CN114349360A - 制备玻璃基材的方法、玻璃基材、壳体组件以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备玻璃基材的方法、玻璃基材、壳体组件以及电子设备，制备玻璃基材的方法包括：提供蚀刻液，蚀刻液包括强酸、沉淀剂和含氟化合物；将微晶玻璃浸入蚀刻液中；对浸入蚀刻液的微晶玻璃进行涮动处理；对经过涮动处理的微晶玻璃进行静置处理以获得玻璃基材。由此，可以获得一种具有较低雾度和较高闪度的玻璃基材。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备领域，具体地，涉及制备玻璃基材的方法、玻璃基材、壳体组件以及电子设备。
背景技术
随着智能手机的普及与推广，人们对于手机的多元化需求也呈现出来，多样的手机玻璃后盖的外观效果也越来越受到人们的青睐。以AG玻璃(防眩光玻璃)为例，防眩光玻璃的常规效果包含低闪、闪光砂、雪花、高低雾等效果。玻璃低闪工艺或萤石工艺主要是利用蚀刻液将玻璃表面蚀刻形成锥形突起，锥形突起在光照条件下形成大量的闪点，呈现出闪光效果。但是现有的AG玻璃普遍存在雾度较高、外观效果单一等问题。
因此，目前的制备玻璃基材的方法、玻璃基材、壳体组件以及电子设备仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备玻璃基材的方法，包括：提供蚀刻液，所述蚀刻液包括强酸、沉淀剂和含氟化合物；将微晶玻璃浸入所述蚀刻液中；对所述浸入所述蚀刻液的所述微晶玻璃进行涮动处理；对经过所述涮动处理的所述微晶玻璃进行静置处理以获得所述玻璃基材。由此，可以获得一种具有较低雾度和较高闪度的玻璃基材。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种玻璃基材，所述玻璃基材是采用前述的方法制备的玻璃基材。由此，该玻璃基材具有前述制备玻璃基材的方法全部特征及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种玻璃基材，包括：微晶玻璃，所述微晶玻璃具有相对的两个主表面，至少一个所述主表面上具有突起结构，所述突起结构为包括六棱锥形，所述突起结构具有多个表面和多个连接面，相邻所述表面通过所述连接面相连，所述表面包括平面，所述连接面包括弧面。由此，该玻璃基材具有较高的强度和较优的外观效果。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种壳体组件，所述壳体组件包括前述的玻璃基材。由此，该壳体组件具有前述玻璃基材的全部特征及优点，在此不再赘述。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种电子设备，包括：壳体组件，所述壳体组件为前述的壳体组件；电池以及主板，所述电池以及所述主板位于所述壳体组件的一侧，所述主板与所述电池电连接。由此，该电子设备具有前述壳体组件的全部特征及优点，在此不再赘述。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的制备玻璃基材的方法的流程示意图；
图2显示了根据本发明又一个实施例的制备玻璃基材的方法的流程示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的玻璃基材的扫描电子显微镜图；
图4显示了根据本发明又一个实施例的玻璃基材的扫描电子显微镜图；
图5显示了相关技术中的玻璃基材的扫描电子显微镜图。
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元件或具有相同或类似功能的元件。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。
本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：
发明人发现，参考图5，相关技术中利用蚀刻液将玻璃表面蚀刻形成锥形突起通常为四棱锥晶型，蚀刻后的玻璃雾度通常大于90％。当将上述玻璃基材用作电子设备后盖时，四棱锥晶型的突起在光照条件下对反射光造成了大量的散射，使得玻璃电池盖内的装饰膜层的色彩无法得到很好的展现，且存在外观效果单一，无法进行细节调整的问题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备玻璃基材的方法，参考图1，具体包括以下步骤：
