[发明专利]双离子交换过程

说明书

一种对玻璃的离子交换进行优化的方法。玻璃在一系列的两个离子交换浴中进行离子交换。第一离子交换浴含有一定量的中毒离子或盐，以及第二离子交换浴含有一定量的所述中毒离子或盐，该含量小于第一浴中的含量。当第一浴中的中毒离子/盐的浓度达到最大值时，放弃第一浴并用第二浴替代，并且用初始不含所述中毒阳离子/盐的第三浴替代第二离子交换浴。可以重复这种浴循环来生产多个玻璃制品，每个玻璃制品分别具有预定限值内的处于压缩应力的表面层和层深度。

本申请根据35 U.S.C.§119，要求2013年5月24日提交的美国临时申请系列第61/827,186号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术背景

本发明涉及玻璃的化学强化。更具体来说，本发明涉及通过离子交换过程对玻璃进行化学强化。甚至更具体来说，本发明涉及通过串联地进行多次离子交换过程对玻璃进行化学强化。

对玻璃使用离子交换过程，通过在玻璃表面处形成压缩应力层，从而改善玻璃的机械性能。通常，将玻璃浸入或者浸没在盐浴中，来进行离子交换过程。必须对盐浴的条件进行控制，以实现所需的层深度(DOL)和压缩强度(CS)。浴中的盐浓度、时间以及温度是可用于管理最终获得的CS和DOL的一些参数。随着离子交换浴中加工的玻璃量的增加，浴中较大阳离子的浓度下降，同时在交换过程中从玻璃去除的较小阳离子的浓度增加。该现象称作浴“中毒”。离子交换浴中，中毒水平随时间的增加导致玻璃中所实现的压缩应力和层深度的逐渐劣化，通过对工艺参数(例如时间和温度)进行连续调节得以容忍或解决，从而维持产品规格。

发明内容

本发明提供了一种对玻璃的离子交换进行优化的方法。玻璃在一系列的两个离子交换浴中进行离子交换。第一离子交换浴含有一定量的中毒离子或盐，以及第二离子交换浴含有一定量的所述中毒离子或盐，该含量小于第一浴中的含量。当第一浴中的中毒离子/盐的浓度达到最大值时，放弃第一浴并用第二浴替代，并且用初始不含所述中毒阳离子/盐的第三浴替代第二离子交换浴。可以重复这种浴循环来生产多个玻璃制品，每个玻璃制品分别具有预定限值内的处于压缩应力的表面层和层深度。

因此，本发明的一个方面提供了一种对多个玻璃制品进行离子交换的方法。该方法包括：在第一离子交换浴中对第一部分的玻璃制品进行离子交换，第一离子交换浴包括的中毒阳离子的浓度小于或等于最大浓度x并且大于或等于最小浓度y；在第一离子交换浴中对所述第一部分进行离子交换之后，在第二离子交换浴中对所述第一部分进行离子交换，第二离子交换浴包括的中毒阳离子的浓度小于或等于最小浓度y；当第一离子交换浴中的中毒阳离子的浓度超过最大浓度x时，用第一替换离子交换浴来替代第一离子交换浴，第一替换离子交换浴的中毒离子的浓度小于最大浓度x并且大于或等于最小浓度y；在第一替换离子交换浴中对第二部分的玻璃制品进行离子交换；当第二离子交换浴中的中毒阳离子的浓度大于或等于最小浓度y时，用第二替换离子交换浴来替代第二离子交换浴，第二离子交换替换浴的中毒离子浓度小于最小浓度y；以及在第二替换离子交换浴中对所述第二部分进行离子交换。