CN109987858A - 制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备 - Google Patents

制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备。具体的，本发明公开了一种制备强化玻璃的方法，包括：对玻璃进行第一强化；检测经过所述第一强化的玻璃的第一应力参数，并根据所述第一应力参数判断所述第一强化处理的所述玻璃是否为合格品；当所述第一强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第一强化的玻璃进行第二强化；检测经过所述第二强化的玻璃的第二应力参数，并根据所述第二应力参数判断所述第二强化处理的所述玻璃是否为合格品；当所述第二强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第二强化的玻璃进行返磨处理，以便获得强化玻璃。由此，该方法具有良好的玻璃强化效果，提高产品良率；并且可节约生产工序，降低生产成本。

Description

制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备
技术领域
本发明涉及玻璃表面加工领域，具体的，本发明涉及制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备。
背景技术
随着消费水平的提高，消费者对电子产品不仅追求功能的多样化，而且对其外观、质感等也有越来越高的要求。目前，玻璃材料因其良好的透光性、耐腐蚀性、耐热性以及易于加工等优点被广泛应用于电子设备市场，例如平板玻璃被广泛应用于美化电子设备的外壳，并且被用于保护电子设备的显示屏幕。然而，普通的玻璃材料容易破碎，其使用寿命以及安全性较差。因此，目前普遍会对用于电子设备的玻璃材料行强化处理，以增强其表面强度以及抗冲击性等，提高其使用寿命和安全性。目前的玻璃强化方法，是在高温和一定时间内，在强化溶液中，玻璃中的流出离子和强化溶液中的交换离子进行离子交换，从而在玻璃的表面和近表面区域形成压应力层，此压应力层在玻璃受到外界张应力破坏时，可以对破坏应力进行抵消，减小玻璃破裂风险，提高了玻璃强度。
然而，目前的制备强化玻璃的方法、强化玻璃、电子设备仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
发明人发现，目前对玻璃进行强化的方法难以实现较好的玻璃强化效果。发明人经过深入研究发现，这是由现有的制备强化玻璃的方法中，各个工序的制程控制不准确造成的。目前的玻璃强化方法，通常对玻璃进行二次强化，以便获得性能较佳的强化玻璃。发明人经过深入研究发现，造成上述各工序制程控制不准确的原因主要如下：
(1)在离子交换过程中，从玻璃中析出的流出离子会稀释强化溶液(即炉水)中的交换离子，造成炉水污染，炉水寿命较短。例如在一次强化中，从玻璃中析出的锂离子会稀释炉水中的钠离子，造成一次炉水污染。一次炉水有一定的使用期限，但是如果在预设的使用期限之前，没有发现一次炉水已经失效，而继续对后续玻璃进行一次强化，则会造成一次强化后的玻璃强度不合格，而该不合格的玻璃会依旧经过后续的强化步骤，导致最终产品的良率降低，并且浪费生产工序和生产成本。
(2)目前对玻璃进行二次强化的方法中，采用一次炉水和二次炉水对玻璃进行强化后，玻璃不能迅速均匀冷却，进而造成制备的强化玻璃产品良率较低，性能不佳。
(3)目前对玻璃进行二次强化的方法中，玻璃强化后，强化应力参数的测定，是利用应力测试设备借助配套的测试软件进行测量的。由于设备限制，目前的测试软件不能完整的对表面应力(CS)、拐点应力(CSK)、K+/Na+交换深度(DOL)以及Li+/Na+交换深度(DOC)四个重点参数进行准确的直接测量，部分参数如CSK、DOC采用公式计算的方式得出。此计算公式的准确性依赖于强化工艺的规范性，若强化工艺有偏差、或炉水寿命变化，均会导致计算结果不准确，进而导致部分性能不合格的玻璃依旧进入下一道强化工序，从而不仅导致产品良率较低，而且浪费生产工序，浪费成本。
(4)目前对玻璃进行二次强化的方法中，对强化后的玻璃清洁不彻底，因而造成流出离子的沉淀物附着在玻璃上形成脏污，影响玻璃的性能。
