引言 .............................................................................................................................................. 3
超薄玻璃原片的制備方法 ........................................................................................................... 4
．1  浮法 ............................................................................................................................... 4
．2  溢流下拉法 ................................................................................................................... 4
．3  垂直引上法 ................................................................................................................... 4
超薄玻璃原片的鋼化 ................................................................................................................. 4
．1  物理鋼化 (PhysicalStrengthening) ....................................................................... 5
．2  化學(xué)鋼化 (ChemicalStrengthening) ....................................................................... 5
．2．1 離子 交換 的溫 度 和時(shí) 間 ......................................................................... 5
．2．2 添加 劑 ............................................................................................................. 6
．2．3 玻璃 表 面損傷 ............................................................................................... 6
．3 層壓法 (Laminating) ................................................................................................... 6
最新發(fā)展現(xiàn)狀一柔性玻璃 ........................................................................................................... 7
結(jié) 語............................................................................................................................................. 7
....................................................................................................................................... 8

  要：

溢流下拉法和垂直引上法等，本文分別介紹了各
特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀?；瘜W(xué)鋼化能顯著提高超薄玻璃的力學(xué)性
,因此開展超薄玻璃化學(xué)鋼化的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。最后詳細(xì)闡
  。

引言

當(dāng)今世界玻璃制造商們?cè)陂_發(fā)玻璃新技術(shù)方面,均向節(jié)能、環(huán)保、信息、生
[1]。隨著世界高科技產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,國際市場對(duì)超薄玻璃的需求正
,尤其是平板顯示器和手機(jī)用超薄玻璃基板。Display Search公司預(yù)測(cè),未
20%的速度增長。平板
,這使得超薄玻璃成為不可缺少的基片材
所謂超薄玻璃是相對(duì)普通平板玻璃厚度而言的,一般厚度在3 mm以下為薄玻
,而厚度在1. 5 mm以下稱之為超薄玻璃。厚度小于 0．5mm 的超薄玻璃具有
 ；而厚度小于 0．1mm的超薄玻璃具有可彎曲性能 ，又可稱為柔
 。
,那就是力學(xué)強(qiáng)度的降低。在降低重量、
,雜質(zhì)、缺陷以及任何降低玻璃強(qiáng)度的負(fù)面因素都會(huì)被放大。比
:一個(gè)小小的裂紋或缺陷對(duì)于普通厚度的玻璃來說只是表面上一個(gè)微不足道的
,但相對(duì)于超薄玻璃來說,同樣大小的裂紋卻可能已經(jīng)深入玻璃內(nèi)部,對(duì)其強(qiáng)
這直接造成了超薄玻璃在抗折強(qiáng)度、表面硬度等力學(xué)性
,這給超薄玻璃的實(shí)際應(yīng)用帶來了巨大的阻
 
60年代Kistler開始,通過不懈的研究人們發(fā)現(xiàn)通過化學(xué)鋼化(即離
)的方法,超薄玻璃的力學(xué)性能可以得到質(zhì)的提高。經(jīng)過化學(xué)鋼化后的超薄
: (1)電子信息產(chǎn)業(yè)平板顯示器用基板玻璃;(2)鐘表蒙面玻璃、儀器及汽車儀
; (3)太陽能發(fā)電用基板玻璃、
; (4)復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)及各類編碼器用玻璃; (5)顯微鏡、
; (6)工業(yè)材料配合料用鱗片玻璃等六大工業(yè)領(lǐng)域具有非凡的經(jīng)濟(jì)、科研
本文綜述了超薄玻璃化學(xué)鋼化的原理、影響因素、研究進(jìn)展以及一系列可
 
超薄玻璃原片的制備方法
 、溢流下拉法 、垂直引上法和鉑金爐下
 。浮法 、溢流法和垂直引上法是目前生產(chǎn)超薄玻璃的主要方法 ，可以
 0．3～2mm厚度的超薄玻璃。
．1  浮法
但是超
 。要獲得超薄玻璃，需要根據(jù)玻
 、黏度和重力等參數(shù) ，增加拉邊機(jī)數(shù)量 、設(shè)置牽引機(jī)，通過
牽引機(jī)的工藝參數(shù)，借助于拉邊機(jī)和牽引機(jī)對(duì)玻璃液施加的作
 ，來克服玻璃液重力和表面張力的作用 ，制備超薄浮法玻璃 [2~3]。2014
 0．33mm的超薄玻璃，中國蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)
 出厚度為 0．3mm 的超薄玻璃 ，解決了制約 0．3Flim超薄玻璃產(chǎn)
 、板面翹曲等關(guān)鍵技術(shù)難題 ，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。
．2  溢流下拉法
 的方法。此方法一般可拉
 0．5～1．0mm 的超薄玻璃。該工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于多種玻璃組分 ，
 良好表面質(zhì)量[4]。但是產(chǎn)量小、板寬窄 ，受溢流槽的尺寸所 限 ，
 
