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17 章 玻璃的表面处理


玻璃--高折射率材料层--低折射率材料层
二氧化锆( n=2.1) 二氧化钛(n=2.40) 硫化锌(n=2.32)
氟化镁(n=1.38)
玻璃工艺学
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(九) 自洁净玻璃
玻璃表面涂镀一层透明的TiO2光催化剂涂层。当这层光
催化剂的薄膜层遇到太阳光或紫外线灯光照射后,发生光化 学反应,反应产生的活性物质具有极强的氧化能力,可杀死 玻璃表面的细菌和病毒,并可使附着在玻璃表面的有机污染 物很快被氧化,变成CO2和H2O自动挥发消除。
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(六) 玻璃表面憎水膜
用硅烷、聚硅烷、硅油、硅铜等对玻璃表面进行喷涂或 浸渍,经加热处理后在玻璃表面形成一层硅氧膜使玻璃表面 能降低,从而达到憎水憎油防污染的目的。
镀膜方法:浸渍法或热喷涂
硅有机漆:丙酮=1:5配成溶液,将玻璃浸入1min,然后 在150 ℃下热处理,即可得润湿角为900的憎水膜。
第17章 玻璃制品的表面处理
玻璃工艺学
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1、玻璃的光滑面和散光面的形成。
2 、在玻璃表面上涂层从而改善或得 到新的性质。
玻璃工艺学
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第一节 玻璃表面的清洁处理
一.表面清洁的方法
溶剂清洗:酸、碱、洗涤剂水溶液;乙醇、丙酮、四氯化碳、 三氯乙烯、 异丙酮等有机溶剂 加热处理:在100~400 ℃温度下可将表面有机污物和水分除去.若加热 到 450 ℃,同时超真空,可得原子级清洁表面.
有机溶剂蒸气处理:清洁效果好
紫外线照射:可分解碳氢化合物 辉光放电处理:两片玻璃夹在一起,两端夹入锡箔并通电,即沿玻璃表面
放电.常用于镀膜时玻璃基片的清洁
离子溅射:将表面污层剥离 干冰清洗:将干冰磨成细粉,喷射到物体表面,似刮刀
玻璃工艺学
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二.清洁度的检验
液体接触角法:将水或酒精倒在玻璃表面,接触角
玻璃工艺学
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3.增透膜 膜的折射率n1满足:n1=(nsn0)1/2 膜最小厚度为: λ/4或是其奇数倍 单层
MgF2的折射率为n=1.38
用于低折射玻璃
SiO2 、 CaF2用于高折射玻璃 SiO2可用真空沉积法也可由硅酸乙脂水解法镀膜
玻璃工艺学29源自 两层( n1/n2) 2=ns/n0
膜厚均为λ/4
单层:Fe2O3、Cr2O3
双层:SiO2-CoO、SiO2-NiO、SiO2-Fe2O3 三层:SiO2-Fe2O3-Cr2O3 镀膜方法:热喷涂或溶胶-凝胶法
玻璃工艺学
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(三) 低辐射玻璃(Low-E) *对近红外线的反射率低,利于白天太阳的热量进入室内;
*对远红外线的反射率80% 。保温的作用是普通单层玻璃的3倍。 *对可见光的反射率10% (普通玻璃7%) ,透光度达80~90%;
为零(完全润湿),则表面清洁.
呵痕法:向玻璃表面吹潮湿的空气,然后将玻璃放置
在黑色背景前,表面呈黑色均匀的气膜, 则玻璃洁净.
静摩擦系数法:洁净玻璃表面静摩擦系数高,接近1,
有污染的低.半定量评价。
玻璃工艺学
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第二节
玻璃的化学蚀刻、抛光和蒙砂
氢氟酸与钠-钙硅酸盐玻璃的反应如下:
Na2O·CaO·6SiO2+28HF=2NaF+CaF2+6SiF4+14H2O
玻璃工艺学
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含氧化铅多时形成细粒毛面;
含氧化钡时形成粗粒毛面;
含氧化锌、氧化钙或氧化铝时,形成中等粒状面;
钠钙硅玻璃适于毛面蚀刻 硼酸盐玻璃和乳白玻璃不适于毛面蚀刻 酸液成分:盐类越多,形成的毛面颗粒越细
*酸蚀液中加入含钡、钙的添加物,产生溶解度小的盐类。
*增加酸液粘稠性,如木屑粉及其他有机物可以减少氟硅酸
镀银液:还原液=1:1
2Ag[(NH3)2]OH+C6H12O6 Ag +C6H12O7+4NH3+H2O
特点:设备简单
膜层厚(100~200nm)
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2.化学气相沉积法
粉末喷涂:将金属的乙酰丙酮酸盐溶于氨水或四甲基氯化 物溶剂中 干燥 研细(500~600µ m) 分散于气
流中喷涂于600 ℃玻璃上
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(五) 电致变色膜(智能窗)
玻璃表面镀了一层氧化钨,通过电压控制,可使玻璃 产生由完全透明到深蓝色等各种颜色变化。室外阳光强时, 玻璃颜色变深,阳光弱时,玻璃颜色随之变透明 玻璃 透明导电膜 (ITO) 发色层(变价金属氧化物WO3 、MoO3 、NiO) 离子导体(PEO或PPO+Li2ClO4) 离子储存层(V2O5、TiO2-CeO2) 透明导电膜 (ITO) 玻璃玻璃工艺学
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6.离子镀膜法:
成膜物质以离子状态沉积在玻璃基板上。 可镀TiN、TiC、(TiAl)N、ZrN等超硬膜; 可镀氧化物膜如TiO2; 可镀金属膜如Au、Ag、Cu; 可镀合金膜如黄铜、镍铬等装饰保护膜 效率高。 沉积速度可达1~50µ m/min ,而阴极溅射只有 0.01~1µ m/min. 膜层牢固致密且可绕镀。
为提高导电性能常掺入活化剂Sb2O3
浸渍法---冰醋酸:无水酒精:氯化亚锡=1:1:2, 在120~130 ℃煮沸,将加热至软化温度的玻璃浸 入几秒钟,可得透过率92%的SnO2膜
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2.In2O3导电膜(常掺杂SnO2)
俗称ITO膜,该膜层既可透光又反射红光线同时也能导电. 高电阻(电阻在150~500欧姆): 用于静电防护、触摸屏
特点:
具有单向透视性
具有镜面效果 节能效果好 造成光污染
也称为阳光控制玻璃.
