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钢化玻璃表面怎样才能处理更干净
玻璃原材料进行玻璃表面处理前,还应进行表面的清洁处理。因为基片或坯
体的清洁程度对钢化玻璃表面处理的产品质量有很大的影响。因此清洁处理对于后续的
玻璃表面处理工艺是非常重要的。
清洁玻璃表面的方法很多,主要根据玻璃表面原有的污染程度、满足后续的玻
璃表面处理工艺以及最终产品使用的目的要求,可采用其中一种清洁方法,也可将
几种方法结合起来采用。
玻璃表面清洁有原子级清洁表面和工艺技术上的清洁表面两种类型。原子级清
洁表面需在超真空条件下进行,是特殊科学用途所要求的。一般只需要工艺技术上
的清洁表面,以满足对产品加工的要求。
常用的清洁处理方法有以下几种。
1。用溶剂清洗
常用的溶剂有水溶液(酸或碱溶液、洗涤剂水溶液等);无水溶剂(乙醇、丙
酮、乳化液等)。通常根据玻璃表面污染物的性质来选择溶剂的种类。
(1)擦洗和浸洗
最简单的擦洗方法是用脱脂棉、镜头纸、橡皮辊或刷子,蘸水、酒精、去污粉
、白垩等擦拭玻璃表面。擦洗时要防止将玻璃磨伤,同时要将表面残余的去污粉、
白垩用纯水和乙醇清洗掉。
另一种常用的方法是将玻璃放在装有溶剂的容器中,进行浸泡清洗。浸泡一定
时间后,用镊子或其他特制夹具,将清洗过的玻璃取出,用纯棉布擦干,此法所需
设备简单,操作方便,成本也较低。
用于清洗的有机溶剂有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、异内醇、甲苯等。
除了利用溶剂溶解污染物以外,还可利用溶剂和玻璃表面的化学反应,以清洗
表面,如采用酸洗和碱洗。
实验室常用的洗液为K2Cr2O7和H2SO4的混合液,能氧化玻璃表面的油污,使油
污从玻璃表面上除去。铬离子容易吸附在玻璃表面,除去比较困难,如要防止铬离
子吸附,可改用硫酸和硝酸的混合液来清洗玻璃表面。除氢氟酸以外,混合酸加热
至60、85℃时效果较好。
如玻璃表面风化,已形成高硅层,此时需在清洗液中加人一定比例的氢氟酸,
例如使用硝酸和氢氟酸的混合液,可消除风化层。
对于中铅玻璃、高铅玻璃以及含氧化钡的玻璃,不宜用酸清洗,以防止酸对玻
璃表面的侵蚀。
采用NaOH、Na2CO3等碱性溶液,能较好地清除玻璃表面的油脂和类油脂,使这
些脂类皂化成脂肪酸盐,然后再用水洗去。但浸泡时间不宜过长,除去表面污染物
层即终止,避免玻璃表面受碱侵蚀形成凹凸不平层。
(2)喷射清洗
为了提高清洗效率,生产中常用喷射清洗的方法,利用运动流体施加于玻璃表
面,以剪切力来破坏污染物与玻璃表面的黏附力,污染物脱离玻璃表面再被流体带
走。通常采用一种扇形喷嘴,喷嘴安装接近玻璃处,与玻璃表面之间的距离不超过
喷嘴直径的100倍,喷射压力为350kPa,压力愈大,清洗效果愈好。
考虑到降低成本,一般依次使用热水、含洗涤剂的水溶液、自来水、去离子水
作为溶剂进行喷射清洗。
2。加热处理
加热处理是比较简单的表面清洁方法,可除去玻璃表面黏附的有机污物和吸附
的水分,如在真空下加热,效果更好。一般玻璃加热清洁处理的温度为100、400℃
,在超真空下加热至450℃,可得到原子级的清洁表面。
可采用电阻丝式高温火焰加热方法。采用重复“闪蒸法”,即在短周期(几秒
钟)内加热至高温,反复“闪蒸”能成功地清洁表面,且避免玻璃表面一些组成的
扩散和挥发。不易挥发的油污,可能受热分解而在表面残留炭粒。
只有高温火焰如氢一空气火焰,借助具有高热能的气体冲击玻璃表面的油污膜
,将能量传给油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面获得黑色呵痕
,煤气和压缩空气火焰可使玻璃表面获得痕黑色呵痕。
3。有机溶剂蒸气脱脂
用有机溶剂蒸气处理玻璃表面,在15s、15min内能清除玻璃表面的油脂膜,可
