CN116040948A - 玻璃刻蚀液及其制备方法和具有闪晶效果的玻璃及其生产方法 - Google Patents
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- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Abstract
本申请提供了一种玻璃刻蚀液,该玻璃蚀刻液包括以下质量百分含量的各组分:氟化氢铵:15%~45%;第一调节剂:1%~10%;第二调节剂:0.1%~10%;硝酸:18%~45%;水:10%~30%;第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐;第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种。该玻璃刻蚀液具有良好的稳定性,将其应用于玻璃刻蚀工艺时,通过简单的步骤即可使玻璃表面具有显著的闪晶效果,并且所得玻璃的闪度高,视觉冲击力强,大大提高玻璃的美观性。本申请还提供了上述玻璃刻蚀液的制备方法以及一种具有闪晶效果的玻璃及其生产方法。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃加工技术领域,具体涉及一种玻璃刻蚀液及其制备方法和具有闪晶效果的玻璃及其生产方法。
背景技术
玻璃作为比较廉价的装饰材料具有广泛的应用,然而目前市场上的玻璃外观较为单调,不能够满足人们的个性化需求,产品的竞争力弱,除此之外,现有的玻璃刻蚀工艺采用的刻蚀液组分复杂、稳定性差,导致刻蚀的效果参差不齐、产品良品率低。因此,有必要提供一种新的玻璃刻蚀液,以高效、高质量地制备出具有新型外观的玻璃。
发明内容
有鉴于此,本申请提供了一种玻璃刻蚀液,该玻璃刻蚀液具有良好的稳定性,将其应用于玻璃刻蚀工艺时,通过简单的步骤即可使玻璃表面具有显著的闪光效果,并且所得玻璃的闪度高,视觉冲击力强,大大提高玻璃的美观性。
本申请第一方面提供了一种玻璃刻蚀液,所述玻璃蚀刻液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
第一调节剂:1%~10%;
第二调节剂:0.1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:5%~30%。
所述第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐;所述第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种。
本申请的蚀刻液中,氟化氢铵在酸性条件下可对玻璃表面进行侵蚀,软化玻璃表面,并且氟化氢铵与玻璃的反应产物氟硅酸盐会在玻璃表面形成结晶,结晶沉积在软化的玻璃表面形成压点使玻璃表面变形进而在玻璃表面形成凸起结构;第二调节剂可以调节氟化氢铵侵蚀玻璃的速度和侵蚀位点,从而保证结晶均匀的分布在玻璃表面;第一调节剂可以控制结晶的析出速度,调节晶粒的尺寸。在上述特定质量百分含量的各组分的协同作用下,所得的玻璃刻蚀液能够在玻璃表面产生有序排列的方形凸起结构,在宏观上玻璃表面即呈现出闪光的视觉效果。
可选的,所述玻璃刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
偏铝酸盐:1%~10%;
第二调节剂:1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:10%~30%。
可选的,所述偏铝酸盐包括偏铝酸镁、偏铝酸钙、偏铝酸钾和偏铝酸钠中的一种或多种。
可选的,所述玻璃刻蚀液中,所述偏铝酸盐的质量百分含量为5%~10%。
可选的,所述偏铝酸盐与所述氟化氢铵的质量比为1:(3~20)。
可选的,所述偏铝酸盐与所述第二调节剂的质量比为1:(0.5~1.8)。
可选的,所述第二调节剂包括盐酸,所述盐酸在所述玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~5%。
可选的,所述第二调节剂包括硫酸,所述硫酸在所述玻璃刻蚀液中的质量百分含量为0.1%~5%。
可选的,所述第二调节剂包括盐酸和硫酸,所述盐酸和所述硫酸的质量比为1:(0.02~5)。
可选的,所述玻璃刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:25%~40%;
偏铝酸盐:5%~10%;
硝酸:25%~45%;
硫酸:0.5%~6%;
盐酸:1%~7%;
水:10%~20%;
分散剂:1%~3%。
可选的,所述玻璃刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:20%~45%;
磷酸:1%~5%;
硝酸:20%~45%;
第二调节剂:0.1%~5%;
水:5%~30%。
可选的,所述玻璃刻蚀液不含有金属离子。
可选的,所述氟化氢铵与所述磷酸的质量比为1:(0.05-0.2)。
可选的,所述第二调节剂为硫酸。
可选的,所述第二调节剂包括盐酸和硫酸,所述盐酸和所述硫酸的质量比为1:(0.25~1)。
可选的,所述玻璃刻蚀液还包括质量百分含量为1%~5%的分散剂,所述分散剂包括草酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、氨基磺酸、山梨酸和马来酸中的一种或多种中的一种或多种。
可选的,所述玻璃刻蚀液还包括质量百分含量为0.1%~5%的增稠剂,所述增稠剂包括丙三醇、三乙醇胺、乙二醇、甲醇、己醇、辛醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、麦芽糖和聚丙烯酸钠中的一种或多种。
可选的,所述玻璃刻蚀液的粘度为40cP~150cP。
第二方面,本申请提供了一种玻璃刻蚀液的制备方法,包括以下步骤:
将以下质量百分含量的原料混合均匀后,得到玻璃刻蚀液:
氟化氢铵:15%~45%;
第一调节剂:1%~10%;
第二调节剂:0.1%~5%;
硝酸:18%~45%;
水:10%~30%;
所述第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐;所述第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种。
可选的,所述制备方法包括:将所述氟化氢铵与所述硝酸混合均匀后,加入所述第一调节剂、所述第二调节剂和所述水并搅拌均匀,得到所述玻璃刻蚀液。
可选的,所述混合的温度为0℃~30℃。
可选的,所述制备方法还包括:将所述原料混合均匀后,静置1h-6h后得到所述玻璃刻蚀液。
本申请第二方面提供的玻璃刻蚀液的制备方法,步骤简单,适合大规模的工业生产,采用该制备方法能够得到具有良好稳定性的玻璃刻蚀液。
本申请第三方面提供了一种具有闪晶效果的玻璃的生产方法,包括以下步骤:
