CN110372223A - 一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂及抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化学抛光技术领域，具体涉及一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂及抛光方法，其中，所述高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：氢氧化钠10‑30份、阴离子表面活性剂5‑20份、非离子表面活性剂10‑20份、柠檬酸钠1‑5份、去离子水25‑50份，采用该化学试剂对玻璃进行抛光，有利于提高玻璃表面微观平滑度和玻璃的强度，且对环境污染小。

Description

一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂及抛光方法
技术领域
本发明涉及化学抛光技术领域，具体涉及一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂及抛光方法。
背景技术
随着智能触控行业的高速发展，消费者的手机不经意间掉落地面，破屏时有发生，面对这样问题，玻璃盖板强度必须增强。为了提高强度，不仅要提高化学钢化的强度，同时也要在化学钢化前后对玻璃进行处理。目前市场上的玻璃盖板钢化后主要通过机械抛光，减小玻璃的缺陷，提高玻璃的强度，但机械抛光产量低，需要投入大量的设备，效率低，玻璃表面的缺陷减少有限，导致强度不高，同时机械抛光不能做到玻璃每个角落都抛到，限制了整体强度的提高。因此，目前除机械抛光外，还有化学抛光方法。但是目前市面上化学抛光处理方式是使用氢氟酸类的溶液抛光，其反应速度很快，不易控制，且有毒，环境污染很大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的第一目的在于提供一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，采用该化学试剂对玻璃进行抛光，有利于提高玻璃表面微观平滑度和玻璃的强度，且对环境污染小。
本发明的第二目的在于提供一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，抛光效率高，成本低，有效提高钢化后玻璃的强度。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
本发明通过将上述种类的原料与氢氧化钠进行混合，并严格控制各原料之间的配比，使该化学抛光试剂可以对玻璃钢化后产生的微缺陷进行抛光修复，且可以对玻璃每个角落都进行抛光，抛光效果比机械抛光效果好，可替代钢化后的机械抛光工序，有利于提高玻璃的表面平整度和强度，且不会在玻璃表面留下划痕。
其中，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯中的至少一种。
采用上述种类的阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂和氢氧化钠进行混合，能够改变玻璃的表面特性，提高玻璃表面的亲水性能，提高该化学抛光试剂的抛光效果，进而提高抛光后的玻璃强度，且在抛光过程中还能使产生的颗粒物质及时从玻璃表面脱离，提高抛光后玻璃的光亮度。
上述种类的阴离子表面活性剂进行混合具有协同增效的作用，混合后具有高渗透性能、分散性能和净洗力，将其添加于该抛光试剂中可以提高该化学抛光试剂的抛光效率和抛光效果，提高抛光后玻璃的强度和光亮度。
其中，所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
采用上述种类的非离子表面活性剂与上述种类的阴离子表面活性剂、氢氧化钠和柠檬酸钠进行混合，可以进一步改善玻璃的表面特性，提高该化学抛光试剂对玻璃的抛光效果和抛光效率，提高抛光后玻璃的光亮度和强度。
其中，还包括1-3重量份数的三聚磷酸钠、0.5-1.2重量份数的硼酸钠、1.5-3重量份数的乙二胺四乙酸四钠。
本发明通过添加三聚磷酸钠、硼酸钠、乙二胺四乙酸四钠并严格控制其添加量，能与柠檬酸钠起协同增效作用，能有效束缚水中所含的硬离子，软化水质，提高阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂对玻璃对玻璃表面特性的改变能力，提高玻璃的亲水性能，进而提高该化学抛光试剂的抛光效果和抛光效率，进一步提高抛光后玻璃的强度和光亮度。
其中，还包括5-10重量份数的助磨颗粒。
优选的，所述助磨颗粒为氧化铈、氧化锆中的至少一种，所述助磨颗粒的粒径为150-200纳米。助磨颗粒的添加有利于进一步提高抛光效率。
其中，所述化学抛光试剂的制备方法为按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至30-50℃，最后以150-250r/min的速度搅拌15-20min后，制得所述化学抛光试剂。
通过严格控制混合温度和搅拌速度，可以使各原料组分充分溶解或分散，提高该化学抛光试剂的抛光效率和抛光效果，进而提高抛光后的玻璃的强度和光亮度。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
A、开料，然后对玻璃依次进行CNC磨边钻孔、棱抛、机械抛光、超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：将上述化学抛光试剂加热至90-110℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光120s-180s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
具体的，所述CNC为市售的加工车床。
将化学抛光试剂加热至90-110℃时，可以提高阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的渗透作用，使该化学抛光试剂与玻璃进行反应并对玻璃钢化前产生的微缺陷进行抛光修复，提高玻璃表面的微观平滑度和强度，其抛光效果和抛光效率更高。
其中，当化学抛光试剂中添加了助磨颗粒时，所述步骤B还包括对化学抛光试剂通电，并将装有化学抛光试剂的容器放入交变磁场中。将通电的化学抛光试剂放入交变磁场中，使化学抛光试剂内部产生磁场力，进而使化学抛光试剂中的助磨颗粒在磁场力的作用下运动，助磨颗粒运动时对玻璃表面进行抛光，提高抛光效果。
优选的，所述通电电流为10-20mA/cm2，所述磁场强度为200-250Gs。严格控制通电电流和磁场强度的大小，有利于控制助磨颗粒的运动速度，进而有利于提高抛光效果和抛光效率，可避免助磨颗粒在玻璃表面留下划痕，提高玻璃的微观平整度和光亮度。
其中，步骤A中，所述棱抛时的抛光机的转速为1200-1500rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点。
其中，步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为400-420℃的熔融硝酸钾中强化4-6h，然后退火到100-120℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
