化学增强平板玻璃规范

Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass

C1422-99

化学增强平板玻璃规范

 

1.       范围

1.1   本标准规定由平板玻璃通过化学增强处理而制备的玻璃制品的要求，这些玻璃制品通常应用于建筑、交通和其他特殊领域，比如复印机、机械扫描仪、计算机磁盘和监视器的玻璃屏幕。本标准所指的化学增强技术包括离子注入、脱碱、腐蚀增强和涂层技术等。

1.2   化学增强玻璃制品按照实验室测定的表面压缩和压缩深度进行分类，而不是按照断裂模量进行分类。本标准的主旨不在于规定产品性能。

1.3   本标准并不对所有安全事项作出规定。如果有所规定，则均与其使用场合相结合。本标准的使用者应负责采取适当的安全和健康措施，并在使用前确定限制条件的适用性。

1.4   尺寸值采用SI单位制即本规范的标准单位。括号中的英寸-磅制单位仅供参考。

 

2.       参照标准

2.1ASTM标准

C162

C978

C1036

C1279

 

3.       术语

3.1定义—适当时，参考术语C162的规定。

3.1.1污点—参照C1036平板玻璃规范中的规定。

3.2本标准特定术语的定义

3.2.1          压缩深度—从表面向下到最近的零应力平面的压缩层深度。

3.2.2          化学增强玻璃—通过表面离子交换在所处理的表面产生压缩应力层，从而使强度得到增加的玻璃。

3.2.3          离子交换过程—玻璃中离子与外部离子的连续交换过程（通常发生在玻璃的应变点附近）。完成该过程可以有以下几种方式：将玻璃浸入熔盐或溶液中，有无电辅助均可；将玻璃置于等离子场中；玻璃表面涂覆釉浆；（电辅助）表面析晶。

3.2.4          表面压缩—压缩玻璃表面原子的水平应力。

 

4.       重要性和应用

4.1   化学增强玻璃的强度远大于退火玻璃。这取决于玻璃组成、增强过程、腐蚀程度和使用环境。化学增强工艺不应引起光畸变。

4.2   化学增强工艺可以强化各种尺寸和形状的玻璃，而且可以用于因玻璃太薄、太小或形状复杂而不能采用热钢化的情况。

4.3   单层化学增强玻璃不是安全玻璃制品，因为该玻璃的碎块形状与退火玻璃相同。如果需要将化学增强玻璃作为安全玻璃使用，则应进行夹层处理。

4.4   化学增强工艺的本质在于改变玻璃的表面化学性质。所以，经过化学增强处理的玻璃制品的后续处理过程比如进行夹层和涂层的步骤和操作可能与非化学增强玻璃不同。

4.5   化学增强过程控制的其他方法包括断裂模量、重量增加和光学方法。

 

5.       分类

5.1种类—本标准所涉及的化学增强玻璃按照表面压缩等级（1-5级）和压缩深度（A-F级）进行分类。这些等级是互相独立的。提高表面压缩等级可以提高玻璃的挠度。而表面压缩深度越大，越能防止由于滥用和磨损引起的强度降低。表面压缩和压缩深度等级的测试结果必须标明测试样品的厚度。由同种化学增强方法制造的同类玻璃制品的压缩深度随厚度的不同而不同。为了便于分类，本标准中所有表面压缩和压缩深度的测试都采用厚度为3mm（1/8英寸）的样品并符合8.1.3的规定。

5.1. 1表面压缩

5.1.1.1  1级—表面压缩，>7Mpa（100 psi）￡ 172Mpa(2500psi )

5.1.1.2  2级—表面压缩，>172MPa（2500 psi）￡ 345Mpa(50 000psi)

5.1.1.3  3级—表面压缩，> 345Mpa(50 000psi) ￡517 Mpa(75 000psi)

5.1.1.4  4级—表面压缩，> 517 Mpa(75 000psi) ￡690Mpa(100 000psi)

5.1.1.5  5级—表面压缩，> 690Mpa(100 000psi)

