19 玻璃的表面处理.ppt
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1、第十七章第十七章 玻璃制品的表面处理玻璃制品的表面处理 1、玻璃的光滑面和散光面的形成、玻璃的光滑面和散光面的形成。2、在玻璃表面上涂层从而改善或得到新的性质。在玻璃表面上涂层从而改善或得到新的性质。1玻璃工艺学一表面清洁的方法一表面清洁的方法溶剂清洗溶剂清洗:酸:酸、碱碱、洗涤剂水溶液;乙醇洗涤剂水溶液;乙醇、丙酮丙酮、四氯化碳四氯化碳、三氯乙烯三氯乙烯、异丙酮等有机溶剂异丙酮等有机溶剂加热处理加热处理:在:在100400温度下可将表面有机污物和水分除去若加热温度下可将表面有机污物和水分除去若加热到到 450,同时超真空,可得原子级清洁表面,同时超真空,可得原子级清洁表面有机溶剂蒸气处理:有
2、机溶剂蒸气处理:清洁效果好清洁效果好紫外线照射:紫外线照射:可分解碳氢化合物可分解碳氢化合物辉光放电处理辉光放电处理:两片玻璃夹在一起,两端夹入锡箔并通电,即沿玻璃表面:两片玻璃夹在一起,两端夹入锡箔并通电,即沿玻璃表面放电常用于镀膜时玻璃基片的清洁放电常用于镀膜时玻璃基片的清洁离子溅射离子溅射:将表面污层剥离:将表面污层剥离干冰清洗:干冰清洗:将干冰磨成细粉,喷射到物体表面,似刮刀将干冰磨成细粉,喷射到物体表面,似刮刀第一节第一节玻璃表面的清洁处理玻璃表面的清洁处理2玻璃工艺学二清洁度的检验二清洁度的检验液体接触角法:液体接触角法:将水或酒精倒在玻璃表面,接触角将水或酒精倒在玻璃表面,接触角
3、为零(完全润湿),则表面清洁为零(完全润湿),则表面清洁呵痕法:呵痕法:向玻璃表面吹潮湿的空气,然后将玻璃放置向玻璃表面吹潮湿的空气,然后将玻璃放置在黑色背景前,表面呈黑色均匀的气膜,在黑色背景前,表面呈黑色均匀的气膜,则玻璃洁净则玻璃洁净静摩擦系数法:静摩擦系数法:洁净玻璃表面静摩擦系数高,接近,洁净玻璃表面静摩擦系数高,接近,有污染的低半定量评价有污染的低半定量评价。3玻璃工艺学生成物:生成物:氢氟酸盐:氢氟酸盐:氟化钙、氟化钡、氟化铅不溶于水;氟化钙、氟化钡、氟化铅不溶于水;钾、钠等碱金属氟化物易溶水钾、钠等碱金属氟化物易溶水氟硅酸盐:氟硅酸盐:钾、钠、钡、铅盐不溶于水;其他盐类易溶钾、
4、钠、钡、铅盐不溶于水;其他盐类易溶第二节第二节 玻璃的化学蚀刻玻璃的化学蚀刻、抛光和蒙砂抛光和蒙砂 氢氟酸与钠钙硅酸盐玻璃的反应如下:氢氟酸与钠钙硅酸盐玻璃的反应如下:NaNa2 2O OCaOCaO6SiO6SiO2 2+28HF=2NaF+CaF+28HF=2NaF+CaF2 2+6SiF+6SiF4 4+14H+14H2 2O O由上式形成的由上式形成的SiF4还可继续与氢氟酸反应还可继续与氢氟酸反应:SiFSiF4 4+2HF=+2HF=H H2 2SiFSiF6 6氟硅酸与硅酸盐水解产生的氢氧化物作用:氟硅酸与硅酸盐水解产生的氢氧化物作用:H H2 2SiFSiF6 6+2NaOH=
5、+2NaOH=NaNa2 2SiFSiF6 6+2H+2H2 2O O4玻璃工艺学一、玻璃的化学蚀刻一、玻璃的化学蚀刻蚀刻液由蚀刻液由水水蚀刻膏蚀刻膏l水淀粉水淀粉二玻璃的化学蒙砂二玻璃的化学蒙砂(1)蒙砂液由氢氟酸及添加剂配制而成的液体。蒙砂液由氢氟酸及添加剂配制而成的液体。常用:常用:HF46.2%NH4F26%H2O27.8%(2)蒙砂粉由氟化物及其添加剂配制成的粉状物,蒙砂粉由氟化物及其添加剂配制成的粉状物,使用时加入硫酸或盐酸使用时加入硫酸或盐酸(3)蒙砂膏由氟化物加酸调制成膏状物或氢氟酸和蒙砂膏由氟化物加酸调制成膏状物或氢氟酸和添加剂调制而成的膏状物。添加剂调制而成的膏状物。5玻璃
