物理鋼化

  由于玻璃存在以上缺陷，人們花費不少精力試圖實現提高玻璃強度的目的。
在工業(yè)上增強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，而內部冷卻較漫，并且在外
部已變成剛性后仍繼續(xù)收縮。內部的這一收縮對表層產生拉伸作用，促使表層處于壓應力
之下，而內部產生起補償作用的張應力。

  精密地控制鋼化工藝過程可制得各種實用的增強制品，如玻璃器皿或大玻璃杯和大玻
璃管。但這種方法也有缺點和局限性。因為既或很小的凸凹點都將成為物理鋼化制品的最
薄弱點，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熔融硝酸鹽浴中浸沒一定的時間。對鹽的選擇
取決于玻璃中最初存在的堿，對離子交換條件的選擇則取決于所需的不同性能，即強度、玻
璃層的深度、破裂特性等等。測量處理后的玻璃強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得。這里報道的結果是玻璃棒的撓曲強度。
  測量玻璃強度，重要的一點是必須了解玻璃表面的狀態(tài)。我們對強度的所有測量都是
在磨蝕相當劇烈的表面上進行的，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?；Ｎ覀儯河X得，試驗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受的
一般磨蝕的特征。一種磨蝕是擦痕磨蝕，甩150號砂礫磨料，與玻璃棒斷裂的刀口相平行
摩擦，也就是說，沿會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SiC磨料，將好幾根玻璃棒一起置入球磨機中滾動15分鐘。雖然形成
許多深20～30微米的小坑，但裂紋仍繼續(xù)擴展到試樣中。因此，處于壓應力之下的表層必
須有80～100微米深，才能承受這種“滾動式磨蝕’

超聲波和氣蝕對玻璃與酸溶液的相互作用的影響，從本質上可看作是不溶的和少量
ij溶的反應物與表面脫離，在氣蝕的作用下成為松散狀態(tài)，擴散進入溶液中。結果，玻璃
表面經處理后變干凈了，“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量。

  在超聲波的作用下，在溶液中就形成液體流動系統，使勁地攪動溶液，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
作用有利地結合起來，保證表面的微域地形平整光滑并獲得理想的增強效果。
  我們還試驗了在永中處理時超聲波對玻璃表面質量和玻璃強度的影響。

  試驗結果表明，具有火拋光表面的玻璃在強度為18瓦／平方厘米的超聲波場中在水中處理
兩分鐘后不但沒披削弱，甚至稍有增強，同時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洗滌過程，因為各種雜質在20秒鐘內就在溶液中擴散開了。
試驗表明，采用超聲波化學法增強窗玻璃，所去除和損耗的玻璃層的厚度以及供處理用的氫
氟酸的相對耗量能減少五分之四。
  采用超聲波化學法增強窗玻璃并給玻璃表面加上起保護作用的有機硅膜，這種方法特
別適用于因其他原因造成玻璃機械損傷的場合。

(本文由上海光學儀器廠編輯整理提供, 未經允許禁止復制http://www.sgaaa.com)