化學增強平板玻璃規范

Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass

C1422-99

化學增強平板玻璃規范

 

1.       范圍

1.1   本標準規定由平板玻璃通過化學增強處理而制備的玻璃制品的要求，這些玻璃制品通常應用于建筑、交通和其他特殊領域，比如復印機、機械掃描儀、計算機磁盤和監視器的玻璃屏幕。本標準所指的化學增強技術包括離子注入、脫堿、腐蝕增強和涂層技術等。

1.2   化學增強玻璃制品按照實驗室測定的表面壓縮和壓縮深度進行分類，而不是按照斷裂模量進行分類。本標準的主旨不在于規定產品性能。

1.3   本標準并不對所有安全事項作出規定。如果有所規定，則均與其使用場合相結合。本標準的使用者應負責采取適當的安全和健康措施，并在使用前確定限制條件的適用性。

1.4   尺寸值采用SI單位制即本規范的標準單位。括號中的英寸-磅制單位僅供參考。

 

2.       參照標準

2.1ASTM標準

C162

C978

C1036

C1279

 

3.       術語

3.1定義—適當時，參考術語C162的規定。

3.1.1污點—參照C1036平板玻璃規范中的規定。

3.2本標準特定術語的定義

3.2.1          壓縮深度—從表面向下到最近的零應力平面的壓縮層深度。

3.2.2          化學增強玻璃—通過表面離子交換在所處理的表面產生壓縮應力層，從而使強度得到增加的玻璃。

3.2.3          離子交換過程—玻璃中離子與外部離子的連續交換過程（通常發生在玻璃的應變點附近）。完成該過程可以有以下幾種方式：將玻璃浸入熔鹽或溶液中，有無電輔助均可；將玻璃置于等離子場中；玻璃表面涂覆釉漿；（電輔助）表面析晶。

3.2.4          表面壓縮—壓縮玻璃表面原子的水平應力。

 

4.       重要性和應用

4.1   化學增強玻璃的強度遠大于退火玻璃。這取決于玻璃組成、增強過程、腐蝕程度和使用環境。化學增強工藝不應引起光畸變。

4.2   化學增強工藝可以強化各種尺寸和形狀的玻璃，而且可以用于因玻璃太薄、太小或形狀復雜而不能采用熱鋼化的情況。

4.3   單層化學增強玻璃不是安全玻璃制品，因為該玻璃的碎塊形狀與退火玻璃相同。如果需要將化學增強玻璃作為安全玻璃使用，則應進行夾層處理。

4.4   化學增強工藝的本質在于改變玻璃的表面化學性質。所以，經過化學增強處理的玻璃制品的后續處理過程比如進行夾層和涂層的步驟和操作可能與非化學增強玻璃不同。

4.5   化學增強過程控制的其他方法包括斷裂模量、重量增加和光學方法。

 

5.       分類

5.1種類—本標準所涉及的化學增強玻璃按照表面壓縮等級（1-5級）和壓縮深度（A-F級）進行分類。這些等級是互相獨立的。提高表面壓縮等級可以提高玻璃的撓度。而表面壓縮深度越大，越能防止由于濫用和磨損引起的強度降低。表面壓縮和壓縮深度等級的測試結果必須標明測試樣品的厚度。由同種化學增強方法制造的同類玻璃制品的壓縮深度隨厚度的不同而不同。為了便于分類，本標準中所有表面壓縮和壓縮深度的測試都采用厚度為3mm（1/8英寸）的樣品并符合8.1.3的規定。

5.1. 1表面壓縮

5.1.1.1  1級—表面壓縮，>7Mpa（100 psi）￡ 172Mpa(2500psi )

5.1.1.2  2級—表面壓縮，>172MPa（2500 psi）￡ 345Mpa(50 000psi)

5.1.1.3  3級—表面壓縮，> 345Mpa(50 000psi) ￡517 Mpa(75 000psi)

5.1.1.4  4級—表面壓縮，> 517 Mpa(75 000psi) ￡690Mpa(100 000psi)

5.1.1.5  5級—表面壓縮，> 690Mpa(100 000psi)

5.1.2壓縮深度

5.1.2.1 A級—壓縮深度，￡50um(0.002in.)

5.1.2.2 B級—壓縮深度，>50um(0.002in.) ￡150um(0.006in.)

5.1.2.3 C級—壓縮深度，>150um(0.006in.) ￡250um(0.010in.)

5.1.2.4 D級—壓縮深度，>250um(0.010in.) ￡350um(0.014in.)

5.1.2.5 E級—壓縮深度，>350um(0.014in.) ￡500um(0.020in.)

5.1.2.2 F級—壓縮深度，>500um(0.020in.)

 

