本发明涉及玻璃加工技术领域，具体涉及一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液及其制备方法和应用。
背景技术：
玻璃蒙砂是利用蚀刻液与玻璃发生化学反应，在玻璃表面形成不规则坑洞的工艺。蒙砂后的玻璃可以对光形成漫反射，常应用在高端手机的玻璃背壳上。一般的蒙砂蚀刻液由氟化氢铵、氟化钾、氟化钠、氢氟酸、硫酸钡和氟硅酸盐构成，其加工工艺多是采用喷淋法或浸泡法。随着手机玻璃背壳的装饰多样化，渐变蒙砂工艺正成为目前的主流趋势。渐变蒙砂是指玻璃一端为高雾度，雾度慢慢降低过渡到另一端，另一端最后为低雾度或雾度为0。其主要工艺是使玻璃逐步浸入蚀刻液，控制玻璃与蚀刻液反应时间来形成渐变效果。
传统玻璃蒙砂所用蚀刻液中含有大量的固体颗粒(如硫酸钡等)，当玻璃浸入到其中时，蚀刻液的固体颗粒会与玻璃产生相对运动，在玻璃表面产生大量的流痕，无法满足玻璃渐变蒙砂工艺的要求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种适用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，所述蚀刻液澄清透明，不含固体颗粒，将其应用于玻璃渐变蒙砂工艺时，可以实现玻璃从高雾度向低雾度的均匀渐变效果，且不会在玻璃表面产生流痕。
具体地，本发明提供了一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：20％～25％；有机酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；分散剂：0.1％～0.5％；表面活性剂：0.001％～0.005％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
本发明的所述蚀刻液中，氟化氢铵和氟硅酸可与玻璃反应，蚀刻玻璃表面，形成雾面效果；有机酸可以作为ph缓冲剂，稳定所述蚀刻液的酸性，分散剂与表面活性剂有利于提高蚀刻液中各组分的稳定性，通过上述特定质量百分含量的各组分的协同作用(尤其是控制氟化氢铵含量在20％～25％)，获得的所述蚀刻液的酸度、氟含量合适，不含固体颗粒，能在玻璃表面产生雾度均匀渐变的效果。
可选地，所述蚀刻液使玻璃的雾度自70-90均匀过渡至0-20。即，所述蚀刻液可在玻璃上产生渐变蒙砂效果。例如，玻璃的一端雾度在70-90，距该端一定距离处的雾度在0-20，中间段的雾度均匀过渡。
本发明中，氟化氢铵的含量应控制在合适范围，若其含量过高，则氟化氢铵不完全溶解，在蚀刻液中析出固体颗粒，进而在玻璃表面产生较多流痕。若氟化氢铵含量太低，则会蒙砂效果不明显。可选地，所述蚀刻液中，氟化氢铵的质量百分含量为21％～25％。
在本发明一实施方式中，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：21％～25％；有机酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；分散剂：0.1％～0.5％；表面活性剂：0.001％～0.005％；水：68％～75％；所述蚀刻液中不含固体颗粒。
本发明中，所述氟化氢铵与所述有机酸的质量比为(4～12.5)：1。优选为(4～10)：1。进一步优选为(4～8)：1。
所述氟化氢铵极易溶于水，在水中的溶解度高，水溶液呈强酸性，可游离出氟离子，与玻璃结构中的硅原子进行反应，形成蚀刻效果。
可选地，所述蚀刻液的氟离子含量在8-12mol/l的范围内。进一步优选为10-12mol/l。
可选地，所述蚀刻液的ph为2-3.5。本发明的所述蚀刻液的酸性不强，氟含量也小于一般蚀刻液，在各物料用量温和的调节下，可以保证所述蚀刻液无固体颗粒，能在玻璃上产生均匀的渐变蒙砂效果。
其中，所述有机酸选自柠檬酸、草酸、氨基磺酸、山梨酸、酒石酸和马来酸中的一种或多种。有机酸的存在，可以较好地稳定所述蚀刻液的酸性，保证所述蚀刻液在放置较长时间仍能产生渐变蒙砂的效果。
优选地，所述有机酸为柠檬酸。柠檬酸作为增溶剂和ph缓冲剂，可以促进溶液中各组分的溶解，也起到了稳定蚀刻液的酸性的作用。
其中，所述表面活性剂为水溶性的阴离子型表面活性剂。具体可以选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、阴离子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
其中，所述分散剂选自葡萄糖酸钠、葡萄糖、瓜尔胶和阿拉伯树胶中的一种或多种。
在本发明一优选实施方式中，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：20％～25％；柠檬酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；葡萄糖酸钠：0.1％～0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％～0.005％；水：68％～75％；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