S100：提供蚀刻液
根据本发明的一些实施例，在该步骤提供蚀刻液，蚀刻液的组成不受特别限制，例如，蚀刻液可以包括强酸、沉淀剂和含氟化合物。其中，强酸用于调节蚀刻液的酸度，例如，通过强酸的加入可以使得溶液的pH值小于1，为蚀刻反应提供足够的氢离子；沉淀剂用于在溶液中提供初始晶核，便于晶体的沉淀；含氟化合物中的氟离子用于对玻璃表面进行蚀刻，破坏玻璃中的硅氧键，使微晶玻璃内部化学结构暴露出来以在玻璃上提供初始晶核，便于晶体在其表面附着生长。总言之，通过利用化学蚀刻液腐蚀玻璃表面，腐蚀过程生成的大量氟硅酸盐依靠初始晶核进行生长，参考图3和图4，最终在微晶玻璃表面形成具有六棱锥晶型的晶体结构。
根据本发明的一些实施例，强酸的种类不受特别限制，只要强酸电解后的阴离子不会影响晶体的生长反应即可，具体地，强酸可以包括盐酸。发明人通过大量的实验和理论研究发现，采用盐酸作为强酸时，氯离子对于玻璃蚀刻反应不会产生不利影响，晶体生长较好，形貌较为均一；当采用硝酸作为强酸时，由于硝酸具有强挥发性，反应过程中硝酸的大量挥发会造成环境污染，此外，由于硝酸还具有强氧化性，使得蚀刻反应的速率过快，晶体生长过程过短，最终生成的晶体尺寸和形貌均一性较差，外观效果较差；当采用硫酸作为强酸时，硫酸电解后生成的硫酸根离子会影响蚀刻溶液中的沉淀生成，不利于蚀刻溶液中沉淀生成，进而不利于晶体的均匀生长。
根据本发明的一些实施例，沉淀剂的种类不受特别限制，沉淀剂用于在溶液中提供初始晶体，便于晶体的沉淀和生长，沉淀剂可以仅加入一种，也可以加入多种，例如，沉淀剂可以包括氟硅酸盐和硫酸钡中的至少之一。根据本发明的另一些实施例，氟硅酸盐在氢氟酸和盐酸中的溶解度应较小，从而可以起到沉淀剂的作用，具体地，氟硅酸盐可以包括氟硅酸钠和氟硅酸铵中的至少之一。此外，沉淀剂还可以用于调节蚀刻液的粘度，蚀刻液的粘度会影响后续涮动处理时玻璃表面的蚀刻液均匀度，当蚀刻液粘度过大时，涮动处理时蚀刻液会由于表面张力在玻璃的部分表面形成条状物，而其它部分表面则没有与蚀刻液接触；当蚀刻液的粘度过小时，涮动处理时蚀刻液无法黏附在玻璃表面进行蚀刻反应，不利于晶体生长。
根据本发明的一些实施例，含氟化合物的种类不受特别限制，含氟化合物的氟离子用于破坏玻璃的硅氧键，进而形成氟硅酸根，氟硅酸根与阳离子结合生成沉淀，例如氟硅酸根可以与铵根离子、钠离子、锂离子反应生成沉淀，分别生成氟硅酸铵、氟硅酸钠和氟硅酸锂，进而沉淀附着在玻璃表面暴露出的初始晶核处进行晶体的生长。具体地，含氟化合物可以包括氢氟酸和氟化氢铵。发明人发现，采用氢氟酸和氟化氢铵作为含氟化合物具有反应速率适中，晶体形貌均一的优点。当仅采用氟化氢作为蚀刻液中的含氟化合物时，因为氟化氢酸度较高，使得玻璃表面的蚀刻反应过快，由于蚀刻反应的生成物存在平衡溶解的过程，当含氟化合物仅包括氢氟酸时，蚀刻反应生成的晶体沉淀仅有部分可以附着在初始晶核上生长晶体，其余大部分晶体沉淀又被氢氟酸溶解，不利于晶体的生长；当仅采用氟化氢铵作为含氟化合物时，氟化氢铵的酸度过小，玻璃表面的蚀刻反应过慢，制备时间过长。
下面对于前述蚀刻液对于微晶玻璃的刻蚀过程进行简单说明：
利用微晶玻璃内含有大量微小晶体的特点，通过氢氟酸和氟化氢铵提供的氟离子先将微晶玻璃表面部分溶解，使得微晶玻璃内部的微小晶体暴露出来，作为晶体生长的初始晶核；微晶玻璃被蚀刻后生成氟硅酸根以及钠离子、锂离子等离子，氟硅酸根分别与铵根离子(蚀刻液提供)、钠离子、锂离子反应生成氟硅酸铵、氟硅酸钠和氟硅酸锂沉淀，沉淀物附着在微晶玻璃表面的初始晶核处生长；但由于微晶玻璃表面积有限，所暴露出的初始晶核数量以及氟硅酸根、钠离子、锂离子均有限，随着沉淀的生成，微晶玻璃表面的初始晶核逐渐被全部覆盖，蚀刻微晶玻璃形成的氟硅酸根以及钠离子、锂离子也被沉淀消耗完全，此时通过蚀刻溶液中的氟硅酸盐和硫酸钡进一步提供初始晶核，供沉淀的进一步生成以及晶体的进一步生长，简言之，氟化氢铵、氢氟酸与微晶玻璃内二氧化硅、碱金属氧化物反应生成大量氟硅酸盐，氟硅酸盐附着初级晶核不断生长，而盐酸在其中可以提供大量的氢离子以供消耗，当玻璃提供的氟硅酸根和碱金属离子不足以继续满足晶体生长时，通过蚀刻液中的沉淀剂进行补充后二次生长。
