玻璃的表面處理解析課件

1、1玻璃工藝學(xué)第17章 玻璃制品的表面處理玻璃工藝學(xué)2 1、玻璃的光滑面和散光面的形成。 2 、在玻璃表面上涂層從而改善或得到新的性質(zhì)。3玻璃工藝學(xué)一表面清潔的方法溶劑清洗：酸、堿、洗滌劑水溶液；乙醇、丙酮、四氯化碳、 三氯乙烯、異丙酮等有機(jī)溶劑加熱處理：在100400 溫度下可將表面有機(jī)污物和水分除去若加熱到 450 ，同時超真空，可得原子級清潔表面有機(jī)溶劑蒸氣處理：清潔效果好紫外線照射：可分解碳?xì)浠衔镙x光放電處理：兩片玻璃夾在一起，兩端夾入錫箔并通電，即沿玻璃表面放電常用于鍍膜時玻璃基片的清潔離子濺射：將表面污層剝離干冰清洗：將干冰磨成細(xì)粉，噴射到物體表面，似刮刀第一節(jié) 玻璃表面的清潔處理

2、4玻璃工藝學(xué)二清潔度的檢驗液體接觸角法：將水或酒精倒在玻璃表面，接觸角為零（完全潤濕），則表面清潔呵痕法：向玻璃表面吹潮濕的空氣，然后將玻璃放置在黑色背景前，表面呈黑色均勻的氣膜， 則玻璃潔凈靜摩擦系數(shù)法：潔凈玻璃表面靜摩擦系數(shù)高，接近，有污染的低半定量評價。5玻璃工藝學(xué) 生成物：氫氟酸鹽：氟化鈣、氟化鋇、氟化鉛不溶于水；鉀、鈉等堿金屬氟化物易溶水氟硅酸鹽：鉀、鈉、鋇、鉛鹽不溶于水；其他鹽類易溶第二節(jié) 玻璃的化學(xué)蝕刻、拋光和蒙砂 氫氟酸與鈉鈣硅酸鹽玻璃的反應(yīng)如下：Na2OCaO6SiO2+28HF=2NaF+CaF2+6SiF4+14H2O由上式形成的SiF4還可繼續(xù)與氫氟酸反應(yīng):SiF4+2

3、HF=H2SiF6氟硅酸與硅酸鹽水解產(chǎn)生的氫氧化物作用： H2SiF6+2NaOH=Na2SiF6+2H2O6玻璃工藝學(xué)一、玻璃的化學(xué)蝕刻蝕刻液由水蝕刻膏l(xiāng)水淀粉二玻璃的化學(xué)蒙砂 (1)蒙砂液由氫氟酸及添加劑配制而成的液體。 常用：HF 46.2% NH4F 26% H2O 27.8%(2)蒙砂粉由氟化物及其添加劑配制成的粉狀物，使用時加入硫酸或鹽酸 (3)蒙砂膏由氟化物加酸調(diào)制成膏狀物或氫氟酸和添加劑調(diào)制而成的膏狀物。7玻璃工藝學(xué)含氧化鉛多時形成細(xì)粒毛面；含氧化鋇時形成粗粒毛面；含氧化鋅、氧化鈣或氧化鋁時，形成中等粒狀面；鈉鈣硅玻璃適于毛面蝕刻硼酸鹽玻璃和乳白玻璃不適于毛面蝕刻酸液成分：鹽類

4、越多，形成的毛面顆粒越細(xì)*酸蝕液中加入含鋇、鈣的添加物，產(chǎn)生溶解度小的鹽類。*增加酸液粘稠性，如木屑粉及其他有機(jī)物可以減少氟硅酸鹽的溶解度，減少氫氟酸液和玻璃的接觸，易于形成毛面。 8玻璃工藝學(xué)三玻璃的化學(xué)拋光氫氟酸中加入能溶解反應(yīng)生成的鹽類的成分，如硫酸，則可得有光澤的表面、氫氟酸與硫酸的比例：中鉛玻璃HF(40%或70%)710.，H2SO4(9296%)5860%鈉鈣玻璃HF(6.117.4mol/l) : （1.622） H2SO4(10.7511.22mol/l) : 2.763 水：1 (體積比) 、酸液的溫度：4050 、處理時間：每次615s，不超過10次鉛質(zhì)玻璃最易拋光，鈉鈣

