CN115536257A

CN115536257A - 一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法

Info

Publication number: CN115536257A
Application number: CN202211309525.4A
Authority: CN
Inventors: 周建长
Original assignee: Shenzhen Yipaijing Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Yipaijing Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2022-12-30

Abstract

本发明涉及玻璃加工技术领域，特别涉及一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法。包括以下步骤：S1.激光切割：在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割；S2.初清洗：在初清洗机中加入玻璃清洗剂，放入切割后的玻璃基材，启动超声波，持续第一时间段；S3.腐蚀裂片：在蚀刻槽中加入碱性腐蚀液，加热后放入初清洗后的玻璃基材进行浸泡，启动超声波，持续第二时间段，以使微孔内的玻璃废料与玻璃基材分离；S4.精清洗：在精清洗机中加入玻璃清洗剂，放入腐蚀裂片后的玻璃基材，启动超声波，持续第一时间段；S5.烘干：取出精清洗后的玻璃基材高温加热烘干。本方法对玻璃表面的破坏小，微孔孔壁也无毛刺和微裂纹，成本低，安全性更高。

Description

一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术领域，特别涉及一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法。

背景技术

随着玻璃加工技术的不断提升，玻璃制品逐渐往精细化加工发展，所应用的领域也越来越广。玻璃微孔的加工就是一种精细化的加工方式，微孔玻璃由于它特有的组成、结构和所具有的特性，现已发展成为具有许多用途的新功能材料。在化学工业上，可作为用来进行混合气体分离或混合液体分离的分离膜；还可以作为催化剂的载体、各种吸附剂及气液浓缩的材料；在医学上，可作为血液净化等医疗用分离膜；在生物学上，可作为固定化酶的载体，使酶保持稳定的催化活性。

目前微孔玻璃加工工艺主要采用CNC精雕，目前存在的问题主要有：微孔越小越难加工、玻璃孔崩边概率加大、良率低；刀具或磨具易损耗、效率低、成本高；孔内壁粗糙、孔的斜度大等问题。

发明内容

本发明提供一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法，旨在解决现有微孔玻璃加工存在的问题。

本发明提供一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法，包括以下步骤：

S1.激光切割：在玻璃基材上规划多个微孔的切割轨迹，激光沿着轨迹对玻璃基材进行切割；

S2.初清洗：在初清洗机中加入玻璃清洗剂，将切割后的玻璃基材放入清洗机进行初清洗，同时启动超声波，持续第一时间段；

S3.腐蚀裂片：在蚀刻槽中加入碱性腐蚀液，加热到70~90摄氏度后，取出初清洗后的玻璃基材放置于蚀刻槽内进行浸泡，同时启动超声波，持续第二时间段，以使微孔内的玻璃废料与玻璃基材分离；

S4.精清洗：在精清洗机中加入玻璃清洗剂，从蚀刻槽中取出腐蚀裂片后的玻璃基材，放入精清洗机进行精清洗，同时启动超声波，持续第一时间段；

S5.烘干：取出精清洗后的玻璃基材高温加热烘干，获得干燥的带微孔玻璃基材。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，具体包括：

根据玻璃基材的形状、所需开微孔的数量、微孔的大小、微孔的位置关系，在玻璃基材表面规划处微孔的切割轨迹，通过脉冲激光沿着切割轨迹行走并聚焦在玻璃基材内部，以使切割轨迹处的玻璃基材内部发生质化。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液。

作为本发明的进一步改进，所述强碱溶液为含有氢氧根离子的金属化合物溶液。

作为本发明的进一步改进，所述弱碱溶液为含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的金属化合物溶液。

作为本发明的进一步改进，所述第一时间段为180秒。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S5中，对玻璃基材进行高温烘干的温度为90摄氏度以上。

作为本发明的进一步改进，所述玻璃基材的厚度为0.1~3mm，切割的微孔孔径为0.01~3um。

本发明的有益效果是：通过脉冲激光聚焦在玻璃内部，使玻璃切缝处发生质变，再对质化部分腐蚀，扩宽切割轨迹，从而造成物理上的分开，对玻璃表面的破坏很小，微孔孔壁也无毛刺和微裂纹。腐蚀过程中化学原料比例低，对玻璃表面的破坏小、成本也低、安全性更高。

附图说明

图1是本发明中玻璃微孔腐蚀裂片方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法，包括以下步骤：

步骤S1中，具体包括：

轨迹设计过程，也可以在对应的图纸上先描绘切割轨迹，再将对应的图纸覆盖在玻璃基材表面，激光通过捕获图纸上的切割轨迹，按照轨迹在玻璃基材上进行行走，通过脉冲激光聚焦在玻璃内部，产生“爆炸”把玻璃质化，击穿切割轨迹上的玻璃基材，使切割轨迹处的所有玻璃基材都质化，即改变了切缝处玻璃基材的分子间结构。