在本发明的另一实施方式中，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：20％～25％；有机酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；分散剂：0.1％～0.5％；表面活性剂：0.001％～0.005％；氢氟酸：0～2％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。少量的氢氟酸可以提高蚀刻液中氟离子含量，加快对玻璃的蚀刻速率。
本发明第一方面提供的所述蚀刻液中，其主要成分为氟化氢铵、有机酸、氟硅酸、分散剂、表面活性剂和水，不含固体颗粒(例如氟化钙、氟化铝、氟化钡、硫酸钡、碳酸钡、高岭土、膨润土，以及室温下溶解度低的氟硅酸盐(如氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸铝)等)，配置好的所述蚀刻液澄清透明，久置也不会有固体析出。将所述蚀刻液应用于玻璃渐变蒙砂工艺时，可以实现玻璃从高雾度向低雾度的均匀渐变效果，且不会在玻璃表面产生流痕。
第二方面，本发明提供了一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液的制备方法，包括以下步骤：
将氟化氢铵和有机酸溶于水，混合均匀后，向其中加入氟硅酸、分散剂、表面活性剂，搅拌均匀得到用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液；
其中，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：20％～25％；有机酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；分散剂：0.1％～0.5％；表面活性剂：0.001％～0.005％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
其中，在将氟化氢铵和有机酸溶于水时，所述水为加热至40-80℃的热水。这样可以加快溶解氟化氢铵和有机酸的溶解，节省配置时间。
所述蚀刻液中的各组分如本发明第一方面所述，这里不再进行赘述。
本发明第二方面提供的制备方法，工艺简单，制备得到的所述蚀刻液澄清透明，不含固体颗粒，可以在玻璃表面产生蒙砂渐变效果，且不产生不良流痕。
第三方面，本发明提供了一种蒙砂渐变玻璃的生产方法，包括：
提供用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，所述蚀刻液包括如下质量百分含量的各组分：氟化氢铵：20％～25％；有机酸：2％～5％；氟硅酸：1％～2％；分散剂：0.1％～0.5％；表面活性剂：0.001％～0.005％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒；
将待加工玻璃的一端浸入所述蚀刻液中，然后以预定的速度将所述玻璃的其余待蒙砂部分逐步浸入所述蚀刻液中，反应后，取出加工完毕的玻璃，得到蒙砂渐变玻璃。
本发明中，玻璃由一端开始浸入蚀刻液的速度也并非固定的，而是可以选择不同的速度，如由慢渐快，或者由快渐慢，当然也可以采用均匀速度、先均匀再变速或者先变速再均匀的方式。
在本发明一实施方式中，待加工的玻璃是以1-3mm/s的速度均匀浸入蚀刻液中。
可选地，所述待加工的玻璃与所述蚀刻液的反应时间为1-3min。所述反应时间是指待加工的玻璃与所述蚀刻液的接触时间。
本发明第三方面提供的蒙砂渐变玻璃的生产方法，采用上述特定的蚀刻液，并使待加工玻璃不同部分与所述蚀刻液接触的反应时间不同，从而在不同部分产生不同程度的蒙砂效果。而且由于这种反应时间的不同是相对均匀变化的，从而使得待加工玻璃的蒙砂区域产生均匀渐变效果。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
若无特别说明，本发明实施方式所采用的试剂皆为市售商品。
实施例1
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：25％；柠檬酸：3.5％；氟硅酸：1％；葡萄糖酸钠：0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％；水：69.999％；所述蚀刻液中不含固体颗粒。
该蚀刻液的配置过程如下：在烧杯中加入称量好的氟化氢铵和柠檬酸，加入40℃的水充分搅拌，待完全溶解后，待其中加入葡萄糖酸钠、十二烷基苯磺酸钠和氟硅酸，搅拌均匀后待用。
该蚀刻液的应用方式为：取洗净的手机后盖玻璃，将其沿垂直蚀刻液液面的方向、以2mm/s的速度匀速浸入该蚀刻液中，完全浸入后迅速拉出该玻璃，用纯水洗掉附着的残留液体，吹干，得到加工后的玻璃。其中，待加工的玻璃与该蚀刻液的作用时间为2min。
为突出本发明的有益效果，设置以下对比例：
对比例1(用等量的盐酸代替实施例1中的柠檬酸)
一种玻璃蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：25％；盐酸：3.5％；氟硅酸：1％；葡萄糖酸钠：0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％；水：69.999％；所述蚀刻液中不含固体颗粒。
对比例2(氟化氢铵的重量百分比与实施例1不同)