．3  垂直引上法
 、工藝制度穩(wěn)定及配有專用拉薄引上機(jī)的前提下，可采用垂直
 2．0mm以下的薄玻璃 ，廣泛用于高檔制鏡、醫(yī)用 、儀
 (HORN)公司用此方法成功拉制出
．5～2．0mm 的薄玻璃 。垂直引上法生產(chǎn)的薄玻璃品種多，占地面積小 ，
 比較差 ，波筋、線道等缺陷很難避免，因此
 
超薄玻璃原片的鋼化
 、光學(xué)性能、耐熱穩(wěn)定性等特性 ，廣泛使
 。但是也存在著機(jī)械強(qiáng)度低 、易碎等缺 陷 ，這在很大程 度
 展 [5]。超薄玻璃之所以機(jī)械強(qiáng)度低 ，原因在于超薄玻璃
 面和 內(nèi)部 存在 大量微 裂紋 ，在外 力 與環(huán)境 介質(zhì) 的作 用下極 易 發(fā)
 裂紋擴(kuò) 展 ，從 而 使玻璃 遭 到破壞。為了克服這個(gè)弱點(diǎn) ，可對(duì)玻璃進(jìn)行
 ，就是利用在玻璃的表面形 成壓 應(yīng)
 層 ，內(nèi)部產(chǎn) 生 張應(yīng)力 ，即玻 璃產(chǎn) 生 了一種 均勻 而規(guī) 律 分 布 的 內(nèi)
 力 ，從 而 提高 玻 璃 的抗 沖擊 強(qiáng)度和穩(wěn)定性。目前 ，超薄玻璃的鋼化
 [6]。
．1  物理鋼化 (PhysicalStrengthening)
加熱到玻璃的轉(zhuǎn)變溫度與
(對(duì)于普通的鈉鈣玻璃來說 ，約為 65O～
℃)，在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻 ，由于玻璃表面比玻璃內(nèi)部冷卻的快，玻璃表
急劇收縮而產(chǎn)生壓應(yīng)力，玻璃內(nèi)形成張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強(qiáng)
 
 、微粒鋼
 ，難以實(shí)
 2mm 以下玻璃的鋼化。液體鋼化法是用液體作為冷卻介質(zhì)對(duì)玻璃進(jìn)行淬火的
 、礦物油等，適合鋼化面積不大的厚度為 2．5～
．0mm 薄玻璃制品。微粒鋼化法是將玻璃加熱到接近軟化溫度后 ，一般采用
 200 μm 的氧化鋁微粒對(duì)玻璃進(jìn)行冷卻的方法。微粒鋼化冷卻介質(zhì)的
 ，適合鋼化超薄玻璃 ，但產(chǎn)品的均勻性難 以控制。
 、鉆孔 以及研磨拋光 ，鋼化前要將平板
 內(nèi)
 ，而且可能會(huì)有自
 