根据本发明的一些实施例，蚀刻液的具体组成不受特别限制，例如，以质量百分比计，蚀刻液可以包括：20-25wt％的盐酸、2-5wt％的硫酸钡、3-7wt％的氟硅酸盐、40-50wt％的氟化氢铵、10-15wt％的氢氟酸以及5-10wt％的水。具体地，蚀刻液可以包括：20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％的盐酸；2wt％、3wt％、4wt％或5wt％的硫酸钡；3wt％、4wt％、5wt％、6wt％或7wt％的氟硅酸盐；40wt％、41wt％、42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46wt％、47wt％、48wt％、49wt％或50wt％的氟化氢铵；10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％的氢氟酸；以及5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％的水，当蚀刻液中各组成的组成位于上述范围内时，蚀刻速率适中，晶体生长速率适中，形成的晶体均一性较好。
S200：将微晶玻璃浸入蚀刻液中
根据本发明的一些实施例，在该步骤提供微晶玻璃，并将微晶玻璃缓慢地完全浸入蚀刻液中。微晶玻璃内部具有微小晶体，可以作为晶体生长的初始晶核，具体地，微晶玻璃可以为包括二硅酸锂和透锂长石的微晶玻璃，包括二硅酸锂和透锂长石的微晶玻璃具有较高的强度和透明度，作为电子设备的玻璃后盖具有较好的外观效果和较高的耐冲击强度。根据本发明的另一些实施例，微晶玻璃中二硅酸锂和透锂长石比例不受限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
根据本发明的一些实施例，微晶玻璃浸入蚀刻液的速率不受特别限制，例如，将微晶玻璃浸入蚀刻液中的浸入速率可以为600-1200mm/min。由前述可知，蚀刻液为具有一定粘度的黏稠溶液，当微晶玻璃浸入蚀刻液的速率小于600mm/min时，浸入速率过慢，从而会导致微晶玻璃最先接触蚀刻液的入液端与最后接触蚀刻液的尾端接触蚀刻液的时间存在较大差距，最终使得微晶玻璃上不同位置处形成的晶体形貌和尺寸一致性较差，外观效果较差；当微晶玻璃浸入蚀刻液的速率大于1200mm/min时，浸入速率过快，此时蚀刻液可视为非牛顿流体，当微晶玻璃插入蚀刻液中时，微晶玻璃的入液端会被蚀刻液中的初始晶核擦伤，微晶玻璃的入液端附近区域会出现留痕，造成微晶玻璃部分区域的晶体结构失效。
根据本发明的一些实施例，将微晶玻璃浸入蚀刻液中之前可以对微晶玻璃进行清洗，进而清除微晶玻璃的表面油污，便于氟离子对于微晶玻璃的蚀刻。
为了进一步提高玻璃基材以及通过玻璃基材制得的壳体组件的外观效果，可以先通过图案化工艺在微晶玻璃部分表面形成保护层，再进行蚀刻，蚀刻完成后再将保护层去除，进而实现玻璃基材表面的部分区域具有六棱锥晶型的晶体，部分区域仍为平整表面，进而在一个玻璃基材上实现多种外观效果和触感，具体地，参考图2，当在将微晶玻璃浸入蚀刻液之前可以进一步包括：
S210：在微晶玻璃的部分表面的设置图案化保护层
根据本发明的一些实施例，在该步骤中在微晶玻璃蚀刻前在其部分表面形成图案化保护层，形成图案化保护层的工艺不受特别限制，例如，可以通过丝网印刷或者曝光显影工艺形成图案化保护层。具体地，以曝光显影工艺为例，可以先在微晶玻璃表面整面形成未固化的未光固化油墨层，对需要蚀刻的区域进行遮蔽并对微晶玻璃表面的未光固化油墨进行光照处理，使得非蚀刻区域的未光固化油墨发生固化形成光固化油墨，通过未光固化油墨的良溶剂将待蚀刻区域的未光固化油墨溶解去除，并进行后续蚀刻工艺，待蚀刻工艺完成后，可以通过光固化油墨的良溶剂将光固化油墨溶解去除，其中光固化油墨的良溶剂与未光固化油墨的良溶剂不相同。
S300：对浸入蚀刻液的微晶玻璃进行涮动处理
