采用組合方法提升高鋁蓋板玻璃的抗沖擊強度

【中玻網】高鋁蓋板玻璃主要用于智能觸控顯示設備的屏幕保護層，提升蓋板玻璃的強度和抗摔性能一直是各個玻璃生產商的重要研究課題之一。本文以我國第1家超薄高鋁蓋板玻璃生產企業四川旭虹光電科技有限公司（以下簡稱旭虹光電）的產品為對象，分別做表面輕微酸腐蝕（微刻蝕）增強和化學強化增強，以及兩者結合提升玻璃強度的一系列的研究。

　　取旭虹光電生產的0.7 mm高鋁蓋板玻璃原片作為樣本，按表1的要求加工成5＂手機屏幕，然后對邊部進行粗磨和細磨（CNC），用于微刻蝕及化學強化測試。測試內容及所用工具、設備如表2所示。

　　表1測試樣品加工要求

　　表2測試內容及所用工具、設備

　　微刻蝕處理方法。將需要做微刻蝕處理的2#和4#樣品按以下條件和工藝順序進行混酸表面刻蝕處理：混酸刻蝕液：按質量分數計算，分別含HF 3%、H2SO4 5%、HNO3 0.5%，使用塑料容器盛裝，置于通風裝置中；將待刻蝕樣品豎直插入塑料特制吊籃中；將吊籃放入刻蝕液中，并每間隔0.5 min搖動一次；5～8 min后取出（刻蝕去除厚度約20 mm）。隨機檢驗刻蝕后樣品（抽樣率10%），在暗室中用強光手電檢查其表面狀態是否有發朦現象，即表面霧蒙蒙的感覺（圖1為有發朦現象，強光手電的光被霧化，無法透過玻璃看到手電筒本身；圖2為無發朦現象，強光手電的光被霧化，透光玻璃手電筒本身清晰可見）。若有發朦現象則減少刻蝕時間，重新刻蝕。

　　圖1刻蝕后玻璃發朦現象

　　圖2刻蝕后玻璃未發朦的情形

　　化學強化處理方法。將3#、4#樣品按下列條件和工藝順序進行化學強化：預熱：將預熱爐逐漸升溫至390℃并保溫，加熱及保溫總時長為2 h；強化：將吊籃放入已預先在410℃下保溫的強化鹽液體中，并確保所有樣品被浸沒。強化5.5 h；滴鹽：升提吊籃于強化爐上方，滴鹽15 min；退火：將吊籃移至預熱爐內，自然冷卻至100℃；清洗：將樣品取出，用DI水清洗干凈，并用風機吹干；測試：用表2中的表面應力儀測試樣品的表面應力CS值和應力層高層度DOL值。

　　落球試驗機原理示意圖如圖3所示。測試方法為：將130 g鋼球擦拭干凈，放于電磁鐵吸孔處，打開電磁開關吸住鋼球；斷開電源，使鋼球自由落下砸到樣品中心位置；若樣品未被砸碎，則將支撐桿以5 mm為基數，逐漸上調直至樣品破碎，記為落球沖擊高度。

　　圖3落球沖擊試驗機原理示意圖

　　各種樣品的化學強化性能及落球性能測試結果如表3所示。各種樣品的落球性能測試結果箱線圖如圖4所示。

　　表3各種樣品的化學強化性能及落球性能測試結果

　　圖4各種樣品處理的落球沖擊性能箱線圖

　　通過進行一系列的實驗，可以得出：（1）采用酸腐蝕處理，可使高鋁蓋玻璃的落球沖擊高度提升50%～80%；（2）采用化學強化處理，可使高鋁蓋玻璃的落球沖擊高度提升300%～400%；（3）采用“酸腐蝕+化學強化”處理，可使高鋁蓋板玻璃的落球沖擊高度提升670%。

　　酸腐蝕可以去除、減小或鈍化玻璃表面的微裂紋，從而起到提升抗沖擊強度的作用；化學強化可以使玻璃表面形成壓應力，起到對微裂紋的封堵作用，從而起到提升抗沖擊強度的作用。實踐證明，化學強化的方法比酸腐蝕的方法效果好5～6倍，且無HF酸的污染，被蓋板加工企業廣泛采用；“酸腐蝕+化學強化”的組合方法處理，又比單純的化學強化方法對玻璃抗沖擊強度提升1倍以上，在有條件或有特殊強度要求的情況下，不失為很好的選擇。