．2  化學(xué)鋼化 (ChemicalStrengthening)
 學(xué)鋼 化法 是根 據(jù)離 子擴(kuò)散 的機(jī) 理來 改變玻 璃 表面 的化學(xué) 組
 ，即在 一定 溫度 下 ，把含有 小半 徑堿 金 屬離子的玻璃沉浸在含有大
 中，在化學(xué)位梯度的推動(dòng)下 ，玻璃中的小半徑堿金屬離
 鹽 中的大 半徑堿 金屬 離子互 相 交換 ，產(chǎn)生 互擴(kuò) 散過 程 ，擴(kuò) 散
 表 面的大 離子 占據(jù) 了玻璃 亞 表面層 中小離子的位置 ，使得玻璃
“擠塞”現(xiàn)象 ，導(dǎo)致玻璃表面上產(chǎn)生了很大應(yīng)力 的壓應(yīng)力層 ，
 紋或 抑制 微裂 紋 的擴(kuò) 展 ，顯著 提高玻 璃 的強(qiáng)度 。離子
 曲強(qiáng)度、耐熱沖擊性能、表面壓力值 、壓應(yīng)力
 沖擊性能 等 。而影 響離 子交 換效果 的主要 因素 主要有 ：
 子交換 的 溫度 和時(shí) 間 、添加 劑 、玻璃 表 面損傷 等 。
．2．1 離子 交換 的溫 度 和時(shí) 間
 度是 影 響離子 交換 的一 個(gè)重 要 因素 ，溫度 升高 給予 離子 更
 的活 化能 ，玻璃 內(nèi)部 發(fā) 生應(yīng)力 弛豫 而且 有利于擴(kuò)散的進(jìn)行 ，增加玻
 的強(qiáng)度 。但是溫度過高會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松弛 ，“擠塞”效應(yīng)降低 ，玻璃強(qiáng)度降
 。
 璃離 子交 換獲 得表 面壓 應(yīng)力 的過 程 ，是 以一 定 的離 子 交換
 產(chǎn) 生 表 面壓 應(yīng) 力 和玻 璃 網(wǎng) 絡(luò)結(jié) 構(gòu) 的 調(diào)整 產(chǎn)生 熱松 弛損 失
 力 的矛盾 過程 。交 換 時(shí)間對(duì) 表 面應(yīng)力 的影 響分 三個(gè) 階段 ：交 換
 ，應(yīng) 力值 隨交 換時(shí) 問的延長 而增 加 ；隨交換 時(shí) 間延長 ，因交換 而
 生 的應(yīng)力 增加 與 應(yīng) 力松 弛 造 成 的應(yīng) 力 降低 達(dá) 到平 衡 ，變 化
 于穩(wěn)定；接下來應(yīng)力隨時(shí)間的再延長而降低 。在一定溫度下 ，在應(yīng)力一時(shí)
 ，所對(duì)應(yīng)的時(shí) 間為最 佳交 換時(shí) 間 。
．2．2 添加 劑
 的作用。對(duì)
 ，通常用KOH、K。CO。、KF等作 為添 加劑 。這 些添 加 劑
 以使 離 子 交 換 的 時(shí) 間 由 十幾 小 時(shí) 縮 短 到幾 小 時(shí) 甚 至幾
 鐘 ，其 中 KOH 的效 果最 好 。研究 表 明 ，在交 換熔 鹽 中加 入
 的 KOH，對(duì) 縮短 交換 時(shí) 間和提 高玻璃 的強(qiáng)度都有明顯的效果，但是
的含量達(dá)到 1 時(shí)就會(huì)使玻璃表面受到嚴(yán)重侵蝕 ，甚至產(chǎn)生裂紋 ，造成強(qiáng)
 