5.1.2压缩深度

5.1.2.1 A级—压缩深度，￡50um(0.002in.)

5.1.2.2 B级—压缩深度，>50um(0.002in.) ￡150um(0.006in.)

5.1.2.3 C级—压缩深度，>150um(0.006in.) ￡250um(0.010in.)

5.1.2.4 D级—压缩深度，>250um(0.010in.) ￡350um(0.014in.)

5.1.2.5 E级—压缩深度，>350um(0.014in.) ￡500um(0.020in.)

5.1.2.2 F级—压缩深度，>500um(0.020in.)

 

6.       定货资料

6.1用户应按需选择本标准规定的事项并在采购文件中注明下列内容：

6.1. 1本规范的名称、编号和日期

6.1.2表面压缩（见5.1.1）或最小容许值

6.1.3压缩深度（见5.1.2）或最小容许值

6.1.4制造资料（见7.1）

 

7.       制造

7.1制造—本规范建议：只能由制造商对化学增强后的玻璃进行改动。不能进行任何影响表面压缩和压缩深度的改动。

7.1.1厚度—用于化学增强的玻璃基片应符合规范C1036规定的厚度要求，并按照本规范第6节的说明进行制造。如没有所需要的厚度要求，可与制造商进行协商。

 

8.       测试方法

8.1试样的制备

8.1. 1待测试样取自同一批材料并在化学增强处理以前进行退火。

8.1.2在制备试样的过程中（包括切片、研磨和平滑）应保护试样边角不被损坏。

8.1.3应制备参比试样，其最小尺寸为25′12.5mm（1′ 1/2英寸），标准厚度为3mm。试样上下两个大的平面应保持原始制造条件。化学增强处理后，沿试样的一端垂直切割至少2mm（008in.）宽的一块。（见图1）。该切片相互平行的平面之间的厚度（高度）不应超过1.5mm（0.06in.）。采用传统的陶瓷结构技术对该切片进行轻度抛光。通过观察切片高度方向的光程差来进行分类。

图1 切片位置

slice切片   Min.2mm 最小2mm    chemical  strengthened surface化学增强表面

Nominal min.3mm 标准厚度最小3mm

8.2测试切片表面应力的装置

8.2. 1显微镜：物镜′目镜的最小放大倍数为100倍。

8.2.2偏振镜：按相互垂直交叉的方向安装，并与显微镜的对称面成45度角。

8.2.3黑色条纹与侧面距离的测试方式，包括一个微细刻度十字线或带线测微尺的目镜（试样固定在载物台上）或者微细刻度尺（试样固定在测微台上）。为了保证重复性，测试系统必须分辨1mm而不是5mm。所使用的线测微尺必须采用经过检定的精确量尺进行标定。

8.3采用十字线或线测微尺目镜，测量从暗条纹中心到最邻近的增强处理表面的距离作为表面压缩层深度。依据已知的标定结果，计算暗条纹中心与最近增强处理表面之间的距离作为表面压缩深度的最终结果。（见图2）。

图2 表面压缩深度

black fringe 黑色条纹 edge 侧面  case depth 表面压缩深度 chemical  strengthened surface化学增强表面

8.4表面应力测试

8.4.1按照测试方法C1279的规定，化学增强参比试样的表面应力采用偏振和折射测定技术进行测量。

8.4.2取自参比试样的切片的侧面应力采用8.2条规定的显微镜进行测量。按照测试方法C978的规定，采用适当的补色器测量侧面的光程差，并按照8.5.2条的规定转换为应力值。

8.4.3如果侧面的清晰度不足，则允许采用外推技术。方法如下：选择零条纹和侧面之间的任意几点，通常间隔10mm，分别测定其光程差（至少需要测量三点）。然后将光程差轨迹曲线外推至侧面，如图3所示。

图3 测绘双折射—位置图的外推步骤

black fringe 黑色条纹 extrapolated 外推点 edge 侧面

8.5表面应力计算

8.5.1如果采用表面偏振测定法，则应由制造商对测量值与表面应力值的转换进行标定。

8.5.2如果按照8.4.2条的规定测量侧面光程差或采用8.4.3条规定的方法，表面应力按下述公式计算：

S=R/Tc（1-v）     （1）

其中：

S=应力，Mpa

R=光程差测量值，nm

t=切片厚度，mm

v=泊松比（绝大部分玻璃为0.2）

C=与母体玻璃一致的应力-光学系数，10^-12Pa^-1（Brewster）单位

 

9.       关键词

9.1表面压缩深度；化学增强；平板玻璃；离子交换；表面压缩