CN107091786A - 一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，该方法通过在玻璃基板表面热喷涂金属膜，使得压痕清晰，易于确定压痕对角线长度，测量结果准确度高；同时，金属膜对液晶玻璃基板表面有一定保护作用，且金属的延展性优良，解决了压痕周围易掉玻璃片问题，使压痕棱角保持完整易于测量，测量结果受测量人员的影响小，测量结果稳定性高、重现性高。本公开的测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法操作简单，具有较高的测量精度和可靠性，对液晶玻璃基板硬度研究具有很高的实用价值。

Description

一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法
技术领域
本公开涉及璃基板制造领域，具体地，涉及一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法。
背景技术
液晶基板玻璃为无碱高铝硅酸盐玻璃，其表面显微维氏硬度达到600MPa，高硬度可以对玻璃基板形成有效的保护，减少玻璃基板在包装、运输、加工、使用过程中出现损伤，硬度是衡量玻璃基板性能的一个重要参数。
显微维氏硬度测量原理为在一定试验力下,将金刚石锥体压头压在材料表面,保持规定时间后，测量压痕对角线长度，用公式来计算硬度的大小。液晶玻璃基板硬度高、脆性大、厚度薄，在测量显微维氏硬度时，玻璃基板表面压痕不清晰且压痕周围易掉玻璃片，使压痕对角线长度难以准确测量，从而导致硬度的测量数据偏差大。
发明内容
本公开的目的是提供一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，该测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，该方法操作简单，具有较高的测量精度和可靠性。
为了实现上述目的，本公开提供一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，该方法包括如下步骤：(1)在待测玻璃基板的表面热喷涂金属膜，得到喷膜玻璃基板；(2)测量并按下式(1)计算所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度HV；
式中，试验力F的单位为Kgf，两个对角线的长度D1、D2的单位为mm；其中，测量所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度的方法包括：使金刚石锥体压头以试验力F压在所述喷膜玻璃基板的金属膜上，以使所述喷膜玻璃基板表面产生压痕；测量所述压痕的两个对角线的长度D1、D2。
可选地，该方法还包括：在所述步骤(1)之前，将玻璃基板切割，得到一个或多个所述待测玻璃基板；所述待测玻璃基板为边长为25～60mm的正方形或长方形。
可选地，该方法还包括：在所述步骤(1)之前，使所述待测玻璃基板进行清洗和烘干处理。
可选地，所述金属膜为纯金属膜或合金膜，用于进行所述热喷涂的金属的熔点为150～380℃。
可选地，用于进行所述热喷涂的金属为选自锡和/或铅。
可选地，用于进行所述热喷涂的金属为锡铅质量比为1：(0.5～0.8)的锡铅合金。
可选地，所述金属膜的厚度为1～3μm。
可选地，所述金属膜的硬度低于50MPa。
可选地，所述试验力F为0.2～0.5Kgf。
可选地，所述金刚石锥体压头压在所述金属膜上的时间大于15s。
通过上述技术方案，在玻璃基板表面热喷涂金属膜后，压痕清晰，易于确定压痕对角线长度，测量结果准确度高；同时，金属膜对液晶玻璃基板表面有一定保护作用，且金属的延展性优良，解决了压痕周围易掉玻璃片问题，使压痕棱角保持完整易于测量，测量结果受测量人员的影响小，测量结果稳定性高、重现性高。本公开的测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法操作简单，具有较高的测量精度和可靠性，对液晶玻璃基板硬度研究具有很高的实用价值。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开提供一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，该方法包括如下步骤：(1)在待测玻璃基板的表面热喷涂金属膜，得到喷膜玻璃基板；(2)测量并按下式(1)计算所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度HV；
式中，试验力F的单位为Kgf，两个对角线的长度D1、D2的单位为mm；其中，测量所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度的方法包括：使金刚石锥体压头以试验力F压在所述喷膜玻璃基板的金属膜上，以使所述喷膜玻璃基板表面产生压痕；测量所述压痕的两个对角线的长度D1、D2。
本公开测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法通过在玻璃基板表面热喷涂金属膜，使得压痕清晰，易于确定压痕对角线长度，测量结果准确度高；同时，金属膜对液晶玻璃基板表面有一定保护作用，且金属的延展性优良，解决了压痕周围易掉玻璃片问题，使压痕棱角保持完整易于测量，测量结果受测量人员的影响小，测量结果稳定性高、重现性高。本公开的测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法操作简单，具有较高的测量精度和可靠性，对液晶玻璃基板硬度研究具有很高的实用价值。
根据本公开，为了便于测量，该方法还可以包括：在步骤(1)之前，将玻璃基板切割，得到一个或多个上述待测玻璃基板。其中，切割得到待测玻璃基板的尺寸和形状可以为本领域常规的，例如，切割得到的待测玻璃基板可以为边长为25～60mm的正方形或长方形。