5、硅玻璃拋光速度慢，效果差9玻璃工藝學(xué)第三節(jié) 玻璃的表面涂層 按涂層的性質(zhì)分類： 有機(jī)涂層：硅有機(jī)化合物 無機(jī)涂層 ：金屬、金屬氧化物、陶瓷（玻璃）涂層 按表面涂層的方法分類： 物理法：真空蒸發(fā)鍍膜、陰極濺射法、真空電子槍蒸鍍法 化學(xué)法：化學(xué)還原法、氣相沉積法、溶膠凝膠法玻璃表面上涂一層新的物質(zhì)，以改變玻璃的光學(xué)性能，或滿足某種特定要求。10玻璃工藝學(xué)一、鍍膜方法化學(xué)還原法：鍍銀、鎳膜等 鍍銀液：用AgNO3 、氨水、NaO配成銀氨溶液Ag(NH3) 2 OH還原液：單糖（C6H12O6）溶液鍍銀液：還原液：Ag(NH3)2OHC6H12O6AgC6H12O74NH3H2O特點：設(shè)備簡單 膜層厚

6、(100200nm)11玻璃工藝學(xué)化學(xué)氣相沉積法粉末噴涂：將金屬的乙酰丙酮酸鹽溶于氨水或四甲基氯化物溶劑中干燥研細(xì)（500600m） 分散于氣流中噴涂于600 玻璃上形成金屬或金屬氧化物膜液相噴涂：四氯化錫、氮氣（為載體）和水分別通入恒溫可控管從噴嘴中噴涂于600 玻璃上水解形成SnO2膜可在線鍍膜、電浮法在錫槽的玻璃上面，設(shè)置一熔融金屬槽，加一直流電壓，s使上面的金屬離子擴(kuò)散到玻璃中，進(jìn)行離子交換而著色12玻璃工藝學(xué)溶膠凝膠法可將許多金屬氧化物制成玻璃涂層，即可得到多種顏色的鍍膜玻璃工藝簡單，穩(wěn)定性也好真空蒸發(fā)鍍膜法在真空條件下（136.810-6Pa)，將待蒸發(fā)的金屬加熱至蒸發(fā)溫度，使之揮

7、發(fā)沉積到玻璃表面13玻璃工藝學(xué)陰極濺射鍍膜在低真空室中，利用幾十電子伏或更高動能的荷能粒子轟擊陰極靶材表面，使其原子獲得足夠的能量而濺出進(jìn)入氣相，然后在工件表面沉積的過程。*可以鍍多層復(fù)雜膜系；*可生成氧化物、氮化物、硫化物、碳化物薄膜； *可鍍?nèi)埸c高，蒸發(fā)困難的金屬膜（如鉑）；*膜的附著力大，膜層的耐腐蝕和耐磨性能較好 ；*可以在較大面積上得到均一的薄膜；*效率較低14玻璃工藝學(xué)離子鍍膜法：成膜物質(zhì)以離子狀態(tài)沉積在玻璃基板上?？慑僒iN、TiC、（TiAl）N、ZrN等超硬膜；可鍍氧化物膜如TiO2；可鍍金屬膜如Au、Ag、Cu；可鍍合金膜如黃銅、鎳鉻等裝飾保護(hù)膜效率高。沉積速度可達(dá)150m

8、/min ，而陰極濺射只有0.011m/min膜層牢固致密且可繞鍍。15玻璃工藝學(xué)二、鍍膜類玻璃表面涂層的種類： 1、表面遮陽膜； 2、表面導(dǎo)電膜； 3、表面憎水涂層； 4、表面著色涂層； 5、表面光學(xué)薄膜玻璃基片必須新鮮，最好不超過一個月，新鮮的玻璃表面活性大，物理和化學(xué)吸附能力強(qiáng)，膜和玻璃結(jié)合的牢固.16玻璃工藝學(xué)(一) 熱反射玻璃可見光透過率為可見光反射率為 紅外線全透過率為 對紫外線有較高吸收率 也稱為陽光控制玻璃膜材：一層或多層鉻、鈦、銅等金屬或其化合物，產(chǎn)品呈豐富的色彩。特點：具有單向透視性具有鏡面效果節(jié)能效果好造成光污染鍍膜方法：熱分解或離子鍍等17玻璃工藝學(xué)(二) 吸熱玻璃能吸