6、工艺学含氧化铅多时形成含氧化铅多时形成细粒细粒毛面;毛面;含氧化钡时形成含氧化钡时形成粗粒粗粒毛面;毛面;含氧化锌、氧化钙或氧化铝时,形成含氧化锌、氧化钙或氧化铝时,形成中等粒中等粒状面;状面;钠钙硅玻璃适于毛面蚀刻钠钙硅玻璃适于毛面蚀刻硼酸盐玻璃和乳白玻璃不适于毛面蚀刻硼酸盐玻璃和乳白玻璃不适于毛面蚀刻酸液成分:酸液成分:盐类越多,形成的毛面颗粒越细盐类越多,形成的毛面颗粒越细*酸蚀液中加入含钡、钙的添加物,产生溶解度小的盐类。酸蚀液中加入含钡、钙的添加物,产生溶解度小的盐类。*增加酸液粘稠性,如木屑粉及其他有机物可以减少氟硅酸增加酸液粘稠性,如木屑粉及其他有机物可以减少氟硅酸盐的溶解盐的溶
7、解度,减少氢氟酸液和玻璃的接触,易于形成毛面。度,减少氢氟酸液和玻璃的接触,易于形成毛面。6玻璃工艺学三玻璃的化学抛光三玻璃的化学抛光氢氟酸中氢氟酸中加入能溶解反应生成的盐类的成分,如硫加入能溶解反应生成的盐类的成分,如硫酸,则可得有光泽的表面酸,则可得有光泽的表面、氢氟酸与硫酸的比例:氢氟酸与硫酸的比例:中铅玻璃中铅玻璃HF(40%或或70%)710.,H2SO4(9296%)5860%钠钙玻璃钠钙玻璃HF(6.117.4mol/l):(1.622)H2SO4(10.7511.22mol/l):2.763水水:1(体积比体积比)、酸液的温度:、酸液的温度:4050、处理时间:、处理时间:每次
8、每次615s,不超过,不超过10次次铅质玻璃最易抛光,钠钙硅玻璃抛光速度慢,效果差铅质玻璃最易抛光,钠钙硅玻璃抛光速度慢,效果差7玻璃工艺学第三节第三节玻璃的表面涂层玻璃的表面涂层 按涂层的性质分类:按涂层的性质分类:有机涂层:有机涂层:硅有机化合物硅有机化合物无机涂层无机涂层:金属、金属氧化物、陶瓷(玻璃)涂层金属、金属氧化物、陶瓷(玻璃)涂层 按表面涂层的方法分类:按表面涂层的方法分类:物理法:物理法:真空蒸发镀膜、阴极溅射法、真空电子枪蒸镀法真空蒸发镀膜、阴极溅射法、真空电子枪蒸镀法化学法:化学法:化学还原法、气相沉积法化学还原法、气相沉积法、溶胶凝胶法、溶胶凝胶法玻璃表面上涂一层新的物
9、质,以改变玻璃的光学性能,玻璃表面上涂一层新的物质,以改变玻璃的光学性能,或满足某种特定要求。或满足某种特定要求。8玻璃工艺学一一、镀膜镀膜方法方法化学还原法:化学还原法:镀银镀银、镍、镍膜等膜等镀银液:镀银液:用用AgNO3、氨水氨水、NaONaO配成银氨溶液配成银氨溶液Ag(NH3)2OH还原液:还原液:单糖(单糖(C6H12O6)溶液溶液镀银液:还原液:镀银液:还原液:Ag(NH3)2OHC6H12O6AgC6H12O74NH3H2O特点:特点:设备简单设备简单膜层厚膜层厚(100200nm)9玻璃工艺学化学气相沉积法化学气相沉积法粉末喷涂:粉末喷涂:将金属的乙酰丙酮酸盐溶于氨水或四甲基
10、氯化将金属的乙酰丙酮酸盐溶于氨水或四甲基氯化物溶剂中干燥研细(物溶剂中干燥研细(500600m m)分散于气分散于气流中流中喷涂于涂于600 600 玻璃上形成金属或金属氧化物膜玻璃上形成金属或金属氧化物膜液相喷涂:液相喷涂:四氯化锡四氯化锡、氮气(为载体)和水分别通入恒氮气(为载体)和水分别通入恒温可控管从喷嘴中喷涂于温可控管从喷嘴中喷涂于600玻璃上水解玻璃上水解形成形成SnO2膜膜可在线镀膜可在线镀膜、电浮法电浮法在锡槽的玻璃上面,设置一熔融金属槽,加一直流电压,在锡槽的玻璃上面,设置一熔融金属槽,加一直流电压,s使上面的金属离子扩散到玻璃中,进行离子交换而着色使上面的金属离子扩散到玻璃