根据本发明的一些实施例，在该步骤中对已完全浸入蚀刻液的微晶玻璃进行涮动处理，涮动即令微晶玻璃在蚀刻液中发生垂直方向的上下往复运动，通过多次涮动使得微晶玻璃表面覆盖的未附着在初始晶核上的沉淀从玻璃表面脱离并重新进入刻蚀液中，保留附着在玻璃表面初始晶核上的沉淀，进而实现晶体的动态生长。具体地，多次涮动处理的总时间可以为10-30s，涮动处理的次数可以为30-50次，涮动处理的幅度，即微晶玻璃在垂直方向上的提升和下降的距离和可以为40-60mm。在相同的涮动时间内，涮动的幅度可以体现出涮动的速度，当涮动处理的速度不位于上述范围内，即涮动处理的速度过快或者过慢时，微晶玻璃表面会出现异色、留痕等大面积外观缺陷，不利于获得较优的外观效果。
S400：对经过涮动处理的微晶玻璃进行静置处理
根据本发明的一些实施例，在该步骤中在涮动处理结束后，将微晶玻璃静置在蚀刻液中以令晶体进行持续生长至一定尺寸。例如，静置处理的时间可以为30-50s，具体地，静置处理的时间可以为30s、35s、40s、45s或50s。根据本发明的另一些实施例，静置处理后生成的单个晶体的粒径为70-100微米。当静置处理的时间小于30s时，生成的晶粒较小，未能生成六棱锥型的晶体；当静置处理的时间大于50s时，生成的晶粒过大，使得玻璃基材的表面粗糙度较大，透光性较差。
根据本发明的一些实施例，在静置处理之后，将微晶玻璃从蚀刻液中拉出，为了对微晶玻璃表面残留的蚀刻液以及盐类物质进行清洗，可以将静置处理后的微晶玻璃浸泡在硫酸溶液中进行清洗处理，清洗处理的浸泡时间可以为30s-120s，具体地，可以为45s、60s或90s。
为了进一步提高玻璃基材的强度，参考图2，在静置处理之后可以进一步包括：
S500：对微晶玻璃进行化抛处理。
根据本发明的一些实施例，在静置处理之后，可以将微晶玻璃浸泡在化抛溶液中以进行化学抛光，以使得晶体表面形貌更加圆润。通过化学抛光处理可以将六棱锥型晶体中相邻锥面相交处的锋利的棱边钝化，使锋利棱边圆化为具有一定弧度的连接面，从而使得微晶玻璃具有更好的强度和更高的闪度。
根据本发明的一些实施例，化抛液的组成不受特别限制，例如，以质量百分比计，化抛液可以包括5～10wt％的氢氟酸和5wt％的硫酸。
需要特别说明的是，若在静置处理之后未对微晶玻璃进行清洗处理，则可以直接对微晶玻璃进行化抛处理，化抛处理的化抛液同样具有清洗微晶玻璃表面残留的蚀刻液以及盐类物质的作用；若在静置处理之后对于微晶玻璃进行清洗处理，则在可以清洗处理之后再对微晶玻璃进行化抛处理，进而通过化抛处理进一步清洗微晶玻璃表面残留的蚀刻液以及盐类物质。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种玻璃基材，玻璃基材是采用前述的方法制备的玻璃基材。由此，该玻璃基材具有前述的方法的全部特征及优点，在此不再赘述。总言之，该玻璃基材具有较低的雾度，较好的手感，基材表面大量的六棱锥晶型晶体在光照条件下使得玻璃表面闪闪发光，作为电子设备后盖使用时也更能体现装饰膜层的色彩，使得玻璃与膜片结合后的外观效果的更加丰富多彩。
根据本发明的一些实施例，玻璃基材的雾度和粗糙度不受特别限制，例如，玻璃基材的雾度可以为60-70％，玻璃基材的粗糙度可以为2-3微米。该玻璃基材具有较低的雾度和较好的触感，玻璃表面更为平缓，手感更为顺滑。当玻璃基材的粗糙度小于2微米，玻璃基材表面手感发涩；当玻璃基材的粗糙度大于3微米时，玻璃基材表面过于不平整，具有较大起伏。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种玻璃基材，包括：微晶玻璃，微晶玻璃具有相对的两个主表面，至少一个主表面上具有突起结构，突起结构为包括六棱锥形，突起结构具有多个表面和多个连接面，相邻表面通过连接面相连，表面包括平面，连接面包括弧面。由此，该玻璃基材具有较高的强度和较高的闪度。
需要说明的，上述玻璃基材的制备方法可以参考前述制备方法中的部分或全部步骤，上述微晶玻璃的相关参数可以参考前述实施例中的部分或全部技术特征，该玻璃基材实施例未描述的部分，也可以参考前述实施例及相关附图，在此不再赘述。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种壳体组件，壳体组件包括前述的玻璃基材。由此，该壳体组件具有前述的方法的全部特征及优点，在此不再赘述。
