一种高强度保护玻璃的强化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃强化领域，更具体的说是涉及一种高强度保护玻璃的强化方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能触控行业的高速发展，目前面向显示器件保护用玻璃基板存在两大技术 课题。一个是玻璃的厚度向薄化过渡，现0.70~0.40mm玻璃为盖板保护玻璃的主流产品，其 中又以0.40mm的超薄玻璃为领先技术。另一个则是玻璃的表面强度性能，通常越薄化的玻 璃其强度在化学强化后强度会比厚玻璃降低，也就意味着用其组装的手机越容易被摔碎。
[0003] 目前作为显示器件保护用玻璃必须经过精雕机的磨边、倒角、打孔处理。由于精雕 机采用的是高速旋转的主轴对玻璃进行加工，需要对玻璃进行固定，固定的方法采用的是 真空吸附，同时为了防止划伤，对吸附面进行覆膜处理，这就造成了玻璃表面易留下吸盘印 迹以及膜痕迹。这些印迹在普通环境下肉眼几乎不可见，但是在暗室强光下却可见。
[0004] 影响玻璃强度的因素主要为:玻璃表面微裂纹和玻璃表面渗锡。采用蚀刻的方法 能去除这两种因素对玻璃强度的影响。传统的方法一般单面蚀刻厚度为80~150μπι，去除渗 锡层和表面微裂纹的同时，也降低了玻璃的厚度。随着蚀刻厚度的增加，玻璃表面的均匀性 不能保证，导致蚀刻后还要进行抛光处理，成本大大增加。同时蚀刻完成后的玻璃还要经过 切割机切割、精雕机研磨等工序，导致玻璃表面微裂纹的再次出现，最终导致化学强化后的 玻璃强度降低。
[0005] 基于上述的背景，希望去除玻璃表面印迹的同时，减少玻璃的蚀刻厚度，大幅度提 高化学强化后玻璃的表面强度。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种在去除玻璃表面印迹的同时，减少玻璃的蚀刻厚度，大幅度提 高化学强化后玻璃的表面强度的强化方法。
[0007] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种高强度保护玻璃的强化方法，将玻璃经过精雕机进行磨边、倒角、打孔处理后，再 进行超声波清洗、微蚀刻处理、化学强化处理，还包括化学强化预处理步骤，化学强化预处 理可以在精雕机进行磨边、倒角、打孔处理后、超声波清洗之前或者在微蚀刻处理和化学强 化处理之间。
[0008] 上述方法，采用现有技术的工艺方法得到的强化玻璃的性能就具有一定程度的提 升。这对玻璃强化领域是一利好因素。
[0009] 现有技术都是按部就班的将玻璃进行磨边、倒角加工后，再进行化学强化处理，这 种方法也能获得强化玻璃，但是这种方法得到的强化玻璃所蚀刻的深度较大(一般单面能 达到80~150μπι)，能承受的强度并不高，玻璃表面的均匀性不好，导致蚀刻后还要进行抛光 处理，也增加了成本。在玻璃强化领域，由于玻璃强化的方法为物理和化学方法两类，物理 方法主要采用机械方法，化学方法则采用离子交换或酸化等方法，按照一般思维，玻璃强化 的影响因素主要和化学强化工艺有关，一般采用强化工艺加上其他诸如清洗辅助步骤即 可。因此，强化工艺和清洗等其他辅助步骤的工艺基本上是既定的。和现有技术有着很大区 另IJ，本发明采用化学强化预处理、微蚀刻处理、化学强化处理和其他辅助手段结合，能够得 到强度更高的玻璃;并且发明人在实验过程中偶然发现，化学强化预处理的工艺位置不同 即整个工艺顺序不同，玻璃强化后得到的玻璃性能也会不同，而将化学强化预处理放置在 精雕机进行磨边、倒角、打孔处理后、超声波清洗之前或者在微蚀刻处理和化学强化处理之 间的效果一致，得到的强化玻璃的特性都得到很大的提升，即强化得到的强化玻璃表面压 应力为820~880Mpa，压应力层深度为30~50μπι，相对于现有技术来说，本发明的工艺与得 到的强化玻璃具有突出的实质性特点和显著的进步。
[00?0] 微蚀刻处理使用的微蚀刻介质包含以下组分，以质量百分比表不，HF: 1%~5%， H2SO4 :1%~8%，ΗΝ03 :0%~5%，同时HF+ H2SO4+ ΗΝ03+ HCL总量7%~12%，其余为纯水〇 [0011] 本发明中HF在微蚀刻过程中，主要与玻璃中的Si02、Mg0、Na20等反应，起到剥离玻 璃渗锡层和表面微裂纹的作用;H 2S〇4在抛光过程中，主要作用是溶解HF剥蚀玻璃表面时形 成的不溶性氟硅酸盐，避免其残渣粘附于玻璃表面，使处理后的玻璃表面光滑，因此HF+ H2SO4+ HN〇3+ HCL总量以质量百分比表示应控制在7%~12%。
