物理鋼化

  由于玻璃存在以上缺陷，人們花費(fèi)不少精力試圖實(shí)現(xiàn)提高玻璃強(qiáng)度的目的。
在工業(yè)上增強(qiáng)玻璃的方法最重要的仍然是物理鋼化法。這種方法是將玻璃加熱到稍低于其
軟化溫度，然后驟冷。在快速驟冷期間，玻璃外部急速冷卻，而內(nèi)部冷卻較漫，并且在外
部已變成剛性后仍繼續(xù)收縮。內(nèi)部的這一收縮對(duì)表層產(chǎn)生拉伸作用，促使表層處于壓應(yīng)力
之下，而內(nèi)部產(chǎn)生起補(bǔ)償作用的張應(yīng)力。

  精密地控制鋼化工藝過程可制得各種實(shí)用的增強(qiáng)制品，如玻璃器皿或大玻璃杯和大玻
璃管。但這種方法也有缺點(diǎn)和局限性。因?yàn)榧然蚝苄〉耐拱键c(diǎn)都將成為物理鋼化制品的最
薄弱點(diǎn)，為此試樣的形狀也受到限制。

離子交換處理就是把玻璃試樣置入一個(gè)熔融硝酸鹽浴中浸沒一定的時(shí)間。對(duì)鹽的選擇
取決于玻璃中最初存在的堿，對(duì)離子交換條件的選擇則取決于所需的不同性能，即強(qiáng)度、玻
璃層的深度、破裂特性等等。測(cè)量處理后的玻璃強(qiáng)度最常用的方法是將玻璃棒折斷，但也可
以用擺錘法或落球法在薄玻璃板或厚玻璃板上測(cè)得。這里報(bào)道的結(jié)果是玻璃棒的撓曲強(qiáng)度。
  測(cè)量玻璃強(qiáng)度，重要的一點(diǎn)是必須了解玻璃表面的狀態(tài)。我們對(duì)強(qiáng)度的所有測(cè)量都是
在磨蝕相當(dāng)劇烈的表面上進(jìn)行的，以便減少格里菲恩微裂紋的不規(guī)則性，使玻璃表面狀態(tài)
正?；?。我們：覺得，試驗(yàn)室中所用的兩種不同類型的磨蝕具有玻璃在使用過程中所經(jīng)受的
一般磨蝕的特征。一種磨蝕是擦痕磨蝕，甩150號(hào)砂礫磨料，與玻璃棒斷裂的刀口相平行
摩擦，也就是說，沿會(huì)引起破裂的裂紋方向摩擦。擦痕的深度大約為30～40微米。另一種更
劇烈的磨蝕是用30號(hào)SiC磨料，將好幾根玻璃棒一起置入球磨機(jī)中滾動(dòng)15分鐘。雖然形成
許多深20～30微米的小坑，但裂紋仍繼續(xù)擴(kuò)展到試樣中。因此，處于壓應(yīng)力之下的表層必
須有80～100微米深，才能承受這種“滾動(dòng)式磨蝕’

超聲波和氣蝕對(duì)玻璃與酸溶液的相互作用的影響，從本質(zhì)上可看作是不溶的和少量
ij溶的反應(yīng)物與表面脫離，在氣蝕的作用下成為松散狀態(tài)，擴(kuò)散進(jìn)入溶液中。結(jié)果，玻璃
表面經(jīng)處理后變干凈了，“屏蔽"作用被消除，因此即使在提高溶液的濃度和溫度的情況下
也能保證處理后的玻璃具有良好的質(zhì)量。

  在超聲波的作用下，在溶液中就形成液體流動(dòng)系統(tǒng)，使勁地?cái)噭?dòng)溶液，并保證向厚度
減小的界面層提供新鮮的酸。在氣蝕的作用下，玻璃表面最薄弱的部位(表面微域地形的
隆起部和微裂紋的銳邊)首先被氣蝕。如果正確選擇氣蝕度，就能使氣蝕作用與酸的化學(xué)
作用有利地結(jié)合起來，保證表面的微域地形平整光滑并獲得理想的增強(qiáng)效果。
  我們還試驗(yàn)了在永中處理時(shí)超聲波對(duì)玻璃表面質(zhì)量和玻璃強(qiáng)度的影響。

  試驗(yàn)結(jié)果表明，具有火拋光表面的玻璃在強(qiáng)度為18瓦／平方厘米的超聲波場(chǎng)中在水中處理
兩分鐘后不但沒披削弱，甚至稍有增強(qiáng)，同時(shí)表面還獲得一種特有的光澤，顯然，這是由
于硅酸凝膠體被消除的原因。
  采用超聲波能省去玻璃的預(yù)洗滌過程，因?yàn)楦鞣N雜質(zhì)在20秒鐘內(nèi)就在溶液中擴(kuò)散開了。
試驗(yàn)表明，采用超聲波化學(xué)法增強(qiáng)窗玻璃，所去除和損耗的玻璃層的厚度以及供處理用的氫
氟酸的相對(duì)耗量能減少五分之四。
  采用超聲波化學(xué)法增強(qiáng)窗玻璃并給玻璃表面加上起保護(hù)作用的有機(jī)硅膜，這種方法特
別適用于因其他原因造成玻璃機(jī)械損傷的場(chǎng)合。

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