织构化不透明、有色和半透明材料的方法_4

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蚀刻溶液包含约5% (w/w)至约25% (w/w)的ABF,W及 约5% (w/w)至约25% (w/w)的丙二醇。适用于具有晶体主相或者无定形主相的玻璃陶瓷 制品的具体化学蚀刻溶液的另一个例子包括通过混合约0.2%-10% (w/w)的氨氣酸和约 1%-30% (w/w)的氣化锭形成的化学蚀刻溶液。此类化学蚀刻溶液可改性玻璃陶瓷制品 的非损伤表面,W形成粗糖化表面,其具有在60°约为1 %至30%的降低的光泽度值W及 约IORMS(nm)至约800RMS(nm)的目标粗糖度值,从而使得去除了约0. 1-2ym的玻璃陶瓷 制品的深度。
[0059] 适用于具有无定形主相的玻璃陶瓷制品的具体化学蚀刻溶液的例子包括通过混 合氨氣酸和氣化锭盐形成的化学蚀刻溶液。此类化学蚀刻溶液可改性玻璃陶瓷制品的非 损伤表面,W形成粗糖化表面,其具有在60°约为1%至30%的降低的光泽度值W及约 150RMS(nm)至约800RMS(nm)的目标粗糖度值,从而使得去除了约0. 1-20ym的玻璃陶瓷制 品的深度。
[0060] 适用于具有晶体主相的玻璃陶瓷制品的具体化学蚀刻溶液的例子包括通过混合 氨氣酸和硫酸形成的化学蚀刻溶液。可W将此类化学蚀刻溶液施涂到玻璃陶瓷制品的非损 伤表面上,持续的蚀刻时间约为5秒至小于约15分钟,从而使得去除了约0. 1-20ym的玻 璃陶瓷制品的深度。在另一个【具体实施方式】中,化学蚀刻溶液包含约0.5% (w/w)至约6% (w/w)的氨氣酸W及约0.5-1M的硫酸。可W将此类化学蚀刻溶液施涂到玻璃陶瓷制品的 非损伤表面,W形成粗糖化表面,其具有在60°约为1%至30%的降低的光泽度值W及约 IORMS(nm)至约800RMS(nm)的目标粗糖度值,从而使得去除了约0. 1-2ym的玻璃陶瓷制品 的深度。
[0061]III.去除化学蚀刻溶液
[0062] 在一个实施方式中,在蚀刻时间结束时从玻璃陶瓷制品的粗糖化表面去除化学蚀 刻剂。用于从粗糖化表面去除化学蚀刻溶液的方法的一个合适的例子是用去离子水清洗粗 糖化表面。去离子水的作用是停止非损伤表面的改性和/或蚀刻反应。或者,在一个实施 方式中,可W向玻璃陶瓷制品的粗糖化表面施涂第二化学蚀刻溶液。第二化学蚀刻溶液的 合适的例子包括无机酸,如上所述。此类第二化学蚀刻溶液不可包括氨氣酸,因为该酸会继 续改性和/或蚀刻玻璃陶瓷制品的粗糖化表面,继续降低表面粗糖度。可通过用去离子水 清洗粗糖化表面,W从粗糖化表面去除第二化学蚀刻溶液。
[0063] 在另一个实施方式中,掲示了通过本文所述的方法形成的玻璃陶瓷制品。玻璃陶 瓷制品可W是不透明的、有色的或者半透明的。
[0064] 实施例
[0065] 通过W下实施例进一步阐述本发明的实施方式。
[0066] 实施例1
[0067] 对于具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品,光泽度值与DOR之间的关系
[006引实验方案。研究具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品的60°的光泽度值与DOR之 间的关系。通常来说,向具有晶体主相的玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂化学蚀刻溶液,持 续的时间段为1-16分钟。更具体地,向具有约90体积%的结晶度(具体具有主裡辉石晶 相和次金红石晶相)的白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂0. 8-2. 5% (WtzVt)HF和5% (wt/wt)H2S04的化学蚀刻溶液。上文关于简单钢侣娃酸盐玻璃描述了此类白色玻璃陶瓷制 品,其具有如下配料组成:58. 8重量%的Si化、21. 5重量%的Alz化、13. 6重量%的Na20、0. 3 重量%的SrAW及4. 3重量%的TiO2。