根据本公开，为了减少测试误差，优选地，该方法还可以包括：在步骤(1)之前，使待测玻璃基板进行清洗和烘干处理的步骤；其中进行清洗和烘干的方法可以为本领域熟知的，例如将待测玻璃基板用酒精溶液和/或超声清洗机进行清洗，并在100～130℃下进行烘干。
根据本公开，在玻璃基板表面进行热喷涂的方法和设备可以为本领域常规的，用于进行热喷涂的金属可以为金属单质或合金，即喷涂得到的金属膜可以为纯金属膜或合金膜，为了进一步提高金属膜对玻璃基板的保护作用、提高测试精度，优选地用于进行热喷涂的金属的熔点可以为150～380℃，更优选为152～350℃。
符合上述熔点范围的金属种类可以为锡和/或铅，优选为锡。在本公开的另一种具体实施方式中，用于进行所述热喷涂的金属为锡铅质量比为1：(0.5～0.8)的锡铅合金。采用上述优选种类的热喷涂金属硬度和熔融温度适宜，便于进行热喷涂且不影响玻璃基板显微维氏硬度的测量结果。
根据本公开，为了保护玻璃基板表面，防止压痕周围掉落玻璃片，热喷涂形成的金属膜的厚度可以为1～3μm。为了降低金属膜对玻璃基板硬度测试的影响，优选地，金属膜的硬度低于50MPa，更优选低于45MPa。
根据本公开，测试显微维氏硬度的操作方法和设备可以为本领域常规的，为了进一步保证测试准确性，优选地试验力F可以为0.2～0.5Kgf，更优选为0.2～0.3Kgf；金刚石锥体压头压在所述金属膜上的时间优选大于15s，更优选为15～30s。其中，1Kgf是指1公斤载荷产生的力，等于9.8N。
以下通过实施例进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例1
按照表1所示的配方制备得到液晶玻璃基板，首先用玻璃刀把液晶玻璃基板切割成边长5cm的方块，用5％～30％的酒精溶液在超声下清洗1分钟，在110℃下烘干10分钟，用热喷涂设备在玻璃基板的测试面喷涂1～3μm厚度金属膜，热喷涂温度为金属的熔点，冷却至室温后，在显微硬度测试仪(上海精密仪器仪表有限公司生产的JMHVS-1000ZCCD全自动数显显微硬度计)上，在0.2Kgf试验力下金刚石维氏压头在金属膜上保持15秒，读取压痕对角线D1、D2的数值，按下式(1)计算喷膜玻璃基板的显微维氏硬度HV；测试结果列于表2；
实施例2～3
按照表1-表3所示的配方和处理条件分别制备得到液晶玻璃基板，采用实施例1的方法测量并按式(1)计算喷膜玻璃基板的显微维氏硬度HV；测试结果列于表2。
实施例4
采用实施例1的液晶玻璃基板配方和测试方法，所不同的是，热喷涂金属膜种类和厚度不同；测试结果列于表3。
实施例5
采用实施例2的液晶玻璃基板配方和测试方法，所不同的是，热喷涂金属膜种类和厚度不同；测试结果列于表3。
实施例6
采用实施例3的液晶玻璃基板配方和测试方法，所不同的是，热喷涂金属膜种类和厚度不同；测试结果列于表3。
对比例1
采用实施例4的液晶玻璃基板配方和测试方法，所不同的是待测玻璃基板不经过热喷涂金属膜的步骤，直接测定显微维氏硬度；测试结果列于表2。
表1
玻璃配方(wt％) SiO2 Al2O3 CaO BaO SrO MgO ZnO SnO2 ZrO2 B2O3
实施例1 61.5 16.7 8.5 0 2.5 0 0.5 0.3 0 10
实施例2 60.5 18.5 3 1.5 1.5 2.5 1.5 0.3 0.1 10.6
实施例3 58.5 20.5 2.5 5.5 0.5 2 0.5 0.3 0.5 9.2
表2
表3
从表2和表3数据可以看出，本公开的测试玻璃基板显微维氏硬度的方法压痕清晰易于测量，测量结果受测量人员的影响小，测量结果稳定性高、精度和重现性高。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种测量玻璃基板的显微维氏硬度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)在待测玻璃基板的表面热喷涂金属膜，得到喷膜玻璃基板；
(2)测量并按下式(1)计算所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度HV；
其中，测量所述喷膜玻璃基板的显微维氏硬度的方法包括：使金刚石锥体压头以试验力F压在所述喷膜玻璃基板的金属膜上，以使所述喷膜玻璃基板表面产生压痕；测量所述压痕的两个对角线的长度D1、D2；
式(1)中，试验力F的单位为Kgf，两个对角线的长度D1、D2的单位为mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述步骤(1)之前，将玻璃基板切割，得到一个或多个所述待测玻璃基板；所述待测玻璃基板为边长为25～60mm的正方形或长方形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述步骤(1)之前，使所述待测玻璃基板进行清洗和烘干处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜为纯金属膜或合金膜，用于进行所述热喷涂的金属的熔点为150～380℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于进行所述热喷涂的金属为选自锡和/或铅。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于进行所述热喷涂的金属为锡铅质量比为1：(0.5～0.8)的锡铅合金。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜的厚度为1～3μm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜的硬度低于50MPa。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试验力F为0.2～0.5Kgf。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金刚石锥体压头压在所述金属膜上的时间大于15s。
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