9、收紅外線又能使可見光良好透過的玻璃2.鍍氧化物膜單層：Fe2O3、Cr2O3雙層：SiO2-CoO、SiO2-NiO、SiO2-Fe2O3三層：SiO2-Fe2O3-Cr2O3鍍膜方法：熱噴涂或溶膠-凝膠法1.整體著色玻璃Fe2能有效吸收紅外線（特別對1064 nm吸 收)18玻璃工藝學(xué)(三) 低輻射玻璃（Low-E）*對近紅外線的反射率低，利于白天太陽的熱量進(jìn)入室內(nèi);*對遠(yuǎn)紅外線的反射率80% 。保溫的作用是普通單層玻璃的倍。 *對可見光的反射率10% (普通玻璃7%) ，透光度達(dá)8090%；膜材：金、銀、銅、鈦或ZnO、TiO2等多采用三層膜：第一層為介質(zhì)膜(氧化物)， 第二層為低輻射膜，

10、 第三層為保護(hù)膜 鍍膜方法：在線用熱解法、離線用濺射法一般做成中空玻璃使用19玻璃工藝學(xué)(四) 表面導(dǎo)電膜浸漬法-冰醋酸：無水酒精：氯化亞錫：，在 煮沸，將加熱至軟化溫度的玻璃浸入幾秒鐘，可得透過率的SnO2膜1.SnO2導(dǎo)電膜噴涂法制備-將玻璃加熱至700 ，然后在其表面噴涂四氯化錫的鹽酸溶液: SnCl4+H2O=SnO2+4HCl由于反應(yīng)迅速，在玻璃表面生成的SnO2膜中有過剩的Sn原子，形成了晶格缺陷而導(dǎo)電為提高導(dǎo)電性能常摻入活化劑Sb2O320玻璃工藝學(xué)2.In2O3導(dǎo)電膜（常摻雜SnO2）俗稱ITO膜，該膜層既可透光又反射紅光線同時也能導(dǎo)電高電阻（電阻在150500歐姆）：用于靜電

11、防護(hù)、觸摸屏普通電阻（電阻在60150歐姆）：用于TN類液晶顯示器和電磁屏蔽 低電阻（電阻小于60歐姆）：用于高階平面顯示器中作為透明玻璃電極、太陽電池21玻璃工藝學(xué)液晶顯示器用ITO導(dǎo)電玻璃: 在濺鍍ITO層之前，先鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內(nèi)液晶里擴(kuò)散。觀察窗用ITO導(dǎo)電玻璃: 采用磁控濺法在玻璃基片上鍍過渡層、In2O3Sn層和TiO2層，可見光透過率75%，紅外線反射率80%，有機(jī)污染物降解率95%，具有通電防冰除霜功能22玻璃工藝學(xué)3.Au膜電磁屏蔽導(dǎo)電膜玻璃防信息泄漏、防止電磁波對人體的傷害等。（1）絲網(wǎng)屏蔽玻璃在玻璃內(nèi)夾入金屬絲網(wǎng)而制成的，它對低頻帶的電

12、磁波有較好的屏蔽作用。金屬網(wǎng)的材料一般均采用銅、銀、不銹鋼等（2）膜層屏蔽玻璃在優(yōu)質(zhì)浮法玻璃表面鍍金、銀、銅、鈦、錫、鋁等金屬或金屬氧化物透明導(dǎo)電膜層。對高頻帶的電磁波有較好的屏蔽作用。用于電子計算機(jī)、電臺保密和抗干擾的屏蔽材料。23玻璃工藝學(xué)（3）絲網(wǎng)與膜層復(fù)合屏蔽玻璃多層膜和金屬絲網(wǎng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，透明導(dǎo)電膜一般采用氧化銦錫膜。 絲網(wǎng)與膜層復(fù)合制成的電磁屏蔽在40MHzlGHz的范圍的屏蔽效果可以達(dá)到4070dB，最高可達(dá)到85dB.美國已達(dá)到110dB24玻璃工藝學(xué)(五) 電致變色膜(智能窗)玻璃表面鍍了一層氧化鎢，通過電壓控制，可使玻璃產(chǎn)生由完全透明到深藍(lán)色等各種顏色變化。室外陽光強(qiáng)時，玻

