[发明专利]一种高硼硅防火钢化玻璃及其钢化方法

说明书

一种高硼硅防火钢化玻璃的钢化方法，是先将高硼硅4.0玻璃原片依次进行三段式表面预处理，干燥后得超纯玻璃原片，置于中温炉中预热后放入硝酸钾熔盐中，在340~380℃下进行离子交换0.5~5h，随炉冷却至室温；所述三段式表面预处理具体是依次采用K₂Cr₂O₇水热处理、KMnO₄水热处理和高纯水水热处理。本发明采用化学钢化法钢化后的高硼硅4.0防火玻璃，Na⁺交换量达到80%以上，离子交换深度达到152μm，具有优异的钢化强度的同时，降低了玻璃的自爆率、自爆率降低至0.06%，具有优异的防火性能，耐火温度达到832℃，耐火时间长达190min左右。

技术领域

本发明涉及防火玻璃钢化技术领域，具体涉及一种高硼硅防火钢化玻璃及其钢化方法。

背景技术

玻璃是一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网格结构，冷却过程中粘度逐渐增大硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成为：Na₂O·CaO·6SiO₂，而高硼硅玻璃是硼硅酸盐玻璃的一种，以氧化钠(Na₂O)、氧化硼(B₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)为基本成份的一种玻璃，其组分特点在于SiO₂和B₂O₃含量较高，分别达到78％和10％以上，同时碱含量非常低，仅为4％-6％。高硼硅4.0玻璃是线膨胀系数为4.0士0.1×10^-6/K，该玻璃成分中硼硅含量较高，分别为硼：12.5～13.5％，硅：78～80％，故称此类玻璃为高硼硅玻璃。高硼硅玻璃具有良好的理化性能，如低密度、高强度、高硬度；由于高硼硅玻璃具有诸多优异的性能，其应用领域非常广泛，在化工、航天、军事、家庭、医院等各个领域均有应用。而钢化后的高硼硅4.0防火玻璃更是大大提高了建筑的防火与安全性能。

钢化玻璃是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。钢化玻璃的工艺通常分为物理钢化和化学钢化，物理钢化是将优质的浮法玻璃加热接近软化点时，在玻璃表面急速冷却，使压缩应力分布在玻璃表面，而张引应力则在中心层。因为有强大相等的压缩应力，使外压所产生的张引应力被玻璃强大的压缩应力所抵消，从而增加玻璃的安全，但是物理钢化对于玻璃的厚度和形状要求严格(厚度通常在3mm以上)，且冷却速度慢，能耗高。化学钢化是采用离子交换工艺，在不高于玻璃转变温度范围内，在碱盐中，使玻璃表层中半径较小的碱金属离子与溶液中半径较大的离子交换，在玻璃表层形成压应力。高硼硅玻璃通常采用物理钢化法，如专利申请CN112225438A、CN111547998A，这是因为高硼硅玻璃采用化学钢化时，由于本身碱金属离子含量较少，热膨胀系数小，在离子交换过程中，离子交换量低、交换深度浅，自爆率高，存在安全隐患。

发明内容

基于上述技术问题，本发明目的是提供一种高硼硅防火钢化玻璃。

本发明另一目的在于提供上述高硼硅防火钢化玻璃的钢化方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种高硼硅防火钢化玻璃，其特征在于：所述高硼硅防火玻璃是以高硼硅4.0玻璃原片经K₂Cr₂O₇水热处理、KMnO₄水热处理和高纯水水热处理后，在硝酸钾熔盐中进行离子交换钢化制得，其应力层深度为134～152μm，其耐火温度达到779～832℃，抗热冲击性能为451～463℃，耐火时间达到189～195min，耐火完整性时间为141～149min，自爆率为0.06～0.14％，抗弯强度为654～683MPa。