激光照射切缝时，激光已经是切穿了玻璃基材，使切割轨迹处发生化学变化，但微孔内的玻璃废料并未与玻璃基材在物理上并未分开，激光光斑直径只有0.4um~5um，不足以将玻璃废料脱离，需通过后续的清洗、腐蚀工艺做进一步处理来使其分离。

照射的激光优选为1064nm波段的皮秒红外激光。采用1064nm波段的红外皮秒激光对玻璃进行切割，可以保证不对玻璃基材造成损伤的同时，提高切割效率和降低成本。若采用高于1064nm波段的激光容易把玻璃基材直接烧裂，无法对玻璃基材进行切割；若采用低于1064nm波段的激光，比如绿光、紫外激光等，切割效率很低，成本高。

本方法优选的玻璃基材的厚度为0.1~3mm，切割的微孔孔径为0.01~3um。

激光切割对玻璃基材表面的破坏很小，切缝大概为0.2~20um；微孔的倾斜度很小，大概0~7度，孔壁无毛刺和微裂纹。不同厚度不用材质的玻璃，具体数据各异。

S2.初清洗：在初清洗机中加入玻璃清洗剂，加热至35~45摄氏度，将切割后的玻璃基材放入清洗机进行初清洗，同时启动超声波，持续第一时间段；第一时间段为180秒左右，以清洗掉玻璃基材表面的脏污，加热至35~45摄氏度可以加快玻璃基材表面的去污速度。

S3.腐蚀裂片：在蚀刻槽中加入碱性腐蚀液，加热到70~90摄氏度后，取出初清洗后的玻璃基材放置于蚀刻槽内进行浸泡，同时启动超声波，持续第二时间段，以使微孔内的玻璃废料与玻璃基材分离。

步骤S3中，碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液。优选的，碱性腐蚀液配比为：超纯水（90%左右）+强碱（6%左右）+弱碱（4%左右）。

强碱溶液为含有氢氧根离子的金属化合物溶液，具体为氢氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾等的一种或几种。弱碱溶液为含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的金属化合物溶液，具体为碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾等的一种或几种。

根据不同厚度的玻璃、不同产品要求，浸泡的第二时间段不同，最终的浸泡效果为把质化的玻璃切缝腐蚀掉，扩宽切割轨迹，加热到70~90摄氏度进行浸泡，可以加快碱性腐蚀液渗透进切缝的速度，从而造成玻璃废料与玻璃基材在物理上的分开，对玻璃基材表面的破坏很小甚至可以忽略。

S4.精清洗：在精清洗机中加入玻璃清洗剂，加热至35~45摄氏度，从蚀刻槽中取出腐蚀裂片后的玻璃基材，放入精清洗机进行精清洗，同时启动超声波，持续第一时间段，第一时间段为180秒左右，加热至35~45摄氏度可以加快玻璃基材表面和玻璃微孔的去污速度。

精清洗的步骤跟初清洗类似，并在初清洗步骤的基础上增减了高温烘干的步骤。精清洗目的为清洗掉玻璃微孔内的脏污和残留的玻璃废料，同时也腐蚀液可以对微孔内壁进行打磨，使内壁更加光滑、无毛刺。

腐蚀清洗过程所使用的碱性腐蚀液中，碱性化学原料比例低，对玻璃表面的破坏小、成本也低、安全性更高，而且因为强碱的腐蚀性很大，比例越高对操作人员的影响越危险，因此本方法中采用低比例的碱性溶剂，也降低了操作风险。

S5.烘干：取出玻璃基材放入烘干机中进行90摄氏度左右或以上的高温加热烘干，干燥的带微孔玻璃基材。

本方法采用到的设备依次为激光裂片机、初清洗机、蚀刻槽、精清洗机、烘干机，在每一步骤结束后需将玻璃基材取出，并置于下一工序对应的设备内进行加工，以完成在玻璃基材裂片处多个微孔的工艺。本加工方法对玻璃基材表面的破坏很小，大概0.2~20um；微孔的倾斜度很小，大概0~7度，孔壁无毛刺和微裂纹。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S1中，具体包括：

3.根据权利要求1所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S3中，碱性腐蚀液配方比例为80~90%的超纯水、6~18%的强碱溶液、不大于4%的弱碱溶液。

4.根据权利要求3所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述强碱溶液为含有氢氧根离子的金属化合物溶液。

5.根据权利要求3所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述弱碱溶液为含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的金属化合物溶液。

6.根据权利要求1所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述第一时间段为180秒。

7.根据权利要求1所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述步骤S5中，对玻璃基材进行高温烘干的温度为90摄氏度以上。

8.根据权利要求1所述玻璃微孔的腐蚀裂片方法，其特征在于，所述玻璃基材的厚度为0.1~3mm，切割的微孔孔径为0.01~3um。