其中，所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm。由于玻璃在熔融的硝酸钾中反应时会产生部分钠离子，且随着反应时间的增长，杂质钠离子的浓度会不断的增加，会阻碍离子交换降低玻璃的抗弯曲强度和抗冲击强度，影响钢化后玻璃的机械性能，因此控制熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm，有利于提高钢化后玻璃的抗弯曲强度和抗冲击强度。
本发明的有益效果在于：
本发明中各原料组分具有协同增效的作用，有利于提高玻璃强度和表面光滑度，其中，抛光后的玻璃抗冲击效果明显提高，抛光后的玻璃最少可耐受定位高度为150cm，质量为130g的落球冲击力，抛光后的玻璃粗糙度小于0.501nm。
本发明的化学抛光方法，可以在钢化后省去机械抛光，提高的生产效率；机械抛光一次18-30片，抛光时间2-3分钟，但是采用本发明的化学抛光方法一次性可以抛光5000-6000片，抛光时间2-3分钟。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠；所述非离子表面活性剂为AEO-9。
上述化学抛光试剂的制备方法为：按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至40℃，最后以200r/min的速度搅拌17.5min后，制得所述化学抛光试剂。
上述高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其包括如下制备步骤：
A、开料，将大片玻璃开料切割成小片玻璃；然后对玻璃进行CNC磨边钻孔，将CNC加工好的玻璃叠片后棱抛，使CNC在玻璃边缘产生的粗糙面被抛亮，抛光机的转速为1350rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点；接着对玻璃进行平面或弧面机械抛光，机械抛光完成后进行超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：将化学抛光试剂加热至100℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光150s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
其中，步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为410℃的熔融硝酸钾中强化5h，然后退火到110℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm，当熔融硝酸钾中的钠离子浓度达到5000ppm时，需要及时更换硝酸钾。
实施例2
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，实施例2与实施例1的不同在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠按重量比为1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚按重量比为1:1组成的混合物。
实施例2中的高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂的制备方法和高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例3
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，实施例3与实施例1的不同在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯按重量比为1:1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚按重量比为1:1:1组成的混合物。
实施例3中的高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂的制备方法和高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例4
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯按重量比为1:1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚按重量比为1:1:1组成的混合物。
实施例4中的高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂的制备方法和高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例5
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯按重量比为1:1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚按重量比为1:1:1组成的混合物。
所述氧化铈助磨颗粒的粒径为175nm。
上述化学抛光试剂的制备方法为按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至40℃，最后以200r/min的速度搅拌17.5min后，制得所述化学抛光试剂。
上述高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其包括如下制备步骤：
A、开料，将大片玻璃开料切割成小片玻璃；然后对玻璃进行CNC磨边钻孔，将CNC加工好的玻璃叠片后棱抛，使CNC在玻璃边缘产生的粗糙面被抛亮，抛光机的转速为1350rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点；接着对玻璃进行平面或弧面机械抛光，机械抛光完成后进行超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：对化学抛光试剂通15mA/cm2的电流，并将装有化学抛光试剂的容器放入225Gs的交变磁场中，将化学抛光试剂加热至100℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光150s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
其中，步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为410℃的熔融硝酸钾中强化5h，然后退火到110℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm，当熔融硝酸钾中的钠离子浓度达到5000ppm时，需要及时更换硝酸钾。
实施例6
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯按重量比为1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚按重量比为1:1组成的混合物。
所述氧化铈助磨颗粒的粒径为150nm。