提供如第一方面所述的玻璃刻蚀液;
将玻璃置于所述玻璃刻蚀液中进行刻蚀,得到所述具有闪晶效果的玻璃。
可选的,所述刻蚀的时间为0.75min~5min。
可选的,所述刻蚀的温度为10℃~30℃。
可选的,所述玻璃预先进行浸润处理,所述浸润处理包括:将玻璃置于酸性溶液中浸泡,所述浸泡的时间为5s~3min。
可选的,所述玻璃包括铝硅玻璃。
本申请第三方面提供的具有闪晶效果的玻璃的生产方法适用范围广,并且处理方法简单,处理时间短,适用于工业化生产。
本申请第四方面提供了一种具有闪晶效果的玻璃,该具有闪晶效果的玻璃是由第三方面所述的生产方法制备得到。
可选的,所述具有闪晶效果的玻璃表面具有凸起结构,所述凸起结构的平均直径为9μm~170μm。
可选的,所述凸起结构的形状包括四面体形和立方体形。
可选的,所述凸起结构的平均高度为1μm-20μm。
可选的,所述具有闪晶效果的玻璃的雾度为92%~96%。
可选的,所述具有闪晶效果的玻璃的透过率为85%~89%。
本申请第四方面提供的玻璃具有显著的闪晶效果,在光照下可呈现晶钻闪点的视觉效果,给用户提供更好的视觉观感。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的玻璃刻蚀液的制备方法;
图2为本申请一实施例提供的玻璃刻蚀液的制备方法;
图3为实施例11制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图;
图4为实施例11制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;
图5为实施例12制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图;
图6为实施例12制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;
图7为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图;
图8为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;
图9为实施例14制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图;
图10为实施例14制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;
图11为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图;
图12为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;
图13为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃表面结晶体的显微图;
图14为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃表面结晶体的显微图;
图15为对比例4制备得到的刻蚀玻璃的显微图;
图16为对比例4制备得到的刻蚀玻璃的效果图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
现有的玻璃刻蚀工艺较为繁琐,工艺条件严格且加工时间长,并且其所用的玻璃刻蚀液成分复杂且不稳定,容易沉淀导致失效,降低了刻蚀液的利用率。本申请提供了一种玻璃刻蚀液,该玻璃刻蚀液组分简单且稳定性好,将玻璃浸泡在该玻璃刻蚀液中即可使玻璃表面具有闪晶的效果,该方法工艺简单且制备得到的玻璃美观好看,手感细腻,可以给用户带来很好的使用体验,满足用户的个性化追求和时尚化追求。
本申请实施方式中,玻璃蚀刻液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
第一调节剂:1%~10%;
第二调节剂:0.1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:5%~30%。
本申请实施方式中,第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐,第二调节剂包括盐酸和硫酸中的一种或多种。本申请中,硝酸和第二调节剂可提供氢离子,氟化氢铵在强酸环境中可对玻璃表面进行侵蚀,实现对玻璃的软化,玻璃中的硅可与氟离子形成氟硅酸根离子,氟硅酸根能够与玻璃中的金属离子结合形成结晶体,结晶体可在软化的玻璃表面形成凸起结构,通过第一调节剂和第二调节剂的协同作用可以调节结晶体的大小和分布,进而控制凸起结构的大小和分布,使玻璃表面具有闪晶效果。
本申请中,结晶体在软化的玻璃表面形成凸起结构的具体过程为:固态的结晶体对玻璃表面产生压力并形成压点,随着结晶体的生长,软化的玻璃表面发生挤压变形形成凹陷结构,由于结晶体之间存在一定的空隙及本身的不连续性,软化的玻璃在结晶体的空隙处及不连续处形成凸起结构,在刻蚀完成后通过清洗工艺去除玻璃表面的结晶体,即得到表面具有凸起结构的刻蚀玻璃。
本申请的实施方式中,氟化氢铵在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为15%~45%,氟化氢铵在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为15%、20%、25%、30%、40%或45%。若氟化氢铵的含量过高则刻蚀液中的氟化氢铵会大量析出,进而在玻璃表面产生大量不规则的凹坑,不规则的凹坑会破坏氟硅酸盐的析出过程,导致氟硅酸盐结晶体在玻璃表面形成的凸起结构无序分布,玻璃表面不同位置的闪晶效果差异大,甚至会出现漏砂的区域。若氟化氢铵的含量过低则生成的结晶体较少,玻璃表面凸起结构的高度较低,闪晶效果不明显。
本申请中,硝酸一方面是作为溶剂,促进氟化氢铵溶解于玻璃刻蚀液中,硝酸另一方面提供氢离子H+以营造强酸环境。本申请实施方式中,硝酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为18%~45%,硝酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为18%、20%、25%、30%、40%或45%。
本申请中,玻璃刻蚀液中的水作为稀释剂和溶剂能够促进氢离子的电离,本申请实施方式中,水在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为5%~30%,水在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为5%、10%、15%、20%、25%或30%。
