鋼化玻璃

鋼化玻璃

鋼化玻璃（Tempered glass）是一種經過特殊熱處理工藝加工而成的安全玻璃，又稱強化玻璃。其核心特徵是通過物理或化學方法在玻璃表面形成壓應力層，從而顯著提升玻璃的機械強度和熱穩定性。根據中國國家標準GB15763.2-2005《建築用安全玻璃 第2部分：鋼化玻璃》的定義，鋼化玻璃是指經熱處理工藝後的玻璃，其特點是表面形成壓應力層，機械強度和抗衝擊性能大幅提高，且破碎後呈現無尖銳棱角的小顆粒狀態。

• 起源：鋼化玻璃技術起源於17世紀中葉，當時英國羅伯特王子將熔融玻璃液浸入冷水中，意外發現玻璃強度提升的現象• 工業化發展：20世紀30年代法國聖戈班公司首次實現鋼化玻璃的工業化生產• 中國發展：1950年代後期中國開始研製鋼化玻璃，1965年秦皇島玻璃研究院成功研發出物理鋼化技術• 技術演進：21世紀以來，隨著建築幕牆和汽車工業需求增長，鋼化玻璃生產技術不斷革新，出現化學鋼化、半鋼化等新工藝

物理鋼化法（風冷鋼化）

1. 加熱階段：將普通平板玻璃加熱至軟化點附近（約620-650℃）

2. 急速冷卻：用高壓空氣流在玻璃兩側同時快速均勻冷卻

3. 應力形成：表面迅速冷卻固化，內部冷卻收縮時在表面形成永久壓應力（約100-200MPa）

4. 設備要求：需專用鋼化爐，冷卻風柵的風壓和距離需精確控制

化學鋼化法

• 原理：通過離子交換在玻璃表面形成壓應力層• 工藝流程：

• 清洗預處理

• 浸入熔融鉀鹽（通常為硝酸鉀）浴槽（約400℃）

• 鈉離子與鉀離子交換（鉀離子半徑較大）

• 表面形成緻密層產生壓應力• 特點：適用於薄玻璃（0.1-3mm）、變形小但成本較高

機械性能

• 抗彎強度：是普通玻璃的3-5倍（可達150-250MPa）• 抗衝擊性：能承受227g鋼球從2.5m高度自由落下的衝擊• 撓度：比普通玻璃大3-4倍，1200×350×6mm試樣可達100mm以上

熱性能

• 耐熱衝擊：可承受200-250℃的溫差變化（普通玻璃僅70-100℃）• 熱穩定性：在327.5℃環境下急冷至20℃不破裂

安全特性

• 破碎形態：呈蜂窩狀鈍角小顆粒（顆粒度通常30-80粒/50×50mm區域）• 抗穿透性：6mm厚鋼化玻璃受5kg鐵球9.5m衝擊仍能保持完整性

按鋼化程度分類

1. 全鋼化玻璃：表面壓應力≥90MPa，廣泛用於建築幕牆

2. 半鋼化玻璃：表面壓應力24-69MPa，破碎時仍有大裂紋但邊緣不易脫落

3. 區域鋼化玻璃：汽車前擋風玻璃專用，保留部分區域不完全鋼化

按形狀分類

• 平面鋼化玻璃• 曲面鋼化玻璃（需特殊模具成型，用於汽車側窗等）

特殊品種

• 彩釉鋼化玻璃：先絲網印刷釉料後鋼化• Low-E鋼化玻璃：鍍膜後進行鋼化處理• 夾層鋼化玻璃：與PVB膜複合形成更高安全等級

建築工程

• 幕牆（佔總用量40%以上）• 門窗（特別是高層建築）• 室內隔斷、淋浴房（厚度通常8-12mm）• 採光頂（需配合夾膠工藝使用）

交通運輸

• 汽車側窗及後擋（厚度3-5mm）• 高鐵車窗（多採用中空鋼化結構）• 船舶舷窗（耐風壓性能要求高）

家電製品

• 烤箱門（耐溫300℃以上）• 微波爐面板• 冰箱隔板

其他領域

• 電子設備觸控面板（如ATM機）• 家具（玻璃茶几、櫥櫃門）• 太陽能集熱器蓋板

關鍵指標

1. 表面應力：使用表面應力儀測量，建築用鋼化玻璃應≥90MPa

2. 碎片狀態：50×50mm區域內顆粒數需符合：

   • 厚度≤3mm時≥30粒

   • 厚度3-8mm時≥40粒

   • 厚度>8mm時≥30粒

3. 抗衝擊性：1040g鋼球1m高度自由落下不破裂

4. 彎曲度：平型鋼化玻璃彎曲度≤0.3%

常見缺陷

• 應力斑：光學干涉造成的視覺不均勻（不影響強度）• 波形變形：加熱不均導致的表面不平整• 自爆：因硫化鎳夾雜物相變引發（發生率約0.1-0.3%）

1. 加工限制：鋼化後不可再切割、鑽孔，所有加工需在鋼化前完成

2. 邊部處理：建議進行磨邊處理以減少應力集中

3. 安裝要求：

   • 避免硬性接觸，需使用彈性墊塊

   • 幕牆玻璃應留≥5mm邊隙

4. 維護保養：

   • 避免酸鹼腐蝕（特別是化學鋼化玻璃）

   • 清潔時禁用金屬刮刀

1. 超薄鋼化技術：0.1-1.1mm超薄玻璃鋼化工藝突破

2. 智能鋼化玻璃：結合電致變色、溫控等功能

3. 環保工藝：低能耗鋼化設備（如天然氣加熱系統）

4. 自修復技術：表面塗層可自動修復微小裂紋

5. 強度提升：通過複合工藝使抗彎強度突破300MPa

注：本文數據主要參考中國GB15763.2-2005標準及ASTM C1048國際標準，實際性能可能因生產工藝和原材料有所不同。