作为最后一道清洗工序。常用的有机化合物有乙醇、异丙醇、三氯乙烯、四氯化碳
等。在异丙醇蒸气中处理过的玻璃其静摩擦系数为0.5~0.64,清洁效果好。在
四氯化碳、三氯乙烯蒸气中处理的玻璃其静摩擦系数为0.35~0.39,但这些溶剂
中的氯与玻璃表面的吸附水反应生成盐酸,盐酸会沥滤玻璃表面的碱,所以用上述
两种溶剂蒸气处理的玻璃表面常有白粉状的附着物。用异丙醇蒸气处理时,玻璃中
的碱也会与醇分子中的OH一基团迅速反应,碱被氢取代而从玻璃表面移去,玻璃表
面形成硅胶层,这是此法的缺点。
当玻璃表面污染比较严重时,在有机化合物蒸气处理前,先用去垢剂洗涤,以
缩短有机溶剂蒸气的脱脂时间。此法处理后的玻璃带静电,易吸附灰尘,故必须在
离子化的清洁空气中处理,以消除静电。
4。超声波清洗
超声波清洗是将玻璃放在装有清洗液的不锈钢容器中,容器底部或侧壁装有换
能器将输人的电磁振荡转换成机械振荡,玻璃在低频(20、100kHz)或高频(IMHz
)的超声波振动下进行清洗。
低频时,振动液中的汽蚀将污浊的玻璃表面的粗粒除去。高汽蚀将损坏玻璃表
面,所以低频时要小心地控制输出功率。声频时清洗作用较缓和,可采用较大的功
率。超声波清洗每次操作时间为15s至几分钟,此法得到的静摩擦系数为0.4。
5。辉光放电处理
将两片玻璃夹起来,两端夹人锡箔并通电,即沿玻璃表面放电,则可除去表面
上的异物。实际应用较多的为辉光放电,在氩、氧等气体中放电电压为500、5000v
,产生等离子体,玻璃放在等离子体中,受到辉光放电等离子体中电子、阳离子、
受激原子和分子的轰击,使表面变清洁。此法常用于镀膜时玻璃基片的清洁处理。
6。紫外线辐照处理
利用紫外线辐照玻璃表面,使玻璃表面的碳氢化合物等污物分解,从而达到清
洁目的。在空气中用紫外线辐照玻璃15h就能得到清洁的表面。如果增加紫外线的
能量,用可产生臭氧波长的紫外线辐照玻璃Imin即可产生很好的效果,这是由于玻
璃表面的污物受到紫外线激发而离解,并与臭氧中的高活性原子态氧作用,生成易
挥发的H2O、CO2和N2,导致污物被清除。
7。离子轰击处理
离子轰击或称离子蚀刻、离子溅射,在表面测试仪中常用来清洁样品表面。常
用的溅射离子为Ar+,由离子枪加速,加速能量为500、104ev,工作电流为1、200A
。溅射的Ar+可逐步剥去表面污染物质,随溅射时间的延长,剥去的表面层深度也
随之增加。在利用高能离子轰击玻璃污物的同时,也会使玻璃表面自身的一些组成
蚀刻去,所以应控制适当的溅射速度和溅射时间,以获得清洁的玻璃表面,又不致
影响原有表面的组成和结构。
8。干冰清洗
此方法是20世纪80年代末开始应用的清洗技术,目前国外在航空、汽车制造、
食品加工等工业方面已广泛应用。将干冰颗粒磨成细粉,通过喷射清洗机与压缩空
气混合,喷射到被清洗物品的表面,起到类似刮刀的作用,将污垢迅速剥离、清除
。此法的优点是对环境没有任何污染,速度快、效率高、成本低、操作简便,并且
在被清洗物表面不残留清洗介质,不需要进一步清洗与干燥。在玻璃工业的表面清
洗方面很有应用前景。
9。综合清洁处理
实际生产中,由于玻璃表面的污物不是一种类型,往往有多种组分的污物,所
以一方面要根据污物的类型来选择清洗剂;另一方面要提高清洗质量和清洗效率,
常常不能采用单一清洁处理方法,而是采用多种方法进行综合处理。
对于生产不久,油腻、污物比较少的玻璃,可采用喷射清洗法。先喷自来水冲
洗灰尘,再喷洗涤液清洗油污,然后喷热水冲去残留的洗涤液,最后用去离子水清
洗。也可将喷射和擦洗结合起来,先喷自来水冲洗浮灰,再喷洗涤液并用刷子擦洗
,然后用水或热水冲洗,最后用去离子水清洗。
对于油污比较多的玻璃,先用有机溶剂浸泡或用有机溶剂蒸气脱脂,然后进行
喷射清洗,除去灰尘等颗粒状物,最后用软化水或酒精冲洗。
对于贮存时间较久、油污比较多的玻璃,先用酸浸泡,除去风化层,用水冲洗