本申请一些实施方式中,玻璃刻蚀液还包括质量百分含量为0.1%~10%的助剂,助剂可以是分散剂和增稠剂中的一种或多种。本申请实施方式中,分散剂包括可溶于水或酸的有机酸,有机酸不仅可以促进刻蚀液中各组分的均匀分散并且不易产生气泡。本申请实施方式中,分散剂包括草酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、氨基磺酸、山梨酸和马来酸中的一种或多种。采用有机酸作为分散剂时,带负电荷的有机酸根可以与带正电的溶质相结合并形成有机膜,从而抑制溶质之间的团聚效应,使玻璃刻蚀液中的各组分能够均匀分散并且保证玻璃刻蚀液可以具有较长的使用寿命,能够长时间的存储,除此之外,有机酸可促进结晶沉淀均匀的分散,保证结晶沉淀具有较为均一的致密度。
本申请实施方式中,增稠剂包括丙三醇、三乙醇胺、乙二醇、甲醇、己醇、辛醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、麦芽糖和聚丙烯酸钠中的一种或多种。增稠剂可以调节玻璃刻蚀液的粘度,使刻蚀液中的各组分保持均匀分布。本申请一些实施方式中,增稠剂的粘度调节范围是1cP~50cP,最终所得玻璃刻蚀液的粘度为1cP~100cP,玻璃刻蚀液的粘度具体可以但不限于为1cP、5cP、20cP、50cP、60cP、75cP或100cP。控制玻璃刻蚀液的粘度可以保证反应离子的扩散速度适中,有利于实现均匀的刻蚀。
本申请的玻璃刻蚀液可根据第一调节剂的种类分为A类刻蚀液和B类刻蚀液,A类刻蚀液为含有金属盐的玻璃刻蚀液,即第一调节剂为偏铝酸盐,B类刻蚀液为不含有金属盐的玻璃刻蚀液,即第一调节剂为磷酸。
本申请一些实施方式中,A类刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
偏铝酸盐:1%~10%;
第二调节剂:1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:10%~30%。
本申请A类刻蚀液的刻蚀原理具体为:在强酸环境中,氟化氢铵对玻璃进行侵蚀破坏玻璃中的硅氧键,玻璃中的硅与刻蚀液中的氟结合形成氟硅酸根离子,第二调节剂促使玻璃中的金属元素进入刻蚀液中,氟硅酸根离子可与溶液中的金属离子结合形成结晶体,偏铝酸盐形成的微量胶体加速结晶体的聚合沉积,同时氟化氢铵由于过饱和析出附着于玻璃表面,一方面可以使氟硅酸盐结晶体无法脱离玻璃表面,另一方面氟硅酸盐结晶体可与氟化氢铵结晶体堆积形成致密的结晶混合物颗粒,进而挤压软化的玻璃表面,形成有序分布的凸起结构,该有序分布的凸起结构在宏观上即呈现为闪晶效果。
本申请的A类刻蚀液中,偏铝酸盐除了提供金属离子促进氟硅酸根沉积形成沉淀,加快氟硅酸盐的结晶速度,偏铝酸盐在刻蚀液中还可形成微量氢氧化铝,从而促使氟硅酸盐结晶体与过饱和析出的氟化氢铵结晶体形成紧密堆积的晶体混合物颗粒;本申请实施方式中,偏铝酸盐包括偏铝酸镁、偏铝酸钙、偏铝酸钾和偏铝酸钠中的一种或多种。本申请一些实施方式中,所用的偏铝酸盐为偏铝酸钠,偏铝酸钠不仅具有较高的溶解度使刻蚀液具有良好的稳定性,并且采用偏铝酸钠时,刻蚀液在玻璃表面形成的凸起结构粒径较小,使得玻璃表面的闪度更高。本申请一些实施方式中,所用的偏铝酸盐为偏铝酸钾,偏铝酸钾与偏铝酸钠的溶解度相近,并且采用偏铝酸钾时,玻璃刻蚀液的刻蚀速度更快,在较短的刻蚀时间内即可使玻璃具有显著的闪晶效果。本申请实施方式中,偏铝酸盐的在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~10%,偏铝酸盐的在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为1%、5%、6%、7%、8%或10%。偏铝酸盐的含量过高会导致偏铝酸盐析出形成沉淀,并且沉淀会发生分层导致刻蚀不均和漏砂的问题,具体地,蚀刻不均表现为玻璃表面生成的结晶体大小不一,所形成的凸起结构无序分布;漏砂是由于不溶盐紧贴玻璃表面造成玻璃表面形成非常细小的漏砂,降低玻璃的闪度;并且偏铝酸盐含量过高易导致溶质之间发生络和聚集现象,缩短溶液的使用寿命。
除此之外,偏铝酸盐的含量还会影响结晶颗粒的大小,进而改变凸起结构的直径,偏铝酸盐的含量越高则凸起结构的直径越小。本申请一些实施方式中,偏铝酸盐的在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为5%~10%,所形成凸起结构的平均直径为30μm~70μm,凸起结构的平均直径在上述范围时,玻璃表面的闪点亮度高且闪晶效果较为细腻。本申请一些实施方式中,偏铝酸盐与氟化氢铵的质量比为1:(3~20),偏铝酸盐与氟化氢铵的质量比具体可以但不限于为1:3、1:4、1:4.5、1:5、1:8、1:10或1:20。控制偏铝酸盐与氟化氢铵的质量比有利于氟硅酸盐与过饱和析出的氟化氢铵形成有序排布的结晶混合物颗粒。
本申请中,第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种,第二调节剂在A类刻蚀液中的质量百分含量为1%~10%,第二调节剂在A类刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为1%、3%、5%或10%。本申请一些实施方式中,第二调节剂为盐酸,盐酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~5%,盐酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为1%、2%、3%、4%或5%。盐酸一方面可以营造强酸环境,促进玻璃中金属元素的脱离并加速氟化氢铵的侵蚀速度,另一方面,盐酸可调节氢离子浓度,从而控制结晶的析出速度,盐酸的质量百分含量过低时,玻璃中的金属元素较难脱离,刻蚀液中金属离子含量较低,所形成结晶体的含量较少,导致闪晶效果不明显。
本申请一些实施方式中,第二调节剂为盐酸和硫酸,盐酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~5%,硫酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为0.1%~5%,由于盐酸易形成点蚀造成局部凹坑导致刻蚀不均,加入硫酸可以促使点蚀转化为面蚀,具体地,适量硫酸可增加玻璃表面的粗糙度,扩大刻蚀反应的面积,促使点蚀转化为面蚀,从而扩大结晶体沉积的面积,保证玻璃表面的凸起结构之间具有一定的距离以得到形状较为完整的凸起结构。本申请一些实施方式中,A类刻蚀液中盐酸和硫酸的质量比为1:(0.02~5),进一步的,盐酸与硫酸的质量比为1:(0.06~2)。盐酸和硫酸的质量比具体可以但不限于为1:0.02、1:0.05、1:0.1、1:0.5、1:1、1:2、1:4或1:1.5。控制盐酸和硫酸的质量比能够在保证刻蚀速度较快且形成较多结晶体的前提下,结晶体有序地聚集沉积并且连接成片,使玻璃表面实现充分且均匀的刻蚀。
