3%不等。

影响玻璃爆裂的还有以下几方面因素：

1：强化时间不对 随意二次反复强化后中心张应力过大导致自爆

2：硝酸钾含量没有实际的管控数据（建议每周测量）以及反复注入新的硝酸钾 全凭个人过往经验而定以及钢化炉没按时更换全新硝酸钾。

3：cnc机械加工磨边导致

详细分析如下：

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 一般情况下,在整个化学钢化玻璃生产过程中,对其质量产生影响的因素有很多,通常有原材料、生产设备、工艺制度以及操作者的能力等,而这些因素同样也影响着离子交换的效果。从以上介绍的化学钢化原理中,我们可以认为,离子交换的效果直接影响着最终产品质量的好坏,包括产品的弯曲强度、耐热冲击性能、表面应力值、压应力层的厚度和抗冲击性能等。也就是说,生产过程中那些影响离子交换效果的因素,最终都会对化学钢化玻璃产品的质量构成影响。

下面我们通过了解不同的因素对离子交换效果的影响,分析影响化学钢化玻璃质量的因素。

2.1 玻璃成分对高子交换的影响

比较有代表性的玻璃系统是R,0-AL,0-sio,,si0,的含量一般在60%-65%之间, Al,0,含量在7%～12%。

在玻璃的结构中, Si0,是以硅氧四面体(Sio,) “作为基本结构单元(甚至在高温时)存在,构成玻璃的硅氧三维空间骨架。AL,0,因AI"配位数不固定,或4或6,一般以(AIO,)+存在。但在碱金属氧化物R,0或碱土金属氧化物RO存在的情况下,是以(AI0,),存在,并与(sio,)"联成复杂的铝硅氧阴离子团。由于(A10,) "体积约在41cm/mol,而( Si0,)“则在27.24 cm/mol,从而导致因玻璃成分中AL,0,含量的提高, (A1O,)"在玻璃中含量相对增加, (sio,)“相对减少,玻璃体结构网络空间扩大,有利于碱离子的扩散。

由于玻璃成形工艺的需要,玻璃成分中常常加人除碱金属以外的其它成分。在这些成分中,碱土金属对离子扩散的影响最为显著。这是由于碱土金属离子R.与玻璃中的非桥氧相互作用较与桥氧离子作用强,前者从一个方向极化,后者从两个方向极化。当玻璃中RO增加后,非桥氧离子增加, R的连接度增大,从而导致R'扩散速率降低。由于离子半径r越小, R"对氧离子的极化越强烈,相应地R受0作用越小,因此,同是R".n小的离子比r,大的离子更利于R'的扩散。

碱金属氧化物含量对离子交换的影响很大。当Na,0含量在10%以下时,交换效果不好。通常情况下随着Na,0含量的增加,交换层厚度相应增加,但当Na,0含量达到15%以上时,玻璃化学稳定性则会变差。Na,0和L,0共用时,离子交换的效果比较好,但当Li,o的含量不足2%时,离子交换的效果变差。

2.2时间和温度对离子交换的影响

按照离子交换的原理,我们认为离子交换的时间越长,高子交换的量就越大,玻璃表层体积增加量越大,所获得的表面压应力值也越大,玻璃的强度就越高。然而在实际生产过程中,玻璃的强度值并不是随着交换时间的延长而逐渐增大, 交换时间和强度之间的关系

及

从图2可以看出,玻璃强度的最大值仅仅在某特定的交换时间上出现,当交换时间太短时,高了交换不足,玻璃强度较小;当交换时间太长时虽然可以使交换层的厚度增加,但是由于应力松弛现象，会造成玻璃强度逐渐降低。因此,一个适当的交换时间对于化学钢化的效果和玻璃所获得的强度非常重要。

同样,根据应力松弛理论,对于不同组成成分的玻璃,只有采用适当的交换温度,才能获得最大的表面应力,在强度曲线上出现极值,使经过化学钢化的玻璃具有最好的状态。交换温度与抗弯强度的关系，在离子交换过程中,婷盐纯度和交换的效果(钢化后玻璃的机械强度)有着密切的关系, 。nm, Sr"%0.113 mm. Mg"0.065 mm.而Na为0.095nm, K为0.113 nm。由于Ca", Sr"的半径和Na'的半径比较接近,易于与Na"进行置换,这样以来,反而阻碍了K,与Na'的置换。研究表明,随着杂质离子浓度的增加,阻碍的程度和效果会明显加大。

从表2中可以看出,硝酸钾熔盐中加入少量Na',对交换后玻璃的抗弯强度影响较小,而微量的Ca"就会使玻璃的抗弯强度显著下降,相对而言,Mg"的影响比Ca"差得多一些,而只有当Mg"的浓度较大时,才会产生明显的负面效应。由于二价离子的半径比K.半径 ,所以当这些杂质二价离子代替了K同玻璃表面的Na"置换之后,玻璃表面产生的压应力就很小,导致离子交换效果变差,玻璃的机械强度增加不明显。因此,在实际生产中应定期对熔hm以净化。

2.5添加剂对离子交换的影响

熔盐中加入添加剂可起到加速离子交换和改善玻璃表面质量的作用。对于硝酸钾熔盐通常可使用кон. к,со, КF. К,РО. КВЕ, 等作 ?加. 这此添加剂可以使离子交换的时间由十几小时缩短到几小时甚至几十分钟,这其中KOH的效果最好。

2机械玻璃加工因素

       钻孔或切角的钢化玻璃造成残余应力过大容易爆裂。

3玻璃的加热和冷却条件对。当玻璃均匀加热到钢化温度后骤然冷却时，由于内外层降

温速度的不同， 表层急剧冷却收缩， 而内层降温收缩迟缓。结果内层因被压缩受压应力，表

层受张应力。随着玻璃的继续冷却， 表层已经硬化停止收缩， 而内层仍在降温收缩 ，直至到

达室温。 这样表层因受内层的压缩形成压应力， 内层则形成张应力， 并被永久的保留在钢化

玻璃中。 由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料， 当超过抗张强度时玻璃即行破碎， 所以内

应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的原因。