13、璃顏色變深，陽光弱時，玻璃顏色隨之變透明透明導(dǎo)電膜 (ITO)離子儲存層(V2O5、TiO2-CeO2)發(fā)色層(變價金屬氧化物 、o 、i）玻璃玻璃透明導(dǎo)電膜 (ITO)離子導(dǎo)體(PEO或PPO+Li2ClO4)25玻璃工藝學(xué)(六) 玻璃表面憎水膜用硅烷、聚硅烷、硅油、硅銅等對玻璃表面進(jìn)行噴涂或浸漬，經(jīng)加熱處理后在玻璃表面形成一層硅氧膜使玻璃表面能降低，從而達(dá)到憎水憎油防污染的目的。鍍膜方法：浸漬法或熱噴涂硅有機(jī)漆：丙酮：配成溶液，將玻璃浸入1min，然后在150 下熱處理，即可得潤濕角為900的憎水膜。 鍍膜前須在5%鹽酸中浸泡30分鐘以形成硅氧膜SiOSiSiOOOOOO26玻璃工藝學(xué)(七

14、) 表面著色(擴(kuò)散著色) 在高溫下用著色離子的鹽類加入填充劑(ZrO2、粘土等)、粘結(jié)劑(糊精、阿拉伯膠、松節(jié)油等)配成糊狀，涂覆在玻璃表面上，使著色離子與玻璃中的離子進(jìn)行交換，擴(kuò)散到玻璃表層中，使玻璃表面著色；有些金屬離子還需要還原為原子，原子集聚成膠體而著色： Na+硅酸鹽玻璃+AgClAg+硅酸鹽玻璃NaCl Ag2O+2FeO=Fe2O3+2AgAg比Cu易還原， Ag和Cu合用呈棕紅色27玻璃工藝學(xué)銀涂層對可見光的反射率達(dá)鋁涂層對可見光和紫外線的反射率都大于需保護(hù)膜：一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等鉻涂層和鎳涂層反射率5060，結(jié)合牢固 1.反射膜(八) 表面光學(xué)膜28玻璃工

15、藝學(xué).增反膜或高反射膜涂層：CeO2-MgF2、ZnS-MgF2對波段（0.42m)的反射率達(dá)99.599.8激光反射鏡高折射率的膜：CeO2（n=2.2） ZnS（n=2.35）29玻璃工藝學(xué)3.增透膜膜的折射率n1滿足：n1(nsn0)1/2膜最小厚度為： 或是其奇數(shù)倍單層MgF2的折射率為n=1.38用于低折射玻璃SiO2 、 CaF2用于高折射玻璃SiO2可用真空沉積法也可由硅酸乙脂水解法鍍膜30玻璃工藝學(xué) 玻璃高折射率材料層低折射率材料層兩層( n1/n2) 2ns/n0膜厚均為氟化鎂（n1.38）二氧化鋯（ n2.1）二氧化鈦（n2.40）硫化鋅（n2.32）31玻璃工藝學(xué)(九)

16、自潔凈玻璃玻璃表面涂鍍一層透明的TiO2光催化劑涂層。當(dāng)這層光催化劑的薄膜層遇到太陽光或紫外線燈光照射后，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的活性物質(zhì)具有極強(qiáng)的氧化能力，可殺死玻璃表面的細(xì)菌和病毒，并可使附著在玻璃表面的有機(jī)污染物很快被氧化，變成CO2和H2O自動揮發(fā)消除。二氧化鈦的光澤度問題32玻璃工藝學(xué)深加工玻璃的現(xiàn)狀年代開始，我國就已生產(chǎn)鋼化玻璃、夾層玻璃年代未，我國引進(jìn)了鍍膜玻璃、中空玻璃生產(chǎn)線 目前我國采用機(jī)械生產(chǎn)線生產(chǎn)中空玻璃的企業(yè)達(dá)千余家。 2006年年產(chǎn)量突破1億平方米。 全國共有Low-E鍍膜玻璃生產(chǎn)企業(yè)200余家，引進(jìn)生產(chǎn)線50條，年生產(chǎn)鍍膜玻璃4500萬平方米。其中離線Low-E鍍膜玻璃生產(chǎn)線15條以上，年產(chǎn)量達(dá)2000萬平方米左右。33玻璃工藝學(xué)加工工藝水平不高。例如鍍膜玻璃存在膜層薄厚不均、針孔、色差、褪色，甚至鍍層脫落等質(zhì)量問題。目前發(fā)達(dá)國家玻璃深加工率已達(dá)以上，的深加工玻璃用于建筑，%用于汽車，而我國玻璃深加工率僅為30%。 34玻璃工藝學(xué)電致變色玻璃近10年來，美國、英國、意大利、德國及其他國家最新玻璃產(chǎn)品 電致