本申请一些实施方式中,A类刻蚀液还包括分散剂,分散剂包括草酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、氨基磺酸、山梨酸和马来酸中的一种或多种中的一种或多种。上述有机酸可以有效地促进A类刻蚀液中各组分的均匀分散,并且不会产生气泡,从而在玻璃表面形成规则的凸起结构。本申请一些实施方式中,分散剂为酒石酸,酒石酸为羧酸,能有效地络和金属离子,调节金属离子的浓度,同时还可以有效地分散溶质。本申请实施方式中,分散剂在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~5%,分散剂在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为1%、3%、4%或5%。控制分散剂的含量能保证玻璃刻蚀液同时具有良好的稳定性和适当的酸度。
本申请还提供了上述A类刻蚀液的制备方法,该制备方法包括:将质量百分含量为15%~45%的氟化氢铵、1%~10%的偏铝酸盐、1%~10%的第二调节剂、15%~45%的硝酸和10%~30%的水混合得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施方式中,第二调节剂为盐酸,且A类刻蚀液还包括质量百分含量为1~5%的分散剂,则A类刻蚀液的制备方法如图1所示,请参阅图1,图1为本申请一实施例提供的玻璃刻蚀液的制备方法,将该制备方法命名为第一制备方法,第一制备方法包括:
步骤100:将氟化氢铵与分散剂混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入硝酸并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物加入偏铝酸盐、盐酸和水并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施方式中,第二调节剂为盐酸和硫酸,则第一制备方法包括:
步骤100:将氟化氢铵与分散剂混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入硝酸并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物加入偏铝酸盐、盐酸和水并搅拌均匀得到第三混合物;
步骤400:向第三混合物加入硫酸并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施例中,采用第二制备方法制备玻璃刻蚀液,第二制备方法包括:
步骤100:将氟化氢铵与硝酸混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入分散剂并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物加入偏铝酸盐、盐酸和水并搅拌均匀得到第三混合物;
步骤400:向第三混合物加入硫酸并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
上述方法将溶质依次加入溶剂中,尤其是分散剂先于其他溶质加入,有利于溶质溶解充分及分散均匀,并且该方法避免了多溶质混合再添加溶剂带来的液体飞溅问题,具有较高的安全性。
本申请的制备方法中,向混合物加入硫酸后还可以将混合物静置一段时间以使硫酸充分放热,并使溶质在玻璃刻蚀液中充分分散,依靠溶液自身较高的黏度使得溶质保持均匀的悬浮状态,以保证玻璃刻蚀液在使用时能够均匀地对玻璃进行刻蚀,抑制漏砂问题。本申请一些实施方式中,将原料全部混合均匀后,静置1h-6h后得到玻璃刻蚀液。
本申请提供的A类刻蚀液可在玻璃表面形成规则分布的凸起结构,凸起结构的平均直径小于或等于50μm,该凸起结构可以很好地反射光线,从而使玻璃表面具有闪晶的效果。
对于B类刻蚀液,本申请的B类刻蚀液不含有金属离子,刻蚀液为均匀的溶液态。现有的添加金属盐的刻蚀液由于含有固体沉淀,在玻璃刻蚀工艺中需不断搅拌以降低漏砂率,而本申请的B类刻蚀液不含有固体颗粒,将其用于玻璃刻蚀工艺时对制备条件的要求低,且玻璃刻蚀液具有良好的稳定性,可以长期储存。
本申请一些实施方式中,B类刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
磷酸:1%~5%;
硝酸:20%~45%;
第二调节剂:0.1%~5%;
水:5%~20%。
本申请B类刻蚀液的刻蚀原理具体为:在强酸环境中,氟化氢铵对玻璃进行点蚀破坏玻璃中的硅氧键,玻璃中的硅与刻蚀液中的氟结合形成氟硅酸根离子并进入溶液中,玻璃表层的富硅层被酸腐蚀后,玻璃中的金属元素脱离出来,并与氟硅酸根离子结合形成结晶体,同时氟化氢铵由于过饱和析出附着于玻璃表面,磷酸可将点蚀转换为局部蚀,使反应区域连接成片,氟硅酸盐结晶体进一步堆积并与析出的氟化氢铵结晶体混合形成物颗粒完整、排布规则的结晶混合物颗粒,进而在玻璃表面形成有序分布的凸起结构,该有序分布的凸起结构在宏观上即呈现为闪晶效果。
本申请的B类刻蚀液中,磷酸一方面可以调节刻蚀液中氢离子的浓度,使刻蚀液能够快速侵蚀玻璃表面使玻璃软化并且玻璃中的金属离子能够脱离至溶液中,从而促进结晶体的生成,增加结晶体的尺寸,另一方面磷酸能够抑制结晶体过度分散,使点蚀转化为局部蚀,从而抑制沉淀形成疏松多孔的层状物质,增强结晶混合物颗粒的排列致密性,促进形成有序分布的凹凸结构。本申请一些实施方式中,磷酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为1%~5%,磷酸的质量百分含量具体可以但不限于为1%、3%、4%或5%。
本申请一些实施方式中,B类刻蚀液的第二调节剂为硫酸,硫酸与磷酸可以协同控制电子的迁移以抑制氟化氢铵的过度点蚀,具体地,硫酸与磷酸可在玻璃表面形成钝化膜,对于点蚀形成的凹凸区域,该钝化膜可减缓刻蚀液对凹陷区域的腐蚀,保证软化的玻璃表面具有一定的平整度,从而抑制结晶体局部堆积,使结晶体能够均匀分布在软化的玻璃表面,进而在玻璃表面形成均匀的压点,在压点周围形成较为规则的凸起结构。本申请实施方式中,硫酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为0.1%~5%,硫酸在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为0.1%、0.5%、1%、3%或5%。本申请一些实施方式中,B类刻蚀液的第二调节剂为硫酸和盐酸,其中,硫酸和盐酸的质量比为1:(0.25~1)。控制第二调节剂中硫酸和盐酸的质量比有利于协调点蚀与面蚀的速度,保证在形成较小尺寸凸起结构的同时,保证上砂的均匀性,抑制漏砂。
