Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass

C1422-99

化學(xué)增強(qiáng)平板玻璃規(guī)范

 

1.       范圍

1.1   本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定由平板玻璃通過化學(xué)增強(qiáng)處理而制備的玻璃制品的要求，這些玻璃制品通常應(yīng)用于建筑、交通和其他特殊領(lǐng)域，比如復(fù)印機(jī)、機(jī)械掃描儀、計算機(jī)磁盤和監(jiān)視器的玻璃屏幕。本標(biāo)準(zhǔn)所指的化學(xué)增強(qiáng)技術(shù)包括離子注入、脫堿、腐蝕增強(qiáng)和涂層技術(shù)等。

1.2   化學(xué)增強(qiáng)玻璃制品按照實(shí)驗(yàn)室測定的表面壓縮和壓縮深度進(jìn)行分類，而不是按照斷裂模量進(jìn)行分類。本標(biāo)準(zhǔn)的主旨不在于規(guī)定產(chǎn)品性能。

1.3   本標(biāo)準(zhǔn)并不對所有安全事項(xiàng)作出規(guī)定。如果有所規(guī)定，則均與其使用場合相結(jié)合。本標(biāo)準(zhǔn)的使用者應(yīng)負(fù)責(zé)采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧⒃谑褂们按_定限制條件的適用性。

1.4   尺寸值采用SI單位制即本規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)單位。括號中的英寸-磅制單位僅供參考。

 

2.       參照標(biāo)準(zhǔn)

2.1ASTM標(biāo)準(zhǔn)

C162

C978

C1036

C1279

 

3.       術(shù)語

3.1定義—適當(dāng)時，參考術(shù)語C162的規(guī)定。

3.1.1污點(diǎn)—參照C1036平板玻璃規(guī)范中的規(guī)定。

3.2本標(biāo)準(zhǔn)特定術(shù)語的定義

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

3.2.2          化學(xué)增強(qiáng)玻璃—通過表面離子交換在所處理的表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力層，從而使強(qiáng)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(xù)交換過程（通常發(fā)生在玻璃的應(yīng)變點(diǎn)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(yīng)力。

 

4.       重要性和應(yīng)用

4.1   化學(xué)增強(qiáng)玻璃的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于退火玻璃。這取決于玻璃組成、增強(qiáng)過程、腐蝕程度和使用環(huán)境?；瘜W(xué)增強(qiáng)工藝不應(yīng)引起光畸變。

4.2   化學(xué)增強(qiáng)工藝可以強(qiáng)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(fù)雜而不能采用熱鋼化的情況。

4.3   單層化學(xué)增強(qiáng)玻璃不是安全玻璃制品，因?yàn)樵摬ＡУ乃閴K形狀與退火玻璃相同。如果需要將化學(xué)增強(qiáng)玻璃作為安全玻璃使用，則應(yīng)進(jìn)行夾層處理。

4.4   化學(xué)增強(qiáng)工藝的本質(zhì)在于改變玻璃的表面化學(xué)性質(zhì)。所以，經(jīng)過化學(xué)增強(qiáng)處理的玻璃制品的后續(xù)處理過程比如進(jìn)行夾層和涂層的步驟和操作可能與非化學(xué)增強(qiáng)玻璃不同。

4.5   化學(xué)增強(qiáng)過程控制的其他方法包括斷裂模量、重量增加和光學(xué)方法。

 

5.       分類

5.1種類—本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的化學(xué)增強(qiáng)玻璃按照表面壓縮等級（1-5級）和壓縮深度（A-F級）進(jìn)行分類。這些等級是互相獨(dú)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(qiáng)度降低。表面壓縮和壓縮深度等級的測試結(jié)果必須標(biāo)明測試樣品的厚度。由同種化學(xué)增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(guī)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(yīng)按需選擇本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的事項(xiàng)并在采購文件中注明下列內(nèi)容：

6.1. 1本規(guī)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(guī)范建議：只能由制造商對化學(xué)增強(qiáng)后的玻璃進(jìn)行改動。不能進(jìn)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(xué)增強(qiáng)的玻璃基片應(yīng)符合規(guī)范C1036規(guī)定的厚度要求，并按照本規(guī)范第6節(jié)的說明進(jìn)行制造。如沒有所需要的厚度要求，可與制造商進(jìn)行協(xié)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(xué)增強(qiáng)處理以前進(jìn)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(yīng)保護(hù)試樣邊角不被損壞。

8.1.3應(yīng)制備參比試樣，其最小尺寸為25′12.5mm（1′ 1/2英寸），標(biāo)準(zhǔn)厚度為3mm。試樣上下兩個大的平面應(yīng)保持原始制造條件?；瘜W(xué)增強(qiáng)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(yīng)超過1.5mm（0.06in.）。采用傳統(tǒng)的陶瓷結(jié)構(gòu)技術(shù)對該切片進(jìn)行輕度拋光。通過觀察切片高度方向的光程差來進(jìn)行分類。

圖1 切片位置

slice切片   Min.2mm 最小2mm    chemical  strengthened surface化學(xué)增強(qiáng)表面

Nominal min.3mm 標(biāo)準(zhǔn)厚度最小3mm

8.2測試切片表面應(yīng)力的裝置

8.2. 1顯微鏡：物鏡′目鏡的最小放大倍數(shù)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(cè)面距離的測試方式，包括一個微細(xì)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(xì)刻度尺（試樣固定在測微臺上）。為了保證重復(fù)性，測試系統(tǒng)必須分辨1mm而不是5mm。所使用的線測微尺必須采用經(jīng)過檢定的精確量尺進(jìn)行標(biāo)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(qiáng)處理表面的距離作為表面壓縮層深度。依據(jù)已知的標(biāo)定結(jié)果，計算暗條紋中心與最近增強(qiáng)處理表面之間的距離作為表面壓縮深度的最終結(jié)果。（見圖2）。

圖2 表面壓縮深度

black fringe 黑色條紋 edge 側(cè)面  case depth 表面壓縮深度 chemical  strengthened surface化學(xué)增強(qiáng)表面

8.4表面應(yīng)力測試

8.4.1按照測試方法C1279的規(guī)定，化學(xué)增強(qiáng)參比試樣的表面應(yīng)力采用偏振和折射測定技術(shù)進(jìn)行測量。

8.4.2取自參比試樣的切片的側(cè)面應(yīng)力采用8.2條規(guī)定的顯微鏡進(jìn)行測量。按照測試方法C978的規(guī)定，采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)色器測量側(cè)面的光程差，并按照8.5.2條的規(guī)定轉(zhuǎn)換為應(yīng)力值。

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

8.5表面應(yīng)力計算

8.5.1如果采用表面偏振測定法，則應(yīng)由制造商對測量值與表面應(yīng)力值的轉(zhuǎn)換進(jìn)行標(biāo)定。

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

S=R/Tc（1-v）     （1）

其中：

S=應(yīng)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(yīng)力-光學(xué)系數(shù)，10^-12Pa^-1（Brewster）單位

 

9.       關(guān)鍵詞

9.1表面壓縮深度；化學(xué)增強(qiáng)；平板玻璃；離子交換；表面壓縮