(5)目前对玻璃进行二次强化的方法中，在玻璃返磨工序中，由于返磨参数的定义不准确，并且返磨去除量的控制不准确，导致了返磨后的玻璃应力不平衡以及不达标，降低了生产良率。由此，如果能提出一种新的玻璃二次强化方法，能对各个工序中的制程进行改进以及准确控制，将能改善或解决上述问题。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明公开了一种制备强化玻璃的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对玻璃进行第一强化；检测经过所述第一强化的玻璃的第一应力参数，并根据所述第一应力参数判断所述第一强化处理的所述玻璃是否为合格品；当所述第一强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第一强化的玻璃进行第二强化；检测经过所述第二强化的玻璃的第二应力参数，并根据所述第二应力参数判断所述第二强化处理的所述玻璃是否为合格品；当所述第二强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第二强化的玻璃进行返磨处理，以便获得强化玻璃。由此，该方法具有良好的玻璃强化效果，能保证所制备的强化玻璃满足应力标准，提高产品良率；并且可提前检测并去除不满足应力标准的玻璃，从而可以节约生产工序，降低生产成本。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种强化玻璃。根据本发明的实施例，所述强化玻璃是由前面所述的方法制备的。由此，该强化玻璃具有前面所述的制备强化玻璃的方法所制备的强化玻璃的全部特征以及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括：壳体，所述壳体中设置有主板以及存储器；屏幕，所述屏幕设置在所述壳体的顶部且与所述主板相连；盖板，所述盖板设置在所述屏幕的上方，所述壳体以及所述盖板的至少之一的至少一部分，是由前面所述的强化玻璃形成的。由此，该电子设备具有前面所述的强化玻璃所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的制备强化玻璃的方法流程图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的制备强化玻璃的方法流程图；
图3显示了根据本发明又一个实施例的制备强化玻璃的方法流程图；以及
图4显示了多个应力参数的关系图；
图5显示了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
1000：电子设备；100：盖板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明公开了一种制备强化玻璃的方法。该方法通过对现有的玻璃二次强化方法中，各个工序的制程进行改进以及实现准确控制等，可以实现较好的玻璃强化效果，不仅提高了所制备的强化玻璃的性能，并且可节省生产成本。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
1：对玻璃进行第一强化
在该步骤中，对玻璃进行第一强化。根据本发明的实施例，玻璃的具体材质、厚度、大小等不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。例如，根据本发明的一个具体实施例，可以为康宁GG5玻璃。根据本发明的实施例，在该步骤中，一次强化的炉水配比、强化温度和强化时间等参数可以参考玻璃原材厂商的建议值，在此不作具体限定。
根据本发明的实施例，经过第一强化的玻璃，需要在出炉的同时进行冷却处理。由此，可以使经过第一强化的玻璃迅速均匀地冷却，提高所制备的强化玻璃的性能和产品良率。根据本发明的实施例，使一次强化玻璃在出炉的同时迅速均匀冷却的方法不受特别限制，例如，可以在一次强化玻璃出炉时，在炉台内就开启冷循环风扇，从而可以保证一次强化玻璃在出炉的同时开始冷却。根据本发明的具体实施例，还可以使用推车式的炉外冷却风扇，并且在一次强化玻璃出炉前将炉外风扇移动到炉台外等待，从而可以保证一次强化玻璃在出炉时可以立即吹风冷却。冷却风扇面积和高度可以最大化的保证覆盖到整架一次强化玻璃，从而可以使出炉的一次强化玻璃迅速而均匀的冷却，避免了一次强化玻璃因冷却不迅速和不均匀导致的玻璃性能以及产品良率的降低。
2：检测第一应力参数