去除残留酸,再用碱性溶液或洗涤剂,并配合刷洗、揩拭或超声振动,以除去油污
,然后用水冲洗去除残留碱性溶液,最后用去离子水、软化水或酒精冲洗。
清洗液之间彼此是不相容的,从一种清洗液换成另一种清洗液之前,必须用水
冲洗去除残留清洗液以及表面沉淀物,酸洗后再用碱洗,中间必须先用水将酸冲洗
干净,才能再用碱洗。
同时还要注意清洗液之间的可溶混性,如用水洗后再用有机溶剂洗时,必须考
虑两者之间能否混溶,通常由水换成有机溶剂时,中间需加一种混溶的助溶剂,如
用酒精进行中间处理。
已经清洁好的玻璃应尽快进行加工处理,避免贮存时产生二次污染。如必须贮
存,应放置在封闭容器、保洁柜、干燥箱内的架子上,防止玻璃吸附水分、灰尘和
油污。
体的清洁程度对钢化玻璃表面处理的产品质量有很大的影响。因此清洁处理对于后续的
玻璃表面处理工艺是非常重要的。
清洁玻璃表面的方法很多,主要根据玻璃表面原有的污染程度、满足后续的玻
璃表面处理工艺以及最终产品使用的目的要求,可采用其中一种清洁方法,也可将
几种方法结合起来采用。
玻璃表面清洁有原子级清洁表面和工艺技术上的清洁表面两种类型。原子级清
洁表面需在超真空条件下进行,是特殊科学用途所要求的。一般只需要工艺技术上
的清洁表面,以满足对产品加工的要求。
常用的清洁处理方法有以下几种。
1。用溶剂清洗
常用的溶剂有水溶液(酸或碱溶液、洗涤剂水溶液等);无水溶剂(乙醇、丙
酮、乳化液等)。通常根据玻璃表面污染物的性质来选择溶剂的种类。
(1)擦洗和浸洗
最简单的擦洗方法是用脱脂棉、镜头纸、橡皮辊或刷子,蘸水、酒精、去污粉
、白垩等擦拭玻璃表面。擦洗时要防止将玻璃磨伤,同时要将表面残余的去污粉、
白垩用纯水和乙醇清洗掉。
另一种常用的方法是将玻璃放在装有溶剂的容器中,进行浸泡清洗。浸泡一定
时间后,用镊子或其他特制夹具,将清洗过的玻璃取出,用纯棉布擦干,此法所需
设备简单,操作方便,成本也较低。
用于清洗的有机溶剂有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、异内醇、甲苯等。
除了利用溶剂溶解污染物以外,还可利用溶剂和玻璃表面的化学反应,以清洗
表面,如采用酸洗和碱洗。
实验室常用的洗液为K2Cr2O7和H2SO4的混合液,能氧化玻璃表面的油污,使油
污从玻璃表面上除去。铬离子容易吸附在玻璃表面,除去比较困难,如要防止铬离
子吸附,可改用硫酸和硝酸的混合液来清洗玻璃表面。除氢氟酸以外,混合酸加热
至60、85℃时效果较好。
如玻璃表面风化,已形成高硅层,此时需在清洗液中加人一定比例的氢氟酸,
例如使用硝酸和氢氟酸的混合液,可消除风化层。
对于中铅玻璃、高铅玻璃以及含氧化钡的玻璃,不宜用酸清洗,以防止酸对玻
璃表面的侵蚀。
采用NaOH、Na2CO3等碱性溶液,能较好地清除玻璃表面的油脂和类油脂,使这
些脂类皂化成脂肪酸盐,然后再用水洗去。但浸泡时间不宜过长,除去表面污染物
层即终止,避免玻璃表面受碱侵蚀形成凹凸不平层。
(2)喷射清洗
为了提高清洗效率,生产中常用喷射清洗的方法,利用运动流体施加于玻璃表
面,以剪切力来破坏污染物与玻璃表面的黏附力,污染物脱离玻璃表面再被流体带
走。通常采用一种扇形喷嘴,喷嘴安装接近玻璃处,与玻璃表面之间的距离不超过
喷嘴直径的100倍,喷射压力为350kPa,压力愈大,清洗效果愈好。
考虑到降低成本,一般依次使用热水、含洗涤剂的水溶液、自来水、去离子水
作为溶剂进行喷射清洗。
2。加热处理
加热处理是比较简单的表面清洁方法,可除去玻璃表面黏附的有机污物和吸附
的水分,如在真空下加热,效果更好。一般玻璃加热清洁处理的温度为100、400℃
,在超真空下加热至450℃,可得到原子级的清洁表面。
可采用电阻丝式高温火焰加热方法。采用重复“闪蒸法”,即在短周期(几秒