本申请一些实施方式中,B类刻蚀液还包括增稠剂,增稠剂可以改善溶液粘度,增稠剂包括丙三醇、三乙醇胺、乙二醇、甲醇、己醇、辛醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、麦芽糖和聚丙烯酸钠中的一种或多种。增稠剂在玻璃刻蚀液中的质量百分含量为0.1%~5%,增稠剂在玻璃刻蚀液中的质量百分含量具体可以但不限于为0.1%、0.5%、1%、3%或5%。
本申请一些实施方式中,B类刻蚀液还包括质量百分含量为1%-5%的分散剂,分散剂的质量百分含量具体可以但不限于为1%、3%、4%或5%。本申请一些实施方式中,选用的分散剂为柠檬酸,柠檬酸具有较强的酸性缓冲能力,有助于调节玻璃刻蚀液的酸度,避免酸性过强而导致局部点蚀刻过快,提高刻蚀图案的均匀性。
本申请还提供了上述B类刻蚀液的制备方法,该制备方法包括:将质量百分含量为15%~45%的氟化氢铵、1%~5%的磷酸、0.1%~5%的第二调节剂、20%~45%的硝酸和5%~20%的水混合得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施方式中,第二调节剂为硫酸,且B类刻蚀液还包括质量百分含量为0.1%~5%的增稠剂,则B类刻蚀液的制备方法如图2所示,请参阅图2,图2为本申请一实施例提供的玻璃刻蚀液的制备方法,将该制备方法命名为第三制备方法,第三制备方法包括:
步骤100:将磷酸与硝酸混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入氟化氢铵并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物加入增稠剂和水并搅拌均匀得到第三混合物;
步骤400:向第三混合物加入硫酸并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施方式中,第二调节剂为盐酸和硫酸,则第三制备方法包括:
步骤100:将磷酸与硝酸混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入氟化氢铵并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物依次加入增稠剂、水和盐酸并搅拌均匀得到第三混合物;
步骤400:向第三混合物加入硫酸并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
本申请一些实施例中,采用第四制备方法制备玻璃刻蚀液,第四制备方法包括:
步骤100:将氟化氢铵与硝酸混合均匀得到第一混合物;
步骤200:向第一混合物加入磷酸并搅拌均匀得到第二混合物;
步骤300:向第二混合物加入增稠剂和水并搅拌均匀得到第三混合物;
步骤400:向第三混合物加入硫酸并搅拌均匀得到玻璃刻蚀液。
本申请实施方式中,各原料混合的温度为0℃~30℃。
以上即为本申请玻璃刻蚀液的组分说明和制备方法,本申请提供的玻璃刻蚀液组分简单,不含有固体成分具有良好的稳定性,可以长时间的储存;将其应用于玻璃刻蚀工艺时能够在玻璃使玻璃表面具有显著的闪光效果,并且所得玻璃的闪度高,大大提高玻璃的美观性;该玻璃刻蚀液还能够重复利用,将失效后的溶液经过滤再补充消耗的组分即可重复使用,从而降低玻璃刻蚀工艺的成本,并且其组分相比于现有的刻蚀液更加环保。本申请提供的玻璃刻蚀液的制备方法操作简单,有利于工业化制备,并且该方法能够生产出组分均一稳定的玻璃刻蚀液,有利于该玻璃刻蚀液的推广使用。
本申请还提供了一种具有闪晶效果的玻璃的生产方法,包括:
将玻璃置于玻璃刻蚀液中进行刻蚀,得到具有闪晶效果的玻璃。
本申请中,将玻璃置于玻璃刻蚀液中时,玻璃放置的角度并无要求。本申请实施方式中,刻蚀的时间为0.75min~5min,刻蚀的时间具体可以但不限于为0.75min、1min、2min或5min。本申请一些实施方式中,刻蚀的时间为1min~3min,本申请的玻璃刻蚀液在较短的处理时间下即使玻璃具有明显的闪晶效果,若处理时间过长会导致过度刻蚀,降低玻璃的质感。本申请实施方式中,刻蚀的温度为10℃~30℃,刻蚀的温度具体可以但不限于为10℃、15℃、20℃或30℃。本申请的刻蚀液对温度要求不高,在常温下即可进行玻璃的刻蚀,降低了工艺成本。
本申请一些实施方式中,玻璃在刻蚀之前先进行清洗和浸润处理,浸润处理包括:将玻璃置于酸性溶液中浸泡一段时间,其中,酸性溶液包括氢氟酸的水溶液,氢氟酸的质量百分含量为2%~5%,浸泡的时间为5s-3min。对玻璃进行浸润处理能够提高玻璃的亲水性能,有利于刻蚀液充分浸润玻璃表面,从而促进对玻璃的软化,实现对玻璃进行均匀的刻蚀,具体地,玻璃表面存在有机物与无机物的附着污染即风化层,风化层吸水会造成玻璃内部碱成分析出,使得玻璃表面刻蚀效果不均一形成蒙砂效果,浸润处理可以去除风化层和玻璃表面的富硅层,从而促进玻璃刻蚀液对玻璃的均匀刻蚀。本申请一些实施方式中,仅对玻璃的一侧表面进行刻蚀,即只在玻璃一侧表面形成闪晶效果,为形成单侧闪晶效果,可先对玻璃的一侧表面进行保护,在不需要进行刻蚀的表面设置保护层,待刻蚀工艺完成后,将玻璃清洗烘干并去除保护层即可得到单面闪晶效果的玻璃,若要在玻璃双面均形成闪晶效果则不需对玻璃进行保护。
本申请提供的具有闪晶效果的玻璃的生产方法适用范围广,可以对多种玻璃进行刻蚀,玻璃的种类例如可以是铝硅玻璃。该工艺制备条件较为简单,处理时间短,工艺的成本低,具有良好的应用前景。
本申请还提供了一种具有闪晶效果的玻璃,该具有闪晶效果的玻璃是由上述生产方法制备得到的。本申请实施方式中,具有闪晶效果的玻璃表面具有凸起结构,该凸起结构可以通过光的折射和反射产生晶莹剔透的闪晶效果。本申请一些实施例中,凸起结构的形状包括四面体形和立方体形,进一步地,凸起结构的形状中四面体形的占比大于或等于60%,立方体形的占比小于或等于40%。本申请实施方式中,凸起结构的平均直径为9μm~170μm,凸起结构的直径可通过显微镜观测得到。凸起结构的平均直径具体可以但不限于为9μm、10μm、30μm、50μm、80μm、100μm、130μm、160μm或170μm。本申请一些实施方式中,凸起结构的平均直径为30μm~70μm,凸起结构的平均直径在上述范围时,玻璃的反射效果好且闪度高,闪钻效果明显,具有很好的视觉观感。本申请实施方式中,凸起结构的平均高度为1μm-20μm,凸起结构的高度可通过表面粗糙度值测量得到,以8mm作为扫描长度,测量玻璃表面的Rz值(平均峰谷深度),Rz值即为深度值。凸起结构的平均高度具体可以但不限于为1μm、5μm、10μm、15μm或20μm。控制凸起结构的平均高度可保证玻璃具有较好的手感。
本申请提供的具有闪晶效果的玻璃的雾度为92%~96%、透过率为85%~89%,本申请的具有闪晶效果的玻璃的透光率较好,清晰度较高,拥有良好的外观效果和手感。
下面分多个实施例对本申请的实施方式进行进一步的说明。
实施例1
一种玻璃刻蚀液的制备方法,包括:
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):2%;硝酸(HNO3):36%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):21%;氟化氢铵(NH4HF2):36%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例2
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):7%;硝酸(HNO3):37%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):19%;氟化氢铵(NH4HF2):32%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例3
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:硝酸(HNO3):35%;磷酸(H3PO4):3%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):3%;柠檬酸(C6H8O7):2%;水(H2O):15%;氟化氢铵(NH4HF2):35%;甘油(C3H8O3):5%。
实施例4
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸镁并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸镁(Mg(AlO2)2):2%;硝酸(HNO3):36%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):21%;氟化氢铵(NH4HF2):36%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例5
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钙并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸镁(Ca(AlO2)2):2%;硝酸(HNO3):36%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):21%;氟化氢铵(NH4HF2):36%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例6
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):1.5%;硝酸(HNO3):37%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):24.5%;氟化氢铵(NH4HF2):32%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例7
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):4%;硝酸(HNO3):36%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):19%;氟化氢铵(NH4HF2):36%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例8
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):2%;硝酸(HNO3):36%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):2%;水(H2O):20%;氟化氢铵(NH4HF2):36%,酒石酸(C4H6O6):2%。
实施例9
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:硝酸(HNO3):35%;磷酸(H3PO4):5%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):3%;柠檬酸(C6H8O7):2%;水(H2O):13%;氟化氢铵(NH4HF2):35%;甘油(C3H8O3):5%。
实施例10
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:硝酸(HNO3):35%;磷酸(H3PO4):3%;盐酸(HCl):1%;硫酸(H2SO4):2%;柠檬酸(C6H8O7):2%;水(H2O):17%;氟化氢铵(NH4HF2):35%;甘油(C3H8O3):5%。
对比例1
对比例1为现有的制备闪晶效果的玻璃刻蚀液,其制备方法为:在20℃下将氟化氢铵、氟化铵、硝酸钠、氟硅酸钾、硫酸钡、硫酸钾、氯化钙加入硝酸并混合均匀,向其中依次加入盐酸、水和麦芽糖并搅拌均匀,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:硫酸钡(BaSO4)7%,硝酸钠(NaNO3)3%,氟硅酸钾(K2SiF6)5%,硫酸钾(K2SO4)0.8%,氯化钙(CaCl2)1.2%,氯化铜(CuCl2)0.8%,硝酸(HNO3)20%,盐酸(HCl)2%,硫酸(H2SO4)8%,水(H2O)15%,氟化氢铵(NH4HF2)30%,氟化铵(NH4F)6%,麦芽糖(C12H22O11)1.2%。
对比例2
在25℃(室温一般为25℃左右)下将酒石酸与氟化氢铵混合均匀,在搅拌下加入硝酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:偏铝酸钠(NaAlO2):15%;硝酸(HNO3):35%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):1%;水(H2O):10%;氟化氢铵(NH4HF2):35%,酒石酸(C4H6O6):2%。
对比例3
在25℃(室温一般为25℃左右)下将氟化氢铵加入硝酸并混合均匀,加入酒石酸并搅拌均匀,向其中依次加入盐酸、水和偏铝酸钠并进行搅拌,最后加入硫酸并搅拌均匀,静置4h后得到玻璃刻蚀液。玻璃刻蚀液中各组分的质量百分含量分别为:硝酸(HNO3):35%;盐酸(HCl):2%;硫酸(H2SO4):3%;柠檬酸(C6H8O7):2%;水(H2O):18%;氟化氢铵(NH4HF2):35%;甘油(C3H8O3):5%。
效果实施例
为验证本申请玻璃刻蚀液的效果,本申请还提供了效果实施例。
1)提供若干相同的铝硅玻璃板,将铝硅玻璃板分别置于实施例1-10和对比例1-3的玻璃刻蚀液中,具体的,具有闪晶效果玻璃的制备工艺为:对玻璃表面进行清洗,并进行浸润处理,浸润处理包括:将玻璃置于质量百分含量为2%的氢氟酸中浸泡10s;将润湿的玻璃置于玻璃刻蚀液中,在特定温度下处理一段时间后取出玻璃,将玻璃清洗并烘干后得到具有闪晶效果的玻璃。以实施例11为例,实施例11中具有闪晶效果的玻璃的制备工艺为:
对玻璃表面进行清洗和浸润处理,将玻璃置于实施例1制得的玻璃刻蚀液中,其中,刻蚀的温度为25℃,刻蚀的时间为2min,刻蚀完成后用清水冲洗浸泡后的玻璃,烘干清洗后的玻璃,即得到产品。
采用不同的条件制备具有闪晶效果的玻璃,实施例11-22是采用实施例1-10中的玻璃刻蚀液制备得到具有闪晶效果玻璃,对比例4-6是采用对比例1-3的刻蚀液制备得到的刻蚀玻璃,实施例11-22和对比例4-6刻蚀玻璃的制备条件请参阅表1。
表1实施例11-22和对比例4-6刻蚀玻璃的制备条件表
实验组 | 刻蚀液 | 温度(℃) | 时间(min) |
实施例11 | 实施例1 | 25 | 2 |
实施例12 | 实施例1 | 10 | 2 |
实施例13 | 实施例2 | 25 | 2 |
实施例14 | 实施例3 | 25 | 2 |
实施例15 | 实施例3 | 10 | 2 |
实施例16 | 实施例4 | 25 | 2 |
实施例17 | 实施例5 | 25 | 2 |
实施例18 | 实施例6 | 25 | 2 |
实施例19 | 实施例7 | 25 | 2 |
实施例20 | 实施例8 | 25 | 2 |
实施例21 | 实施例9 | 25 | 2 |
实施例22 | 实施例10 | 25 | 2 |
对比例4 | 对比例1 | 25 | 4 |
对比例5 | 对比例2 | 25 | 4 |
对比例6 | 对比例3 | 25 | 4 |
2)采用显微镜和肉眼观察实施例11-22和对比例4-6刻蚀玻璃表面的图案,并记录实施例11-22的刻蚀玻璃的凸起结构的平均直径和凸起结构的平均高度,测试结果请参阅表2。
表2实施例11-22刻蚀玻璃的结构参数表
实验组 | 凸起结构的平均直径(μm) | 凸起结构的平均高度(μm) |
实施例11 | 91 | 9.8 |
实施例12 | 122 | 10.2 |
实施例13 | 45 | 11.9 |
实施例14 | 94 | 4.4 |
实施例15 | 102 | 4.0 |
实施例16 | 142 | 3.2 |
实施例17 | 161 | 2.2 |
实施例18 | 137 | 1.6 |
实施例19 | 63 | 10.9 |
实施例20 | 86 | 10.3 |
实施例21 | 89 | 4 |
实施例22 | 81 | 3.9 |
本申请实施例制得的具有闪晶效果的玻璃的效果图请参阅图3-图12,其中,图3为实施例11制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图,图4为实施例11制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;图5为实施例12制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图,图6为实施例12制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;图7为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图,图8为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;图9为实施例14制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图,图10为实施例14制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图;图11为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃的显微图,图12为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃的效果图。其中,具有闪晶效果玻璃的效果图指的是玻璃在宏观上呈现的视觉效果,即肉眼观察到的玻璃外观。
下面对各实施例和对比例制得玻璃的效果进行分析,需要注意的是,下文所说的致密程度是指玻璃表面的凸起结构的致密程度,相对来说,晶体混合物颗粒的致密程度越大,排列越规则,那么结晶体之间的空隙越少,玻璃表面凸起结构的距离也会变大,凸起结构的形状也更加完整;若晶体混合物颗粒的致密程度减小,那么玻璃表面凸起结构的间距反而减小,相互重叠区域变多,凸起结构的形状变的不规整。
由图3和图5可以看出,即实施例11和实施例12的显微图对比可以看出,实施例11玻璃表面形成的凸起结构紧密程度和平均直径小于实施例12的玻璃,这是由于实施例12的玻璃是在较低的温度下进行刻蚀,低温状态抑制了结晶体的长大,压点处面积减小、间隔变小,凸起结构面积增大、紧密程度增大,由实施例11和实施例12的效果图可以看出,实施例11的玻璃闪度更高,闪钻效果更明显,这是因为结晶颗粒度大的结晶混合物颗粒越密集,所形成的凸起结构越小,间隔越大,排布越规则,故对光的反射效果更好。
由表2可以看出,实施例13玻璃表面凹陷结构的平均直径为45μm,远小于实施例11的刻蚀玻璃,由图3和图7,即实施例11和实施例13的显微图对比可以看出,实施例11玻璃表面形成的凸起结构紧密程度小于实施例13的玻璃,这是由于实施例13所用的玻璃刻蚀液中偏铝酸盐的含量更高,相同面积上的晶粒增多,晶粒横向生长受到抑制,纵向生长加速,形成横面小而纵向大的压点,在软化层形成横向尺寸小、纵向尺寸大的凸起结构,得到细闪的效果,相比于实施例11的刻蚀玻璃,实施例13的刻蚀玻璃闪晶效果更加柔和,且玻璃表面的手感细腻不突兀,具有良好的使用体验。
由图9和图11可以看出,即实施例14和实施例15的显微图对比可以看出,实施例14的凸起结构小于实施例15的凸起结构,原因与实施例11和实施例12相同:低温状态抑制了结晶体的长大,压点处面积减小,凸起结构面积增大。由实施例14和实施例15的效果图可以看出,实施例14的玻璃闪度更高,闪钻效果更明显。由图9和图5的对比,即实施例12和实施例14的对比可以看出,第一调节剂为偏铝酸盐时有助于形成正方体形的结晶体,并且结晶体排列有序,从而形成有序的凸起结构。
本申请还对玻璃刻蚀过程中表面形成结晶物的形态进行分析,即在玻璃刻蚀完成后及清洗前观察玻璃表面结晶体的形貌,请参阅图13和图14,图13为实施例13制备得到的具有闪晶效果玻璃表面结晶体的显微图,图14为实施例15制备得到的具有闪晶效果玻璃表面结晶体的显微图,由图13和图14可以看出,实施例13中的结晶体混合物颗粒排布致密且晶型统一,而实施例15的结晶体混合物颗粒则疏松多孔,且混合物具有多种晶型,各混合物之间相互层叠。