在该步骤中，检测经过第一强化的玻璃的第一应力参数，以便判断第一强化的玻璃的性能是否达到标准。根据本发明的实施例，第一应力参数的具体类型不受特别限制，例如可以为表面应力(CS)、拐点应力(CSK)、K+/Na+交换深度(DOL)以及Li+/Na+交换深度(DOC)等可以反映玻璃一次强化后的性能的参数。具体的，参考图4，表面应力(CS)重点影响玻璃的表面强度，拐点应力(CSK)重点影响玻璃的抗刺穿能力，K+/Na+交换深度(DOL)，即玻璃强化深度，可影响玻璃强度，Li+/Na+交换深度(DOC)，主要反映玻璃的强化深度，也会影响玻璃的抗刺穿能力。
发明人发现，在一次强化的离子交换过程中，从玻璃中析出的流出离子会稀释强化溶液(即炉水)中的交换离子，例如，从玻璃中析出的锂离子会稀释炉水中的钠离子，造成炉水污染，炉水寿命较短。一次炉水有一定的使用期限，但是如果在预设的使用期限之前，没有发现一次炉水已经失效，而继续对后续玻璃进行一次强化，则会造成一次强化后的玻璃强度不合格，而该不合格的玻璃会依旧经过后续的强化步骤，导致最终产品的良率降低，并且浪费生产工序和生产成本。因此，根据本发明实施例的方法，参考图2，通过检测一次强化玻璃的第一表面应力值以及第一拐点应力值(2.1)，并且将测得的第一表面应力值以及第一拐点应力值与一次强化玻璃的应力合格标准值，即第一表面应力预设值以及第一拐点应力预设值比较(2.2)，可以简便地检测一次炉水中的交换离子浓度(炉水中交换离子浓度较低时，会导致玻璃的第一表面应力值以及所述第一拐点应力值偏小，小于预设值，进而造成一次强化玻璃性能不佳)。当检测的第一表面应力值以及第一拐点应力值，接近相应参数的预设值下限时(随着炉水的消耗，上述参数会逐渐减小)，如与第一表面应力预设值以及第一拐点应力预设值的差值，不大于预设值的10％时(2.2.1)，可以向炉内加入无水磷酸三钠，从而可以吸附和沉淀从玻璃置换到炉水中的流出离子Li+，减少Li+对炉水的污染，使第一应力参数回到正常范围，避免因一次炉水失效导致的一次强化玻璃性能不佳以及产品良率降低。需要说明的是，为了保证第一强化的效果，当实际测得的第一表面应力值以及第一拐点应力值的任意一个，接近其预设值的下限时，则判断需要对第一强化的炉水进行补充。根据本发明的实施例，可以根据检测结果，多次向一次炉水中加入无水磷酸三钠，以便最大限度的延长一次炉水的使用寿命。当检测的第一表面应力值以及第一拐点应力值，与第一表面应力预设值以及第一拐点应力预设值的差值，大于第一表面应力预设值以及所述第一拐点应力预设值的10％时(2.1.2)，可以不作处理。
根据本发明的实施例，发明人发现，加入无水磷酸三钠后，磷酸根离子与Li+形成的难溶锂盐，会附着在一次强化玻璃的表面形成脏污，影响了一次强化玻璃的性能。因此，可以对一次强化玻璃进行第一清洗处理(2.3)，根据本发明的实施例，第一清洗处理的具体方法不受特别限制，例如可以在清洗槽中加入压缩空气鼓泡冲洗、或使用超声波清洗，并且进行第一清洗的时间可以为80～150min，以保证一次强化玻璃玻璃清洗干净，提高产品的性能。
根据本发明的实施例，可以采用应力测试设备借助配套的测试软件对第一应力参数进行直接测量，部分参数如CSK、DOC采用公式计算的方式得出。发明人发现，此计算公式的准确性依赖于强化工艺的规范性，若强化工艺有偏差、或炉水寿命变化，均会导致计算结果不准确。因此，根据本发明实施例的方法，通过适当提高玻璃第一强化后的第一应力参数的合格标准，可以适当缓冲后续强化处理中造成的不良，并且可以避免因工艺偏差造成的第一应力参数测量不准确，以及第一应力参数测量不准确导致的实际不合格的一次强化玻璃依旧进入后续工序，浪费生产工序和成本。
根据本发明的实施例，参考图3，对玻璃进行第一强化后，可以检测一次强化玻璃的第一拐点应力值(2.4)，并将测得的第一拐点应力值与最终制备的强化玻璃的拐点应力标准值进行比较(2.5)，当检测的第一拐点应力值高于强化玻璃拐点应力标准值10-25MPa时，可以判断经第一强化处理的玻璃为合格品(2.5.1)，并进行后续的第二强化处理(3)；当检测的第一拐点应力值与强化玻璃拐点应力标准值的差小于10-25MPa时，可以判断经第一强化处理的玻璃不合格，可以不进行第二强化处理(2.5.2)，从而提前去除了不合格的一次强化玻璃，节省了生产工序以及成本，且该不合格的一次强化玻璃可以继续利用，避免完成所有工序后直接报废。
3：对玻璃进行第二强化