上述化学抛光试剂的制备方法为按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至30℃，最后以150r/min的速度搅拌15min后，制得所述化学抛光试剂。
上述高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其包括如下制备步骤：
A、开料，将大片玻璃开料切割成小片玻璃；然后对玻璃进行CNC磨边钻孔，将CNC加工好的玻璃叠片后棱抛，使CNC在玻璃边缘产生的粗糙面被抛亮，抛光机的转速为1200rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点；接着对玻璃进行平面或弧面机械抛光，机械抛光完成后进行超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：对化学抛光试剂通10mA/cm2的电流，并将装有化学抛光试剂的容器放入200Gs的交变磁场中，将化学抛光试剂加热至90℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光120s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
其中，步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为400℃的熔融硝酸钾中强化4h，然后退火到100℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm，当熔融硝酸钾中的钠离子浓度达到5000ppm时，需要及时更换硝酸钾。
实施例7
一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其包括如下重量份数的原料：
所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯按重量比为1:1组成的混合物。
所述非离子表面活性剂为丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚按重量比为1:1组成的混合物。
所述氧化铈助磨颗粒的粒径为200nm。
上述化学抛光试剂的制备方法为按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至50℃，最后以250r/min的速度搅拌20min后，制得所述化学抛光试剂。
上述高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其包括如下制备步骤：
A、开料，将大片玻璃开料切割成小片玻璃；然后对玻璃进行CNC磨边钻孔，将CNC加工好的玻璃叠片后棱抛，使CNC在玻璃边缘产生的粗糙面被抛亮，抛光机的转速为1500rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点；接着对玻璃进行平面或弧面机械抛光，机械抛光完成后进行超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：对化学抛光试剂通20mA/cm2的电流，并将装有化学抛光试剂的容器放入250Gs的交变磁场中，将化学抛光试剂加热至110℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光180s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
其中，步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为420℃的熔融硝酸钾中强化6h，然后退火到120℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm，当熔融硝酸钾中的钠离子浓度达到5000ppm时，需要及时更换硝酸钾。
对比例1
对比例1与实施例1的不同在于，对比例1的抛光方法中，不对玻璃进行步骤B的操作。
性能测试
采用实施例1-7的抛光试剂及抛光方法处理后的玻璃进行表面粗糙度测试和落球冲击测试，并将测试结果记录在表1中。其中，经实施例1-7的抛光试剂及抛光方法处理前的玻璃规格和性能相同，表面粗糙度测试用粗糙度测试仪进行测量，落球冲击测试用型号为JS-156A的落球试验机进行测量，测试时采用质量为130g的钢球定位至不同的高度对玻璃中心进行冲击，记录玻璃表面产生裂纹时钢球的冲击高度，为玻璃的可耐受落球的冲击高度。
表1玻璃表面粗糙测试和落球冲击测试结果
通过表1中的试验结果可知，本发明中各原料组分具有协同增效的作用，有利于提高玻璃强度和表面光滑度，其中，抛光后的玻璃抗冲击效果明显提高，抛光后的玻璃最少可耐受定位高度为150cm，质量为130g的落球冲击力，抛光后的玻璃粗糙度小于0.501nm。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
2.根据权利要求1所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、异辛醇醚磷酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂为AEO-9、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：还包括1-3重量份数的三聚磷酸钠、0.5-1.2重量份数的硼酸钠、1.5-3重量份数的乙二胺四乙酸四钠。
5.根据权利要求1所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：还包括5-10重量份数的助磨颗粒。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光试剂，其特征在于：所述化学抛光试剂的制备方法为按各原料的重量份数，先将各原料进行混合，然后将混合溶液升温至30-50℃，最后以150-250r/min的速度搅拌15-20min后，制得所述化学抛光试剂。
7.一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
A、开料，然后对玻璃依次进行CNC磨边钻孔、棱抛、机械抛光、超声波清洗和化学强化；
B、化学抛光：将权利要求1-6任意一项所述的化学抛光试剂加热至90-110℃，然后将经步骤A化学强化后的玻璃放入所述抛光试剂中抛光120s-180s，接着冷却，最后进行超声波清洗并检验。
8.根据权利要求7所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其特征在于：步骤A中，所述棱抛时的抛光机的转速为1200-1500rpm/min，抛光至使玻璃在100倍金相显微镜下观察无凹点。
9.根据权利要求7所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其特征在于：步骤A中化学强化的具体步骤如下：
先将玻璃放入温度为400-420℃的熔融硝酸钾中强化4-6h，然后退火到100-120℃，接着将玻璃放入冷水中进行冷却并溶解掉玻璃表面的硝酸钾。
10.根据权利要求9所述的一种高强度钢化玻璃盖板化学抛光方法，其特征在于：所述熔融硝酸钾中的钠离子浓度小于5000ppm。
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