．2．3 玻璃 表 面損傷
 于化 學(xué)鋼 化玻 璃 ，表面損 傷對(duì) 強(qiáng)度 的影 響更 為 突 出 ，通 常
 學(xué) 鋼 化玻 璃 的壓 應(yīng) 力 厚 度 只有 幾 十微 米 ，哪 怕是 任何 輕微
 傷 ，強(qiáng)度衰 減都 非 常嚴(yán) 重 。當(dāng)玻璃 表 面損 傷超過 壓應(yīng) 力層 厚
 時(shí) ，實(shí) 際上增 強(qiáng) 的效 果 已不 復(fù)存 在 。
 ，化學(xué)鋼化后 的玻璃表面壓應(yīng)力大且均勻 ，因而強(qiáng)度更高、熱穩(wěn)定
 ，玻璃表面平整光滑并且玻璃不易發(fā)生光學(xué)畸變及物理變形 ，對(duì)玻璃的形
 ，經(jīng)離子交換后的玻璃可以切割 、鉆孔等冷加工處理且無
 ，成品率高。與物理鋼化法相 比，化學(xué)鋼化法更適合 于鋼化特薄 (厚
 1mm)、厚 薄不 均 、要 求精 度 高 的玻 璃 。
．3 層壓法 (Laminating)
所層壓的玻璃應(yīng)具
 數(shù) 。層壓 法 的原理 與上 面一 樣 ：當(dāng)快速 冷
 的時(shí)候 ，內(nèi)層 玻 璃處 于 拉 應(yīng)力 狀 態(tài) ，所層 壓 的玻璃 處 于 壓應(yīng)
層壓法還可用具有較低楊氏模量的保護(hù)膜覆蓋在玻璃表面 ，例如 聚合
 。這種方法的機(jī)理就是減 小表 面裂 紋 。 當(dāng)表 面保 護(hù)膜 受到 外加
 力時(shí) ，低楊 氏模 量 的薄膜 吸 收作 用 力 并 阻止 玻璃 里 面新 裂
 的產(chǎn) 生 ，從 而達(dá) 到增 加玻 璃 強(qiáng)度 的 目的[6]。
最新發(fā)展現(xiàn)狀一柔性玻璃
 性基 板若 用于 顯示 器基 板 ，有 助 于開發(fā) 出具 有 真實(shí)感 的曲
 示器 ，用 于封裝 有 機(jī) 電致 發(fā)光 面板 等元器 件 ，可保護(hù) 元器 件
 受水 分 和氧 的侵蝕 ，因而受 到人們 的廣泛關(guān) 注 。
 。聚合物柔性基
 、柔性好 、不易碎等優(yōu)點(diǎn)，但存在可見光透過率低 、不耐高溫 、
 ，限制 了其應(yīng)用 ，特別是不能應(yīng)用于顯
 ；玻璃耐高溫 ，同時(shí)具有可見光透過率高、熱穩(wěn)定好、表面光滑 、
 ，缺點(diǎn) 是柔性 差 易碎 ，如果 玻璃 具有 柔性 ，那 么
 就是 理想 的柔 性基 板 了[7]。 目前 ，顯示 器 產(chǎn)業(yè)正 處 于轉(zhuǎn)折 點(diǎn) ，
 
 
 0．1mm 的超薄平板并且可以彎曲的玻璃?？祵幑?
 滾壓技 術(shù) 制備 出厚度 僅僅 為 0．1mm 的柔
 玻璃一W illow glass，通過 化學(xué) 鋼化 處理 ，獲 得很 高 的強(qiáng) 度 和很
 的可 彎 曲性 ，還 兼具 輕便 、成 本低 、可承 受高 達(dá) 500。C高 溫等
 性 [8]。 日本旭 硝 子 電子 公 司采 用 浮 法玻 璃生產(chǎn)工藝，成功生產(chǎn)出
 0．1mm的無堿超薄柔性玻璃。還通過溢流法成功制備出厚度為
．05mm、
 為 8O0mm、長 度超 過 100m 的卷狀 超薄 柔性 玻璃 ，非 常適 合用
 AMOLED顯 示屏 。
 的研究 。智廣林[9] 等人采用二
 的厚度 僅 為 0．03～0．2mm、寬度 為
、長 度 大 于 5m 的具 有 良好撓 性 的 柔性 玻 璃 。萬 青[10]。。
 在低熔點(diǎn)的錫
 Si
N4 薄膜和一層 SiO2 薄 膜 ，抽取Si3N4/ SiO2層進(jìn) 行 拋光 ，
 后 除去 Si
N4層 即可得 到柔性 超 薄玻 璃 ；另一 種是 采用 碎 玻璃粉
 凝技 術(shù) ，即將粒 徑 為 50nm～ 20Fm 的 碎 玻璃 粉 均 勻 加 入 熔 融
 液 中 ，碎 玻 璃 粉 在錫 液 熔 化 鋪 展后 ，再進(jìn)行冷卻 、拋光 即
 1～50μm，柔性高、可
 率高。
結(jié) 語
 ，超薄玻璃的制備方法、鋼化
 。隨著柔性顯示器 、曲面
 等一 系列 新產(chǎn) 品的推 出 ，微米級(jí)厚 度 的柔性超 薄玻 璃 已經(jīng)成 為
 內(nèi)外 研究 的熱 點(diǎn)。 目前 ，我 國許多研究學(xué)者已經(jīng)重視柔性超 薄玻 璃
 并投入了 量的研究 ，但是技術(shù)還不是很成熟 ，還不能進(jìn)行大批量的 工
 ，這仍然需要廣大科研工作者的共同努力。