根据本发明的一些实施例，形成壳体组件的玻璃基材可以为平面玻璃或曲面玻璃，曲面玻璃包括2.5D玻璃或3D玻璃，当玻璃基材为曲面玻璃时，壳体组件具有底面和多个侧壁，底面和多个侧壁限定出容纳空间。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种电子设备，包括：壳体组件，壳体组件为前述的壳体组件；电池以及主板，电池以及主板位于壳体组件的一侧，主板与电池电连接。
根据本发明的一些实施例，当壳体组件具有底面和多个侧壁，底面和多个侧壁形成容纳空间时，电池以及主板可以位于壳体组件所限定出的容纳空间内部。
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。在本发明中，无论是否使用“大约”或“约”等字眼，所有在此公开了的数字均为近似值。每一个数字的数值有可能会出现10％以下的差异或者本领域人员认为的合理的差异，如1％、2％、3％、4％或5％的差异。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
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。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
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 (13)
1.一种制备玻璃基材的方法，其特征在于，包括：
提供蚀刻液，所述蚀刻液包括强酸、沉淀剂和含氟化合物；
将微晶玻璃浸入所述蚀刻液中；
对所述浸入所述蚀刻液的所述微晶玻璃进行涮动处理；
对经过所述涮动处理的所述微晶玻璃进行静置处理以获得所述玻璃基材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强酸包括盐酸，所述沉淀剂包括氟硅酸盐和硫酸钡中的至少之一，所述含氟化合物包括氢氟酸和氟化氢铵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，所述蚀刻液包括：20-25wt％的盐酸、2-5wt％的硫酸钡、3-7wt％的氟硅酸盐、40-50wt％的氟化氢铵、10-15wt％的氢氟酸以及5-10wt％的水。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氟硅酸盐包括氟硅酸钠和氟硅酸铵中的至少之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将微晶玻璃浸入所述蚀刻液中的浸入速率为600-1200mm/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涮动处理的时间为10-30s，所述涮动处理的次数为30-50次，所述涮动处理的幅度为40-60mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述微晶玻璃浸入所述蚀刻液之前进一步包括：在所述微晶玻璃的部分表面的设置图案化保护层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述静置处理之后进一步包括：对所述微晶玻璃进行化抛处理。
9.一种玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材是采用权利要求1-8任一项所述的方法制备的玻璃基材。
10.根据权利要求9所述的玻璃基材，其特征在于，所述玻璃基材的雾度为60-70％，所述玻璃基材的粗糙度为2-3微米。
11.一种玻璃基材，其特征在于，包括：微晶玻璃，所述微晶玻璃具有相对的两个主表面，至少一个所述主表面上具有突起结构，所述突起结构为包括六棱锥形，所述突起结构具有多个表面和多个连接面，相邻所述表面通过所述连接面相连，所述表面包括平面，所述连接面包括弧面。
12.一种壳体组件，其特征在于，所述壳体组件包括权利要求9-11任一项所述的玻璃基材。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体组件，所述壳体组件为权利要求12所述的壳体组件；
电池以及主板，所述电池以及所述主板位于所述壳体组件的一侧，所述主板与所述电池电连接。
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