物理钢化实验检测显微镜,精密地控制钢化工艺过程
物理钢化
由于玻璃存在以上缺陷，人们花费不少精力试图实现提高玻璃强度的目的。
在工业上增强玻璃的方法较重要的仍然是物理钢化法。这种方法是将玻璃加热到稍低于其
软化温度，然后骤冷。在快速骤冷期间，玻璃外部急速冷却，而内部冷却较漫，并且在外
部已变成刚性后仍继续收缩。内部的这一收缩对表层产生拉伸作用，促使表层处于压应力
之下，而内部产生起补偿作用的张应力。
精密地控制钢化工艺过程可制得各种实用的增强制品，如玻璃器皿或大玻璃杯和大玻
璃管。但这种方法也有缺点和局限性。因为既或很小的凸凹点都将成为物理钢化制品的较
薄弱点，为此试样的形状也受到限制。
离子交换处理就是把玻璃试样置入一个熔融硝酸盐浴中浸没一定的时间。对盐的选择
取决于玻璃中较初存在的碱，对离子交换条件的选择则取决于所需的不同性能，即强度、玻
璃层的深度、破裂特性等等。测量处理后的玻璃强度较常用的方法是将玻璃棒折断，但也可
以用摆锤法或落球法在薄玻璃板或厚玻璃板上测得。这里报道的结果是玻璃棒的挠曲强度。
测量玻璃强度，重要的一点是必须了解玻璃表面的状态。我们对强度的所有测量都是
在磨蚀相当剧烈的表面上进行的，以便减少格里菲恩微裂纹的不规则性，使玻璃表面状态
正常化。我们：觉得，试验室中所用的两种不同类型的磨蚀具有玻璃在使用过程中所经受的
一般磨蚀的特征。一种磨蚀是擦痕磨蚀，甩150号砂砾磨料，与玻璃棒断裂的刀口相平行
摩擦，也就是说，沿会引起破裂的裂纹方向摩擦。擦痕的深度大约为30～40微米。另一种更
剧烈的磨蚀是用30号SiC磨料，将好几根玻璃棒一起置入球磨机中滚动15分钟。虽然形成
许多深20～30微米的小坑，但裂纹仍继续扩展到试样中。因此，处于压应力之下的表层必
须有80～100微米深，才能承受这种“滚动式磨蚀’
超声波和气蚀对玻璃与酸溶液的相互作用的影响，从本质上可看作是不溶的和少量
ij溶的反应物与表面脱离，在气蚀的作用下成为松散状态，扩散进入溶液中。结果，玻璃
表面经处理后变干净了，“屏蔽"作用被消除，因此即使在提高溶液的浓度和温度的情况下
也能保证处理后的玻璃具有良好的质量。
在超声波的作用下，在溶液中就形成液体流动系统，使劲地搅动溶液，并保证向厚度
减小的界面层提供新鲜的酸。在气蚀的作用下，玻璃表面较薄弱的部位(表面微域地形的
隆起部和微裂纹的锐边)首先被气蚀。如果正确选择气蚀度，就能使气蚀作用与酸的化学
作用有利地结合起来，保证表面的微域地形平整光滑并获得理想的增强效果。
我们还试验了在永中处理时超声波对玻璃表面质量和玻璃强度的影响。
试验结果表明，具有火抛光表面的玻璃在强度为18瓦／平方厘米的超声波场中在水中处理
两分钟后不但没披削弱，甚至稍有增强，同时表面还获得一种特有的光泽，显然，这是由
于硅酸凝胶体被消除的原因。
采用超声波能省去玻璃的预洗涤过程，因为各种杂质在20秒钟内就在溶液中扩散开了。
试验表明，采用超声波化学法增强窗玻璃，所去除和损耗的玻璃层的厚度以及供处理用的氢
氟酸的相对耗量能减少五分之四。
采用超声波化学法增强窗玻璃并给玻璃表面加上起保护作用的有机硅膜，这种方法特
别适用于因其他原因造成玻璃机械损伤的场合。