11、中,进行离子交换而着色10玻璃工艺学溶胶溶胶凝胶法凝胶法可将许多金属氧化物制成玻璃涂层,即可得到多种颜色可将许多金属氧化物制成玻璃涂层,即可得到多种颜色的镀膜玻璃工艺简单,稳定性也好的镀膜玻璃工艺简单,稳定性也好真空蒸发镀膜法真空蒸发镀膜法在真空条件下(在真空条件下(136.810-6Pa),将待蒸发的金属加,将待蒸发的金属加热至蒸发温度,使之挥发沉积到玻璃表面热至蒸发温度,使之挥发沉积到玻璃表面11玻璃工艺学阴极溅射镀膜阴极溅射镀膜在低真空室中,利用几十电子伏或更高动能的荷能粒在低真空室中,利用几十电子伏或更高动能的荷能粒子轰击阴极靶材表面,使其原子获得足够的能量而溅出进子轰击阴极靶材表面,
12、使其原子获得足够的能量而溅出进入气相,然后在工件表面沉积的过程。入气相,然后在工件表面沉积的过程。*可以镀多层复杂膜系;可以镀多层复杂膜系;*可生成氧化物可生成氧化物、氮化物氮化物、硫化物硫化物、碳化物薄膜;碳化物薄膜;*可镀熔点高,蒸发困难的金属膜(如铂);可镀熔点高,蒸发困难的金属膜(如铂);*膜的附着力大,膜层的耐腐蚀和耐磨性能较好膜的附着力大,膜层的耐腐蚀和耐磨性能较好;*可以在较大面积上得到均一的薄膜;可以在较大面积上得到均一的薄膜;*效率较低效率较低12玻璃工艺学离子镀膜法:离子镀膜法:成膜物质以离子状态沉积在玻璃基板上。成膜物质以离子状态沉积在玻璃基板上。可可镀镀TiN、TiC、
13、(、(TiAl)N、ZrN等超硬膜;等超硬膜;可镀氧化物膜如可镀氧化物膜如TiO2;可镀可镀金属膜如金属膜如Au、Ag、Cu;可镀合金膜可镀合金膜如黄铜、镍铬等装饰保护膜如黄铜、镍铬等装饰保护膜效率高。效率高。沉积速度可达沉积速度可达150m/min,而阴极而阴极溅射只有射只有0.011m/min膜层牢固致密且可绕镀。膜层牢固致密且可绕镀。13玻璃工艺学二二、镀膜类玻璃镀膜类玻璃表面涂层的种类:表面涂层的种类:1、表面遮阳膜;表面遮阳膜;2、表面导电膜;、表面导电膜;3、表面憎水涂层;、表面憎水涂层;4、表面着色涂层;、表面着色涂层;5、表面光学薄膜表面光学薄膜玻璃基片必须新鲜玻璃基片必须新鲜
14、,最好不超过一个月最好不超过一个月,新鲜的玻璃表面新鲜的玻璃表面活性大活性大,物理和化学吸附能力强物理和化学吸附能力强,膜和玻璃结合的牢固膜和玻璃结合的牢固.14玻璃工艺学(一一)热反射玻璃热反射玻璃可见光透过率为可见光透过率为可见光反射率为可见光反射率为红外线全透过率为红外线全透过率为对紫外线有较高吸收率对紫外线有较高吸收率也称为也称为阳光控制玻璃阳光控制玻璃膜材膜材:一层或多层铬、钛一层或多层铬、钛、铜等铜等金属或其化合物金属或其化合物,产品呈丰富的色彩产品呈丰富的色彩。特点:特点:具有单向透视性具有单向透视性具有镜面效果具有镜面效果节能效果好节能效果好造成光污染造成光污染镀膜方法镀膜方法
15、:热分解或离子镀等:热分解或离子镀等15玻璃工艺学(二二)吸热玻璃吸热玻璃能吸收红外线又能使可见光良好透过的玻璃能吸收红外线又能使可见光良好透过的玻璃2.镀镀氧化物膜氧化物膜单层:单层:Fe2O3、Cr2O3双层:双层:SiO2-CoO、SiO2-NiO、SiO2-Fe2O3三层:三层:SiO2-Fe2O3-Cr2O3镀膜方法:热喷涂或溶胶镀膜方法:热喷涂或溶胶-凝胶法凝胶法1.整体着色玻璃整体着色玻璃Fe2能有效吸收红外线能有效吸收红外线(特别对(特别对1064nm吸吸收收)16玻璃工艺学(三三)低辐射玻璃(低辐射玻璃(Low-E)*对近红外线的反射率低对近红外线的反射率低,利于白天太阳的热
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- 19 玻璃的表面处理 玻璃 表面 处理
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