[0069] 根据例如ASTM方法D523确定光泽度值。通过如下方式确定DOR: (1)用塑料带(明 尼苏达州圣保罗市3M公司(3M,St.PaulMN))保护约为一半的玻璃陶瓷制品的非损伤表 面;(2)将玻璃陶瓷制品浸入蚀刻溶液中,持续1-16分钟的时间段,如上文所述;(3)去除 塑料带(其中,玻璃陶瓷制品被保护的一半的非损伤表面比未保护的一半更厚);W及(4) 用Sudcom2000SD(明尼苏达州梅普尔格罗夫卡尔蔡司工业计量有限公司(CarlZeiss IndustrialMetrology,liX,MapleGrove,MN))测量DOR。
[0070] 实验结果。如图2所示,对于具有晶体主相的玻璃陶瓷制品,60°的光泽度值与 DOR直接相关(和/或受到DOR的直接控制)。随着DOR从约0增加到约0. 5ym,60°的光 泽度值从约90%线性地下降到约10%。当DOR值高于约0. 5ym时,60°的光泽度值稳定 在10%。不希望受到理论的限制,此类结果表明0.5ym的DOR值足W完全展现出嵌入白色 玻璃陶瓷制品中的晶体,进一步的蚀刻不会对60°的光泽度值造成明显影响。
[00川 实施例2
[0072] 具有不同光泽度值的白色玻璃陶瓷制品的外观
[0073] 实验方案。获得具有60。的不同光泽度值巧0、70、50、40、30、20和10)的玻璃陶 瓷制品的图像。通过在一步过程中,向具有约90体积%的结晶度的白色玻璃陶瓷制品的非 损伤表面施涂0. 8-2. 5%(WtzVt)HF和5%(wt/wt)H2S〇4的化学蚀刻溶液实现此类光泽度 值。根据例如ASTM方法D523确定光泽度值。
[0074] 实验结果。参见图3,显示具有约为90体积%的结晶度的白色玻璃陶瓷制品的图 像。如其所示,通过一步蚀刻实现了白色玻璃陶瓷制品上的60°的不同光泽度值巧0、70、 50、40、30、20、10)。因此,可W通过调节蚀刻条件来控制60°的光泽度值。
[00巧]实施例3
[0076] 对于具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品,光泽度值、氨氣酸浓度和蚀刻时间之间 的关系
[0077] 实验方案。研究对于具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品,60°的光泽度值、氨氣酸 (即,H巧浓度与蚀刻时间之间的关系。向具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面 施涂具有氨氣酸的化学蚀刻溶液。制备具有变化的氨氣酸浓度(1.5M、IM和0.5M)和硫酸 (0.9M)的化学蚀刻溶液。然后分别向白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂化学蚀刻溶液, 持续的蚀刻时间为5秒至16分钟。白色玻璃陶瓷制品如实施例1所述。根据例如ASTM方 法D523确定60。的光泽度值。
[0078] 实验结果。如图4所示,氨氣酸的浓度和蚀刻时间对60°的光泽度值造成影响。 更具体地,增加氨氣酸的浓度导致60°的光泽度值的快速降低。此外,增加氨氣酸的浓度导 致蚀刻速率的增加。此外,对于具有相同浓度的氨氣酸的化学蚀刻溶液,随着蚀刻时间增加 到稳定的光泽度状态,60°的光泽度值线性地下降。
[007引实施例4
[0080]光泽度值与化学蚀刻溶液浓度之间的关系
[0081] 实验方案。研究对于具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品,60°的光泽度值与化学 蚀刻溶液浓度之间的关系。向具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂化学蚀 刻溶液。更具体地,分别向白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂具有不同浓度比的缓冲的 氨氣酸(即,1-6重量%的氨氣酸和5-30重量%的锭)的化学蚀刻溶液,持续的蚀刻时间约 为8分钟。白色玻璃陶瓷制品如实施例1所述。根据例如ASTM方法D523确定60°的光泽 度值。