在该步骤中，对经过第一强化的玻璃进行第二强化。根据本发明的实施例，在该步骤中，二次强化的炉水配比、强化温度和强化时间等参数可以参考玻璃原材厂商的建议值，在此不作具体限定。根据本发明的实施例，对经过第二强化的玻璃，可以在出炉的同时进行冷却处理。由此，可以使经过第二强化的玻璃迅速均匀地冷却，提高了所制备的强化玻璃的性能和产品良率。具体的，对二次强化玻璃进行迅速冷却处理的方法不受特别限制，例如可以与对一次强化玻璃进行迅速均匀冷却的方法相同，在此不再赘述。根据本发明的实施例对经过第二强化的玻璃可以进行第二清洗处理。由此，可以简便地清除吸附在玻璃表面的流出离子沉淀物，提高了所制备的强化玻璃的性能。具体的，对二次强化玻璃进行第二清洗处理的方法不受特别限制，例如可以与对一次强化玻璃第一清洗处理的方法相同，在此不再赘述。根据本发明的实施例，第二清洗处理的时间可以为60-100min。由此，可以充分清洗二次强化后的玻璃，进一步提高产品的使用性能。
4：检测第二应力参数
在该步骤中，检测经过第二强化的玻璃的第二应力参数。根据本发明的实施例，第二应力参数可以包括第二表面应力值。根据本发明的实施例，可以采用应力测试设备借助配套的测试软件对第二表面应力值进行直接测量。根据本发明实施例的方法，通过适当提高玻璃第二强化后的第二应力参数的合格标准，可以适当缓冲后续返磨处理中造成的不良，从而可以提高产品的良率，并且可节约成本。根据本发明的实施例，参考图3，该方法可以包括检测二次强化玻璃的第二表面应力值(4.1)，并将测得的第二表面应力值与最终制备的强化玻璃的表面应力标准值进行比较(4.2)，当检测的第二表面应力值，与强化玻璃表面应力标准值的差小于30-80MPa时，可以判断经第二强化处理的所述玻璃为合格品(4.2.1)，并进行返磨处理(5)；当检测的第二表面应力值，与强化玻璃表面应力标准值的差小于30-80MPa时，可以判断述第二强化处理的玻璃为不合格，不进行返磨处理(4.2.2)。从而提前去除了不合格的二次强化玻璃，节省了生产工序以及成本，且该不合格的二次强化玻璃可以继续利用，避免完成所有工序后直接报废。
5：进行返磨处理，以便获得强化玻璃
在该步骤中，对经过第二强化的玻璃进行返磨处理，以便获得最终的强化玻璃。发明人发现，现有的制备强化玻璃的方法汇总，在玻璃返磨工序中，返磨参数的定义不准确，并且返磨去除量的控制不准确，导致了返磨后的玻璃应力不平衡以及不达标，降低了生产良率。根据本发明的实施例的方法，经过返磨处理的强化玻璃底面的表面应力切削量值不小于强化玻璃正面的所述表面应力切削量值。由此，可以避免返磨处理后的玻璃表面应力不平衡以及不达标，提高了产品良率。根据本发明的具体实施例，为了保证玻璃正反面的去除量，返磨处理中的下磨盘可以使用切削量较大的红磨皮，或返磨前期可以使上下磨盘同时运行、后期可以固定上磨盘仅下磨盘运行，从而可以避免玻璃底面(反面)的切削量小于正面切削量。根据本发明的实施例，强化玻璃的底面和正面的表面应力切削量值的差小于30MPa。根据本发明的实施例，所述玻璃正面的所述表面应力切削量值为50±10MPa。由此，进一步提高了返磨处理后的玻璃的产品良率和使用性能。
综上可知，根据本发明实施例的制备强化玻璃的方法，具有良好的玻璃强化效果，能保证所制备的强化玻璃满足应力标准，提高产品良率；并且可提前检测并去除不满足应力标准的玻璃，从而可以节约生产工序，降低生产成本。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种强化玻璃。根据本发明的实施例，所述强化玻璃是由前面所述的方法制备的。由此，该强化玻璃具有前面所述的制备强化玻璃的方法所制备的强化玻璃的全部特征以及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例，参考图5，该电子设备1000包括：壳体、屏幕以及盖板100，壳体中设置有主板以及存储器，屏幕设置在壳体的顶部且与主板相连，盖板100设置在屏幕的上方。根据本发明的实施例，壳体以及盖板100的至少之一的至少一部分，是由前面所述的强化玻璃形成的。由此，该电子设备具有前面所述的强化玻璃所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种制备强化玻璃的方法，其特征在于，包括：
对玻璃进行第一强化；
检测经过所述第一强化的玻璃的第一应力参数，并根据所述第一应力参数判断所述第一强化处理的所述玻璃是否为合格品；