6.       定貨資料

6.1用戶應按需選擇本標準規定的事項并在采購文件中注明下列內容：

6.1. 1本規范的名稱、編號和日期

6.1.2表面壓縮（見5.1.1）或最小容許值

6.1.3壓縮深度（見5.1.2）或最小容許值

6.1.4制造資料（見7.1）

 

7.       制造

7.1制造—本規范建議：只能由制造商對化學增強后的玻璃進行改動。不能進行任何影響表面壓縮和壓縮深度的改動。

7.1.1厚度—用于化學增強的玻璃基片應符合規范C1036規定的厚度要求，并按照本規范第6節的說明進行制造。如沒有所需要的厚度要求，可與制造商進行協商。

 

8.       測試方法

8.1試樣的制備

8.1. 1待測試樣取自同一批材料并在化學增強處理以前進行退火。

8.1.2在制備試樣的過程中（包括切片、研磨和平滑）應保護試樣邊角不被損壞。

8.1.3應制備參比試樣，其最小尺寸為25′12.5mm（1′ 1/2英寸），標準厚度為3mm。試樣上下兩個大的平面應保持原始制造條件。化學增強處理后，沿試樣的一端垂直切割至少2mm（008in.）寬的一塊。（見圖1）。該切片相互平行的平面之間的厚度（高度）不應超過1.5mm（0.06in.）。采用傳統的陶瓷結構技術對該切片進行輕度拋光。通過觀察切片高度方向的光程差來進行分類。

圖1 切片位置

slice切片   Min.2mm 最小2mm    chemical  strengthened surface化學增強表面

Nominal min.3mm 標準厚度最小3mm

8.2測試切片表面應力的裝置

8.2. 1顯微鏡：物鏡′目鏡的最小放大倍數為100倍。

8.2.2偏振鏡：按相互垂直交叉的方向安裝，并與顯微鏡的對稱面成45度角。

8.2.3黑色條紋與側面距離的測試方式，包括一個微細刻度十字線或帶線測微尺的目鏡（試樣固定在載物臺上）或者微細刻度尺（試樣固定在測微臺上）。為了保證重復性，測試系統必須分辨1mm而不是5mm。所使用的線測微尺必須采用經過檢定的精確量尺進行標定。

8.3采用十字線或線測微尺目鏡，測量從暗條紋中心到最鄰近的增強處理表面的距離作為表面壓縮層深度。依據已知的標定結果，計算暗條紋中心與最近增強處理表面之間的距離作為表面壓縮深度的最終結果。（見圖2）。

圖2 表面壓縮深度

black fringe 黑色條紋 edge 側面  case depth 表面壓縮深度 chemical  strengthened surface化學增強表面

8.4表面應力測試

8.4.1按照測試方法C1279的規定，化學增強參比試樣的表面應力采用偏振和折射測定技術進行測量。

8.4.2取自參比試樣的切片的側面應力采用8.2條規定的顯微鏡進行測量。按照測試方法C978的規定，采用適當的補色器測量側面的光程差，并按照8.5.2條的規定轉換為應力值。

8.4.3如果側面的清晰度不足，則允許采用外推技術。方法如下：選擇零條紋和側面之間的任意幾點，通常間隔10mm，分別測定其光程差（至少需要測量三點）。然后將光程差軌跡曲線外推至側面，如圖3所示。

圖3 測繪雙折射—位置圖的外推步驟

black fringe 黑色條紋 extrapolated 外推點 edge 側面

8.5表面應力計算

8.5.1如果采用表面偏振測定法，則應由制造商對測量值與表面應力值的轉換進行標定。

8.5.2如果按照8.4.2條的規定測量側面光程差或采用8.4.3條規定的方法，表面應力按下述公式計算：

S=R/Tc（1-v）     （1）

其中：

S=應力，Mpa

R=光程差測量值，nm

t=切片厚度，mm

v=泊松比（絕大部分玻璃為0.2）

C=與母體玻璃一致的應力-光學系數，10^-12Pa^-1（Brewster）單位

 

9.       關鍵詞

9.1表面壓縮深度；化學增強；平板玻璃；離子交換；表面壓縮