请参阅图15和图16,图15为对比例4制备得到的刻蚀玻璃的显微图,图16为对比例4制备得到的刻蚀玻璃的效果图。由图15可以看出,采用对比例1的玻璃刻蚀液对玻璃进行刻蚀时,玻璃表面的凹陷结构细腻度低,触摸手感粗糙,并且形成的凹陷结构直径偏大,凹陷结构的均匀性差,在宏观上,对比例4的玻璃闪度低,并且闪点分散,闪光的效果差。除此之外,对比例1的玻璃刻蚀液静置状态下就产生沉淀,呈现浑浊态,将对比例1的玻璃刻蚀液放置一周后再进行玻璃刻蚀发现玻璃刻蚀液已失效,刻蚀得到的玻璃为蒙砂效果;而本申请实施例1-10的刻蚀液静置一周后并无沉淀产生,对玻璃进行刻蚀时所得的玻璃的闪晶效果仍旧明显,可以看出,本申请的玻璃刻蚀液具有良好的稳定性,并且所得刻蚀玻璃的闪晶效果好。
对比例5的刻蚀玻璃是采用对比例2的刻蚀液制备得到,对比例5的刻蚀玻璃表面也具有凸起结构,凸起结构平均尺寸为44μm,然而对比例5的刻蚀玻璃存在漏砂的问题,原因在于刻蚀液中的沉淀阻碍了蚀刻反应的发生,说明沉淀的存在并不利于蚀刻均匀性。
对比例6的刻蚀玻璃是采用对比例3的刻蚀液制备得到,对比例6刻蚀玻璃表面的凸起结构平均尺寸为117μm,然而对比例6的刻蚀表面有明显的凹坑点,并且存在凸起结构分布不均的问题,这是由于玻璃表面不同位点蚀刻速率不一致导致的,在相同时间内,蚀刻速度快的地方出现凹坑点,蚀刻速度相近的地方则能够出现闪晶,可以看出,药液的组分搭配对蚀刻图案有关键性影响。
3)肉眼观察实施例11-22和对比例2的刻蚀玻璃,观察是否有未刻蚀到的区域,经观察本申请实施例的刻蚀玻璃均无漏砂的区域,而对比例4-6的刻蚀玻璃表面漏砂率为1%~2%。
4)肉眼观察实施例11-22和对比例4-6的刻蚀玻璃,观察是否有图案不均匀的区域,经观察本申请实施例的刻蚀玻璃整体并无刻蚀不均的区域,而对比例4-6的刻蚀玻璃刻蚀不均率约为2%。
5)对实施例11-22和对比例4-6的刻蚀玻璃的雾度、透过率和粗糙度进行测试,其中,雾度、透过率采用彩谱雾影仪CS-720测量,粗糙度采用表面粗糙度仪测量。测试结果请参阅表3,其中,粗糙度表征包括:Ra:算术平均值;Rz:平均峰谷深度;Rt:轮廓峰最高值与轮廓谷最低值之和;横向和纵向表示玻璃表面任意两个互相垂直的测试线。
表3实施例11-22和对比例4-6的刻蚀玻璃的表观参数表
由表3可以看出,本申请刻蚀液制备得到的刻蚀玻璃粗糙度低,手感细腻,具有良好的质感,并且刻蚀玻璃在不同方向上测试的粗糙度相近,这表明刻蚀的均匀度高。
以上所述是本申请的优选实施方式,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (15)
1.一种玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃蚀刻液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
第一调节剂:1%~10%;
第二调节剂:0.1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:5%~30%;
所述第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐;所述第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种。
2.如权利要求1所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:15%~45%;
偏铝酸盐:1%~10%;
第二调节剂:1%~10%;
硝酸:18%~45%;
水:10%~30%。
3.如权利要求2所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述偏铝酸盐包括偏铝酸镁、偏铝酸钙、偏铝酸钾和偏铝酸钠中的一种或多种。
4.如权利要求2或3任一项所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液中,所述偏铝酸盐的质量百分含量为5%~10%。
5.如权利要求2-4任一项所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述偏铝酸盐与所述氟化氢铵的质量比为1:(3~20)。
6.如权利要求2-5任一项所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述偏铝酸盐与所述第二调节剂的质量比为1:(0.5~1.8)。
7.如权利要求2-6任一项所述的玻璃刻蚀液,所述第二调节剂包括盐酸和硫酸,所述盐酸和所述硫酸的质量比为1:(0.02~5)。
8.如权利要求1所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液包括以下质量百分含量的各组分:
氟化氢铵:20%~45%;
磷酸:1%~5%;
硝酸:20%~45%;
第二调节剂:0.1%~5%;
水:5%~30%。
9.如权利要求8所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液不含有金属离子。
10.如权利要求1-9任一项所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液还包括质量百分含量为1%~5%的分散剂,所述分散剂包括草酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、氨基磺酸、山梨酸和马来酸中的一种或多种中的一种或多种。
11.如权利要求1-10任一项所述的玻璃刻蚀液,其特征在于,所述玻璃刻蚀液还包括质量百分含量为0.1%~5%的增稠剂,所述增稠剂包括丙三醇、三乙醇胺、乙二醇、甲醇、己醇、辛醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、麦芽糖和聚丙烯酸钠中的一种或多种。
12.一种玻璃刻蚀液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将以下质量百分含量的原料混合均匀后,得到玻璃刻蚀液:
氟化氢铵:15%~45%;
第一调节剂:1%~10%;
第二调节剂:0.1%~5%;
硝酸:18%~45%;
水:10%~30%;
所述第一调节剂包括磷酸或偏铝酸盐;所述第二调节剂包括盐酸和硫酸中的至少一种。
13.一种具有闪晶效果的玻璃的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供如权利要求1-11任一项所述的玻璃蚀刻液;
将玻璃置于所述玻璃刻蚀液中进行刻蚀,得到所述具有闪晶效果的玻璃。
14.如权利要求13所述的生产方法,其特征在于,所述刻蚀的时间为0.75min~5min;所述刻蚀的温度为10℃~30℃。
15.一种具有闪晶效果的玻璃,其特征在于,所述闪晶效果的玻璃采用如权利要求13或14所述的生产方法制备得到。
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