膜材:一层或多层铬、钛、铜等金属或其化合物,
产品呈丰富的色彩。
镀膜方法:热分解或离子镀等
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(二) 吸热玻璃
能吸收红外线又能使可见光良好透过的玻璃 1.整体着色玻璃 Fe+2能有效吸收红外线 (特别对1064 nm吸 收) 2.镀氧化物膜
无机涂层 :金属、金属氧化物、陶瓷(玻璃)涂层
按表面涂层的方法分类:
物理法:真空蒸发镀膜、阴极溅射法、真空电子枪蒸镀法 化学法:化学还原法、气相沉积法、溶胶-凝胶法
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一、镀膜方法
1.化学还原法:
镀银、镍膜等 镀银液:用AgNO3 、氨水、NaOH配成银氨溶液Ag[(NH3) 2] OH 还原液:单糖(C6H12O6)溶液
盐的溶解 度,减少氢氟酸液和玻璃的接触,易于形成毛面。
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三.玻璃的化学抛光
氢氟酸中加入能溶解反应生成的盐类的成分,如硫 酸,则可得有光泽的表面
铅质玻璃最易抛光,钠钙硅玻璃抛光速度慢,效果差
1、氢氟酸与硫酸的比例:
中铅玻璃-HF(40%或70%) 7~10.5%,
H2SO4(92~96%) 58~60% 钠钙玻璃-HF(6.11~7.4mol/l) : (1.62~2)
好的屏蔽作用。金属网的材料一般均采用铜、银、不锈钢 等. (2)膜层屏蔽玻璃 在优质浮法玻璃表面镀金、银、铜、钛、锡、铝等金属或金属
氧化物透明导电膜层。对高频带的电磁波有较好的屏蔽作用。
用于电子计算机、电台保密和抗干扰的屏蔽材料。
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(3)丝网与膜层复合屏蔽玻璃 多层膜和金属丝网的复合结构,透明导电膜一般采 用氧化铟锡膜。 丝网与膜层复合制成的电磁屏蔽在40MHz~lGHz的 范围的屏蔽效果可以达到40~70dB,最高可达到85dB. 美国已达到110dB
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二、镀膜类玻璃
表面涂层的种类: 1、表面遮阳膜; 2、表面导电膜; 3、表面憎水涂层; 4、表面着色涂层; 5、表面光学薄膜 玻璃基片必须新鲜,最好不超过一个月,新鲜的玻璃表面 活性大,物理和化学吸附能力强,膜和玻璃结合的牢固.
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(一) 热反射玻璃
可见光透过率为20~60% 可见光反射率为15~45% 红外线全透过率为20~67 % 对紫外线有较高吸收率
5.真空蒸发镀膜法
在真空条件下(<136.8×10-6Pa),将待蒸发的金属加 热至蒸发温度,使之挥发沉积到玻璃表面.
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5.阴极溅射镀膜
在低真空室中,利用几十电子伏或更高动能的荷能粒 子轰击阴极靶材表面,使其原子获得足够的能量而溅出进 入气相,然后在工件表面沉积的过程。 *可以镀多层复杂膜系; *可生成氧化物、氮化物、硫化物、碳化物薄膜; *可镀熔点高,蒸发困难的金属膜(如铂); *膜的附着力大,膜层的耐腐蚀和耐磨性能较好 ; *可以在较大面积上得到均一的薄膜; *效率较低
需保护膜:一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等 铬涂层和镍涂层反射率50~60%,结合牢固
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2.增反膜或高反射膜
激光反射镜 高折射率的膜:CeO2(n=2.2) ZnS(n=2.35) 涂层:CeO2-MgF2、ZnS-MgF2 对波段(0.4~2µ m)的反射率达99.5~99.8%
子还需要还原为原子,原子集聚成胶体而着色: Na+硅酸盐玻璃+AgCl Ag+硅酸盐玻璃+NaCl
Ag2O+2FeO=Fe2O3+2Ag Ag+比Cu+易还原, Ag+和Cu+合用呈棕红色
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(八) 表面光学膜 1.反射膜 银涂层对可见光的反射率达95% 铝涂层对可见光和紫外线的反射率都大于80%
膜材:金、银、铜、钛或ZnO、TiO2等. 多采用三层膜:第一层为介质膜(氧化物),
第二层为低辐射膜,
第三层为保护膜. 镀膜方法:在线用热解法、离线用溅射法
一般做成中空玻璃使用
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(四) 表面导电膜
1.SnO2导电膜
喷涂法制备---将玻璃加热至700 ℃ ,然后在其表面喷
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