CN111138090A - 玻璃制品，玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃制品，包括：玻璃基体；及第一凸起；其中，所述第一凸起设置在所述玻璃基体上，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同。本申请还提出一种玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备。本申请提供的玻璃制品，通过激光对玻璃基体表面进行超短脉冲照射，使玻璃基体表面原子间的键接被破坏，从而使原子间的排列出现变化，光在照射玻璃制品表面时发生漫反射，呈现雾化效果。可实现快速雾化，且在生产过程中不需要直接物理接触玻璃或对玻璃进行化学腐蚀，降低了成本，同时无污染。

Description

玻璃制品，玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备
技术领域
本申请涉及一种玻璃制品，玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备。
背景技术
随着科技的进步，3C产品逐渐成为人们日常生活中必不可少的消费品。3C产品的厂家对产品的品质，外观又有进一步的要求。雾面玻璃制品慢慢被引入到3C产品中。雾面玻璃制品是玻璃制品经加工后，使得其表面在经光线照射后产生漫反射现象的一种玻璃。雾面玻璃制品，其外观像一层雾设置在玻璃表面，由于独特的视觉效果而备受消费者亲睐。但品质一致的玻璃制品很难得到。在制备过程中，还未有既满足环保问题，制程又易操作的制备方法。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种玻璃制品，玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备，以解决上述问题中的至少之一。
一种玻璃制品，包括：
玻璃基体；及
第一凸起；
其中，所述第一凸起设置在所述玻璃基体上，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同。
一种玻璃制品的制备方法，包括：
固定玻璃基体；
调整激光的对焦深度，所述对焦深度包含第一对焦深度和第二对焦深度，所述激光为脉冲激光；
设定雾化参数；
依所述雾化参数在所述第一对焦深度和所述第二对焦深度之间对所述玻璃基体扫描照射所述脉冲激光，以破坏所述玻璃基体表面的原子键，在所述玻璃基体上形成第一凸起，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同，从而形成所述玻璃制品。
一种制备玻璃制品的设备，包括：
激光装置；及
固定装置，用于固定玻璃基体；
所述激光装置用于发射脉冲激光，调整对焦深度，所述对焦深度包含第一对焦深度和第二对焦深度，依设定雾化参数在所述第一对焦深度和所述第二对焦深度之间对所述玻璃基体扫描照射所述脉冲激光，以破坏所述玻璃基体表面的原子键，在所述玻璃基体上形成第一凸起，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同，从而形成玻璃制品。
本申请提供的玻璃制品，玻璃制品的制备方法及制备玻璃制品的设备，通过激光对玻璃基体表面进行超短脉冲照射，使玻璃基体表面原子间的键接被破坏，从而使原子间的排列出现变化，形成玻璃制品，光在照射玻璃制品表面时发生漫反射，呈现雾化效果。可实现快速雾化，且在生产过程中不需要直接物理接触玻璃或对玻璃进行化学腐蚀，降低了成本，同时无污染。
附图说明
图1是本申请一些实施例中制备玻璃制品的设备的立体示意图。
图2是本申请一些实施例中的玻璃制品的制备方法的流程图。
图3是玻璃制品的照片。
图4是玻璃制品的显微镜照片。
图5是本申请一些实施例中玻璃制品的示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0002292372100000031
Figure BDA0002292372100000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
相关技术中，对玻璃进行雾化，采用磨砂、化学腐蚀或者喷砂的方法。磨砂使用砂轮对玻璃进行打磨，粗糙度较高，不易控制细致制程导致手感差。化学腐蚀通过化学药剂和玻璃发生化学反应，会产生大量烟雾及废液废渣。喷砂则由于气体带动砂砾强力撞击玻璃表面，粗糙度较高，玻璃表面会出现较多的微裂纹，且喷嘴利用高压喷出砂粒也难以细微的控制，每片料的均一性会较差。
请同时参阅图1及图2，本申请提供一种玻璃制品的制备方法，所述玻璃制品为雾化玻璃，其包括以下步骤：
步骤S1，对玻璃基体进行清洗。
具体地，提供一玻璃基体，对玻璃基体的表面进行清洗。
在一些实施例中，通过超声波对玻璃基体的表面进行清洗。提供一超声波清洗机，对玻璃基体进行清洗：清洗机电流选定为2A；超声波频率选定80kHz；清洗用试剂(常用超纯水)的温度设定为50℃；清洗时长为10min。