当所述第一强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第一强化的玻璃进行第二强化；
检测经过所述第二强化的玻璃的第二应力参数，并根据所述第二应力参数判断所述第二强化处理的所述玻璃是否为合格品；
当所述第二强化处理的所述玻璃为合格品时，对所述第二强化的玻璃进行返磨处理，以便获得强化玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述经过第一强化的玻璃，在出炉的同时进行冷却处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一应力参数包括：第一表面应力值以及第一拐点应力值，所述方法进一步包括：
当检测到的所述第一应力参数满足以下条件的至少之一时，向用于进行所述第一强化的炉水中加入无水磷酸三钠：
当检测的所述第一表面应力值与第一表面应力预设值的差值，不大于所述第一表面应力预设值的10％时；
当检测的所述第一拐点应力值，与第一拐点应力预设值的差值，不大于所述第一拐点应力预设值的10％时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述经过第一强化的玻璃进行第一清洗处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一清洗处理的时间为80-150min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一应力参数包括第一拐点应力值，所述根据所述第一应力参数判断所述第一强化处理的所述玻璃是否为合格品，包括：
当检测的所述第一拐点应力值高于所述强化玻璃的拐点应力标准值10-25MPa时，判断经所述第一强化处理的所述玻璃为合格品；
当检测的所述第一拐点应力值与所述强化玻璃的拐点应力标准值的差小于10-25MPa时，判断经所述第一强化处理的所述玻璃为不合格。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述经过第二强化的玻璃，在出炉的同时进行冷却处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：对所述经过第二强化的玻璃进行第二清洗处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二清洗处理的时间为60-100min。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二应力参数包括第二表面应力值，所述根据所述第二应力参数判断所述第二强化处理的所述玻璃是否为合格品，包括：
当检测的所述第二表面应力值，与所述强化玻璃的表面应力标准值的差小于30-80MPa时，判断经所述第二强化处理的所述玻璃为合格品；
当检测的所述第二表面应力值，与所述强化玻璃的表面应力标准值的差小于30-80MPa时，判断经所述第二强化处理的所述玻璃为不合格。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第二强化的玻璃进行返磨处理进一步包括：
调节所述返磨处理的参数，以便令经过所述返磨处理的所述强化玻璃底面的表面应力切削量，不小于所述强化玻璃正面的所述表面应力切削量。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述强化玻璃的底面和正面的所述表面应力切削量的差小于30MPa。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，进一步包括：控制所述玻璃正面的所述表面应力切削量为50±10MPa。
14.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃是由权利要求1-13任一项所述的方法制备的。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体中设置有主板以及存储器；
屏幕，所述屏幕设置在所述壳体的顶部且与所述主板相连；
盖板，所述盖板设置在所述屏幕的上方，
所述壳体以及所述盖板的至少之一的至少一部分，是由权利要求14所述的强化玻璃形成的。
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