[0012] 微蚀刻处理具体为:将玻璃浸泡于微蚀刻介质中或者将微蚀刻介质均匀地喷淋在 玻璃表面。
[0013] 微蚀刻处理时间为2~15min。微蚀刻工艺能够控制玻璃的蚀刻深度，对玻璃的强 化性能具有影响力，想要控制不同的玻璃的蚀刻深度，需调整微蚀刻介质的组份以及合理 安排微蚀刻处理时间。
[0014] 超声波清洗具体为用8-l〇Wt%的碱液初洗，清洗时间为5分钟;再用4_6wt%碱液精 洗，清洗时间为5分钟;再用纯水漂洗，清洗时间为20~25分钟，纯水为12~18兆;纯水清洗 后慢拉脱水再风干。碱液可以为氢氧化钠、碳酸钠等常见碱液。
[0015] 由于玻璃在精雕机加工过程中，真空吸附和覆膜的双重原因，导致玻璃表面出现 肉眼不可见暗室强光可见的印迹。
[0016] 本发明采用化学预处理的方法可以去除以上所述印迹，将玻璃放置于硝酸钾熔盐 中进行高温预处理，预处理温度为380°C~400°C，化学强化时间为2~30min。其中，预处理 温度优选为390 °C~400 °C，化学强化时间优选为2~1 Omin。
[0017]化学强化处理具体为将玻璃放入钢化液中进行化学强化，化学强化温度为380°C ~430°C，化学强化时间为4~8小时。玻璃中的碱金属离子与恪盐中的碱金属离子因扩散而 发生相互交换，产生"挤塞"现象，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。
[0018] 如前所述的强化方法制得的强化玻璃，玻璃双面微蚀刻厚度为18~25μπι，化学强 化玻璃表面压应力为820~880Mpa，压应力层深度为35~50μπι。
[0019] 研究发现:玻璃表面的渗锡量达到一定程度时，渗入玻璃表面的锡会改变玻璃表 层的化学组成，还会作为网络修饰离子，改变玻璃表面的网络结构，也就是改变了玻璃表面 的物理化学性能，从而对玻璃的力学、光学等性能造成了影响。因此，渗锡层和玻璃表面微 裂纹的存在，导致化学强化后的实际玻璃强度大幅度地降低。
[0020] 本发明所阐述的强化方法是使蚀刻玻璃的厚度保持在双面18~25μπι，去除了玻璃 表层的渗锡层以及微裂纹，同时可对采用化学强化预处理的玻璃去除压应力层深度(5~10 μπΟ和玻璃表面压应力。通过化学强化预处理、微蚀刻处理、化学强化处理的玻璃，在化学强 化后，强度得到了大幅度的提升。
[0021] 以质量百分比表示，强化玻璃包括以下组分：Si〇2 :60~65%、Α12〇3:11~17%、Κ20: 0.2% ~6.8%、Zr〇2:0% ~1.8%，同时 Si〇2+ Al2〇3+Na2〇+K2〇+MgO+ Zr〇2+ CaO 的总量以质量百 分比表示应该在89%~100%。由前述得到的强化玻璃制得的带有显示设备的电子器件的屏 幕保护面板或者电子设备外罩的玻璃盖。带有显示设备的电子器件可以为手机、电脑、PAD、 电视、带有显示屏的收音机或音响设备，或者带有显示设备的机器人等，电子设备外罩可以 为实验室用的防护罩等等。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、本发明能够去除玻璃表层的渗锡层以及微裂纹，并通过2次化学强化和微蚀刻的工 艺结合，使得玻璃得到了大幅度的提升。
[0023] 2、本发明的化学强化预处理的工艺位置不同即整个工艺顺序不同，玻璃强化后得 到的玻璃性能也会不同，且得到的强化玻璃的特性都得到很大的提升。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。 [0025] 实施例1 1、 玻璃经过精雕机进行磨边、倒角、打孔处理； 2、 化学预处理:将玻璃放置于硝酸钾熔盐中进行高温预处理，预处理温度为380°C，化 学强化时间为30min; 3、 超声波清洗:为用8-lOwt%的碱液初洗，清洗时间为5分钟;再用4-6wt%碱液精洗，清 洗时间为5分钟;再用纯水漂洗，清洗时间为20~25分钟，纯水为12~18兆;纯水清洗后慢拉 脱水再风干； 4、 微蚀刻处理:将玻璃浸泡于微蚀刻介质中或者将微蚀刻介质均匀地喷淋在玻璃表 面，微蚀刻处理时间为2~15min，微蚀刻介质包为，以质量百分比表示，HF:l%，H2S〇4 :3%， HN〇3 :4%，其余为纯水。
[0026] 5、化学强化处理:将玻璃放入硝酸钾钢化液中进行化学强化