步骤S2，对玻璃基体进行固定。
在一些实施例中，提供一制备玻璃制品的设备100，包括移动装置10、激光装置20及固定装置30，固定装置30用于固定玻璃基体；所述激光装置20用于发射脉冲激光。移动装置10用于调节所述激光装置20与所述玻璃基体之间的位置。将玻璃基体放置于固定装置30中，并进行固定。
步骤S3，调整激光的对焦深度。
具体地，所述移动装置10包括第一驱动件11、第二驱动件12及第三驱动件13。第一驱动件11用于驱动固定装置30在第一方向移动。第二驱动件12用于驱动第三驱动件13在第二方向移动。所述第三方向为高度方向。所述第一方向、第二方向及第三方向相互垂直。激光装置20包括激光头21、扩束镜22、反射镜组23及聚焦单元24。激光头21用于提供脉冲激光及设定雾化参数。扩束镜22用于改变激光光束的直径和发散角。反射镜组23用于将透过扩束镜22的脉冲激光反射，使其进入聚焦单元24中。聚焦单元24则将进入其中的激光聚焦。聚焦单元24设置于第三驱动件13上。第三驱动件13用于驱动聚焦单元24在第三方向移动。
将放置有玻璃基体的固定装置30放置于第一驱动件11上，通过第一驱动件11驱动固定装置30在第一方向移动，第二驱动件12驱动设置于第三驱动件13上的聚焦单元24在第二方向移动，使固定装置30移动至聚焦单元24的下方。通过第三驱动件13调整聚焦单元24与固定装置30上玻璃基体之间的距离，从而使从聚焦单元24中射出的激光的焦点聚集在玻璃上，所述对焦深度包含第一对焦深度和第二对焦深度。
步骤S4，设定雾化参数。
具体地，所述雾化参数包含激光的光能量密度、频率及激光的扫描速度等。所述脉冲激光的光能量密度大于或等于1*1013W/cm2。所述脉冲激光的频率范围在80～200kHz。所述激光的扫描速度范围在2000～5000m/s。一些实施例中，采用功率在15～30W，优选的功率为19.2W，频率在100kHz的激光头21，使聚焦于玻璃基体上激光的光能量密度达到2*1013W/cm2，控制激光焦点在玻璃上移动，扫描速度为3800m/s。
激光焦点的移动速度越慢、激光的功率越大、频率越大，雾化程度越高。而激光的能量越低，雾化的规律性越小，得到的雾化纹路越微小。
步骤S5，依雾化参数对玻璃基体进行扫描照射。
具体地，开启激光头21，驱动聚焦单元24相对玻璃移动，使激光的焦点在所述第一对焦深度和所述第二对焦深度之间按照雾化参数在玻璃基体上移动，进行玻璃的雾化，形成所述玻璃制品。
由于玻璃的主要成分为SiO2，微观结构为非晶态(amorphous)，内部结构以共价键结合，Si-Si键能大小约为222KJ/mol(键长约为233pm)，Si-O键能大小约为452KJ/mol(键长约为163pm)。通过超过原子间结合键能的超短脉冲激光(飞秒激光)，可将玻璃表面原子间的共价键破坏，从而使光滑的玻璃表面因共价键的破坏而变得粗糙，光在玻璃表面发生漫反射，呈现雾化效果。而玻璃内层结构的共价键未被破坏，可以保持玻璃的强度。
具体地，请同时参阅图5，在玻璃基体211上通过破坏玻璃基体211部分表面的原子间的原子键，在玻璃基体211上形成具有雾化效果的第一凸起221，所述第一凸起221具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体211具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同，从而形成所述玻璃制品200。所述玻璃制品200未照射激光的一侧为与普通玻璃相同的亮面210，在激光照射一侧形成具有雾化效果的雾面220。
所述原子聚集状态是指玻璃中Si、O、Na等原子相互作用构成的状态，包含原子键接密度，玻璃中的各原子之间通过共价键形成键接，所述第一原子键接密度与所述第二原子键接密度不同。定性表征原子键接密度的方法是采用SEM图，在SEM图形中，照射出来的第一凸起的颜色相对于玻璃基体的颜色深，即第一凸起中的各原子之间的键接密度大于玻璃基体中原子之间的键接密度。
其中，在第一凸起221与玻璃基体211的连接处还形成有过渡区222，所述过渡区222具有第三原子聚集状态。从所述第一凸起221至所述玻璃基体211的方向上，所述玻璃制品200的原子聚集状态从所述第一原子聚集状态至所述第三原子聚集状态，最后至所述第二原子聚集状态，所述原子之间的键接密度相应的从第一凸起221至玻璃基体211逐渐降低。
所述第一凸起221相对玻璃基体211的高度的范围为1～100μm，第一凸起221的高度不包含过渡区222的高度，第一凸起221，过渡区222，玻璃基体211三者并列并共同构成整个玻璃制品200。
所述玻璃制品还可包括第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起的之间的间距的范围为0～1000μm。所述第一凸起具有第一高度，所述第二凸起具有第二高度。
所述第一高度和所述第二高度的算术平均数高度Sa的范围是1～30μm。所述第一高度和所述第二高度的差值Sz的范围是1～50μm。所述第一高度和所述第二高度的平方平均数高度Sq的范围是1～30μm。