一种玻璃蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：55％；柠檬酸：3.5％；氟硅酸：1％；葡萄糖酸钠：0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％；水：39.999％。配置好后的蚀刻液中有析出的氟化氢铵颗粒。
将以上对比例1-2玻璃蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，然后对加工后的玻璃进行外观测试和雾度测试。其中，雾度测试时，是采用byk雾度测试仪从高雾度一边向低雾度一边每隔20mm测量一次，在同一位置反复测量三次。
本发明实施例1的外观测试结果为：雾度均匀过渡，无流痕。而对比例1的测试结果为：蒙砂效果不明显；对比例2的测试结果为：流痕较多，蒙砂不均匀。
本发明实施例1的雾度测试结果为：一边雾度为89，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡。而对比例1的测试结果为：一边雾度为5，另一边雾度为0.2，没有明显的蒙砂效果；对比例2的测试结果为：一边雾度为95，另一边雾度为10，高雾度区域较多。
从以上结果可以看出，本发明实施例提供的蚀刻液中的氟化氢铵的含量应该控制在合适范围，若含量太高(如对比例2)，则氟化氢铵会不完全溶解，在蚀刻液中析出固体颗粒，进而在玻璃表面产生较多流痕，且蒙砂不均匀。若氟化氢铵含量太低，则会导致溶液中氟离子少，蒙砂效果不明显。若采用盐酸等无机酸代替本发明中的柠檬酸等有机酸(如对比例1)，则会因为酸性过高无缓冲作用，而导致不能出现渐变蒙砂效果。
实施例2
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：20％；柠檬酸：4％；氟硅酸：2％；瓜尔胶：0.4％；十二烷基苯磺酸钠：0.002％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例2的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为78，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
实施例3
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：21％；柠檬酸：3％；氟硅酸：1.5％；葡萄糖酸钠：0.45％；十二烷基磺酸钠：0.003％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例3的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为80，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
实施例4
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：25％；酒石酸：3.5％；氟硅酸：1％；葡萄糖酸钠：0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％；水：69.999％；所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例4的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为81，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
实施例5
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：25％；氨基磺酸：5％；氟硅酸：1％；葡萄糖酸钠：0.5％；十二烷基苯磺酸钠：0.001％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例5的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为82.5，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
实施例6
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：23％；马来酸：2％；氟硅酸：2％；阿拉伯树胶：0.3％；聚丙烯酸钠：0.0015％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例6的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为81，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
实施例7
一种用于玻璃渐变蒙砂的蚀刻液，该蚀刻液所含的各成分及其质量百分含量如下：氟化氢铵：25％；酒石酸：5％；氟硅酸：1％；瓜尔胶：0.2％；羧甲基纤维素钠：0.002％；余量为水；其中，所述蚀刻液中不含固体颗粒。
将实施例7的蚀刻液以与实施例1相同的方式应用到手机后盖玻璃的表面加工，加工后的玻璃一边雾度为82，另一边雾度为0.1，中间段雾度均匀过渡，玻璃表面无流痕。
以上所述是本发明的示例性实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。