[0082] 实验结果。如图5所示,60°的光泽度值受到构成化学蚀刻溶液的化学物及其浓 度的影响和/或控制。更具体地,随着氨氣酸浓度的降低W及锭浓度的增加,60°的光泽度 值增加。在1-6重量%的氨氣酸浓度W及5-30重量%的锭浓度的范围内,60°的光泽度值 精确地控制在7-10%。该结果证实采用具有缓冲的氨氣酸的化学蚀刻溶液控制60°的光 泽度值的可行性。
[008引 实施例5
[0084]通过化学蚀刻溶液和蚀刻时间控制60°的光泽度值
[0085] 实验方案。研究不同入射光角度和化学蚀刻溶液的化学构成W及蚀刻时间之间的 关系。向具有晶体主相的白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面施涂化学蚀刻溶液。更具体地, 如下表1所述,将具有不同浓度的氨氣酸(1-9重量% )的化学蚀刻溶液施涂到白色玻璃陶 瓷制品的非损伤表面上,持续约1-16分钟的蚀刻时间。此外,如下表2所述,将具有不同浓 度比的BHF的化学蚀刻溶液(由约1-6重量%的氨氣酸和约5-30重量%的氣化锭构成) 施涂到白色玻璃陶瓷制品的非损伤表面,持续约1-16分钟的蚀刻时间。最后,如下表3所 述,将具有不同浓度的氨氣酸(1.5MUM和0. 5M)和硫酸(0.9M)的化学蚀刻溶液施涂到白 色玻璃陶瓷制品的非损伤表面上,持续约1-16分钟的蚀刻时间。白色玻璃陶瓷制品如实施 例1所述。根据例如ASTM方法D523确定20。、60°和/或85。的光泽度值。
[0086] 实验结果。如下表1所示,通过氨氣酸蚀刻白色玻璃陶瓷制品。更具体地,60°的 光泽度值从75%至3%是可控的。20°和85。的光泽度值也如表1所示。
[0087] 表1
[0088]
[0089] 如下表2所示,通过缓冲的氨氣酸蚀刻白色玻璃陶瓷制品。更具体地,60°的光泽 度值是可控的。
[0090] 表2
[0091]
[0092]
[0093] 如下表3所示,通过氨氣酸和硫酸,氨氣酸蚀刻白色玻璃陶瓷制品。更具体地, 60°的光泽度值是可控的。
[0094] 表3
[0095]
[0096]

[0097] 实施例6
[0098] 对于具有无定形主相的黑色玻璃陶瓷制品,光泽度值、化学蚀刻溶液浓度和蚀刻 时间之间的关系
[0099] 实验方案。研究具有无定形主相的黑色玻璃陶瓷制品的60°的光泽度值、化学 蚀刻溶液浓度与蚀刻时间之间的关系。向具有无定形主相的黑色玻璃陶瓷制品的非损伤 表面施涂化学蚀刻溶液。更具体地,向具有约95体积%的无定形相的黑色玻璃陶瓷制品 的非损伤表面施涂具有不同氣化氨锭(10重量%或15重量% )浓度和丙二醇浓度(10重 量%)的化学蚀刻溶液,持续的蚀刻时间约为15秒至约5分钟。该黑色玻璃陶瓷制品是 Corning^Gorilla?玻璃(康宁公司),其具有着色添加剂W获得黑色。在施涂了化学蚀 刻溶液持续合适的蚀刻时间之后,将黑色玻璃陶瓷制品浸泡在硫酸(IM)中,持续约5分钟,W去除在之前步骤中形成的晶体。根据例如ASTM方法D523确定60°的光泽度值。
[0100] 实验结果。如图6所示,可W通过改变化学蚀刻溶液的浓度,特别是氣化氨锭的浓 度,W及通过改变蚀刻时间,可W容易地改性60°的光泽度值。虽然黑色玻璃陶瓷制品的 未处理表面的60°的光泽度值约为86%,但是在施涂了具有10重量%的氣化氨锭和10重 量%的丙二醇的化学蚀刻溶液之后,60°的光泽度值下降到1%,蚀刻时间为5分钟。对于 施涂具有15重量%的氣化氨锭和10重量%的丙二醇的化学蚀刻溶液,保持相似趋势,但是 蚀刻速率增加。该数据表明,可W通过改变化学蚀刻溶液的浓度W及改变蚀刻时间,容易地 控制60°的光泽度值。此外,所得到的经蚀刻的黑色玻璃陶瓷制品展现良好的表面均匀性
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