一些实施例中，所述第一高度为40μm，所述第二高度为10μm。
一些实施例中，所述第一高度为30μm，所述第二高度为15μm。
步骤S6，将玻璃制品取出。
具体地，关掉激光头21，并将玻璃制品从固定装置30上取下即可。
如图3及图4所示，为一些实施例中，玻璃制品的照片及显微镜照片。
可理解的，当玻璃基体表面洁净度合格时，所述步骤S1可省略。
本申请还提供一种通过上述制备方法制得的玻璃制品。
本申请还提供一种上述制备方法使用的制备玻璃制品的设备100。
本申请提供的玻璃制品、制备方法及制备玻璃制品的设备，通过激光对玻璃基体表面进行超短脉冲照射，使玻璃基体表面原子间的键接被破坏，从而使原子间的排列出现变化，形成玻璃制品，光在照射玻璃制品表面时发生漫反射，呈现雾化效果，粗糙度较低。而且，可根据需要进行雾化图案的设计。可实现快速雾化，且在生产过程中不需要直接物理接触玻璃或对玻璃进行化学腐蚀，降低了成本，同时无污染。并且，激光雾化后的玻璃制品仍可以进行传统的雾化加工处理。
另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所要求保护的范围。

Claims (15)

1.一种玻璃制品，包括：
玻璃基体；及
第一凸起；
其中，所述第一凸起设置在所述玻璃基体上，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述第一原子聚集状态包含第一原子键接密度，所述第二原子聚集状态包括第二原子键接密度，所述第一原子键接密度与所述第二原子键接密度不同。
3.如权利要求2所述的玻璃制品，其中，第一原子键接密度大于所述第二原子键接密度。
4.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述第一凸起与所述玻璃基体的连接处设置有过渡区，所述过渡区具有第三原子聚集状态；从所述第一凸起至所述玻璃基体的方向上，所述玻璃制品的原子聚集状态从所述第一原子聚集状态至所述第三原子聚集状态，最后至所述第二原子聚集状态。
5.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述第一凸起的高度的范围为1～100μm。
6.如权利要求1所述的玻璃制品，还包括第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起的之间的间距的范围为0～1000μm。
7.如权利要求6所述的玻璃制品，其中，所述第一凸起具有第一高度，所述第二凸起具有第二高度，所述第一高度和所述第二高度的算术平均数高度Sa的范围是1～30μm。
8.如权利要求6所述的玻璃制品，其中，所述第一凸起具有第一高度，所述第二凸起具有第二高度，所述第一高度和所述第二高度的差值Sz的范围是1～50μm。
9.如权利要求6所述的玻璃制品，其中，所述第一凸起具有第一高度，所述第二凸起具有第二高度，所述第一高度和所述第二高度的平方平均数高度Sq的范围是1～30μm。
10.一种玻璃制品的制备方法，包括：
固定玻璃基体；
调整激光的对焦深度，所述对焦深度包含第一对焦深度和第二对焦深度，所述激光为脉冲激光；
设定雾化参数；
依所述雾化参数在所述第一对焦深度和所述第二对焦深度之间对所述玻璃基体扫描照射所述脉冲激光，以破坏所述玻璃基体表面的原子键，在所述玻璃基体上形成第一凸起，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同，从而形成所述玻璃制品。
11.如权利要求10所述的制备方法，其中，所述雾化参数包含所述脉冲激光的光能量密度，所述脉冲激光的光能量密度大于或等于1*1013W/cm2。
12.如权利要求10所述的制备方法，其中，所述雾化参数包含所述脉冲激光的频率，所述脉冲激光的频率范围在80～200kHz。
13.一种制备玻璃制品的设备，包括：
激光装置；及
固定装置，用于固定玻璃基体；
所述激光装置用于发射脉冲激光，调整对焦深度，所述对焦深度包含第一对焦深度和第二对焦深度，依设定雾化参数在所述第一对焦深度和所述第二对焦深度之间对所述玻璃基体扫描照射所述脉冲激光，以破坏所述玻璃基体表面的原子键，在所述玻璃基体上形成第一凸起，所述第一凸起具有第一原子聚集状态，所述玻璃基体具有第二原子聚集状态，所述第一原子聚集状态与所述第二原子聚集状态不同，从而形成玻璃制品。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述激光装置包括：
激光头，用于提供所述脉冲激光及设定所述雾化参数；及
聚焦单元，用于将所述激光头发射的所述脉冲激光聚焦在所述玻璃基体上。
15.如权利要求13所述的设备，还包括移动装置，用于调节所述激光装置与所述玻璃基体之间的位置，以使所述脉冲激光的焦点在所述第一聚焦深度和所述第二聚焦深度之间扫描照射所述玻璃基体；所述雾化参数包含所述脉冲激光的扫描速度，所述移动装置控制所述激光装置的移动以控制所述脉冲激光的扫描速度。
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