钟)内加热至高温,反复“闪蒸”能成功地清洁表面,且避免玻璃表面一些组成的
扩散和挥发。不易挥发的油污,可能受热分解而在表面残留炭粒。
只有高温火焰如氢一空气火焰,借助具有高热能的气体冲击玻璃表面的油污膜
,将能量传给油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面获得黑色呵痕
,煤气和压缩空气火焰可使玻璃表面获得痕黑色呵痕。
3。有机溶剂蒸气脱脂
用有机溶剂蒸气处理玻璃表面,在15s、15min内能清除玻璃表面的油脂膜,可
作为最后一道清洗工序。常用的有机化合物有乙醇、异丙醇、三氯乙烯、四氯化碳
等。在异丙醇蒸气中处理过的玻璃其静摩擦系数为0.5~0.64,清洁效果好。在
四氯化碳、三氯乙烯蒸气中处理的玻璃其静摩擦系数为0.35~0.39,但这些溶剂
中的氯与玻璃表面的吸附水反应生成盐酸,盐酸会沥滤玻璃表面的碱,所以用上述
两种溶剂蒸气处理的玻璃表面常有白粉状的附着物。用异丙醇蒸气处理时,玻璃中
的碱也会与醇分子中的OH一基团迅速反应,碱被氢取代而从玻璃表面移去,玻璃表
面形成硅胶层,这是此法的缺点。
当玻璃表面污染比较严重时,在有机化合物蒸气处理前,先用去垢剂洗涤,以
缩短有机溶剂蒸气的脱脂时间。此法处理后的玻璃带静电,易吸附灰尘,故必须在
离子化的清洁空气中处理,以消除静电。
4。超声波清洗
超声波清洗是将玻璃放在装有清洗液的不锈钢容器中,容器底部或侧壁装有换
能器将输人的电磁振荡转换成机械振荡,玻璃在低频(20、100kHz)或高频(IMHz
)的超声波振动下进行清洗。
低频时,振动液中的汽蚀将污浊的玻璃表面的粗粒除去。高汽蚀将损坏玻璃表
面,所以低频时要小心地控制输出功率。声频时清洗作用较缓和,可采用较大的功
率。超声波清洗每次操作时间为15s至几分钟,此法得到的静摩擦系数为0.4。
5。辉光放电处理
将两片玻璃夹起来,两端夹人锡箔并通电,即沿玻璃表面放电,则可除去表面
上的异物。实际应用较多的为辉光放电,在氩、氧等气体中放电电压为500、5000v
,产生等离子体,玻璃放在等离子体中,受到辉光放电等离子体中电子、阳离子、
受激原子和分子的轰击,使表面变清洁。此法常用于镀膜时玻璃基片的清洁处理。
6。紫外线辐照处理
利用紫外线辐照玻璃表面,使玻璃表面的碳氢化合物等污物分解,从而达到清
洁目的。在空气中用紫外线辐照玻璃15h就能得到清洁的表面。如果增加紫外线的
能量,用可产生臭氧波长的紫外线辐照玻璃Imin即可产生很好的效果,这是由于玻
璃表面的污物受到紫外线激发而离解,并与臭氧中的高活性原子态氧作用,生成易
挥发的H2O、CO2和N2,导致污物被清除。
7。离子轰击处理
离子轰击或称离子蚀刻、离子溅射,在表面测试仪中常用来清洁样品表面。常
用的溅射离子为Ar+,由离子枪加速,加速能量为500、104ev,工作电流为1、200A
。溅射的Ar+可逐步剥去表面污染物质,随溅射时间的延长,剥去的表面层深度也
随之增加。在利用高能离子轰击玻璃污物的同时,也会使玻璃表面自身的一些组成
蚀刻去,所以应控制适当的溅射速度和溅射时间,以获得清洁的玻璃表面,又不致
影响原有表面的组成和结构。
8。干冰清洗
此方法是20世纪80年代末开始应用的清洗技术,目前国外在航空、汽车制造、
食品加工等工业方面已广泛应用。将干冰颗粒磨成细粉,通过喷射清洗机与压缩空
气混合,喷射到被清洗物品的表面,起到类似刮刀的作用,将污垢迅速剥离、清除
。此法的优点是对环境没有任何污染,速度快、效率高、成本低、操作简便,并且
在被清洗物表面不残留清洗介质,不需要进一步清洗与干燥。在玻璃工业的表面清
洗方面很有应用前景。
9。综合清洁处理
实际生产中,由于玻璃表面的污物不是一种类型,往往有多种组分的污物,所
以一方面要根据污物的类型来选择清洗剂;另一方面要提高清洗质量和清洗效率,
常常不能采用单一清洁处理方法,而是采用多种方法进行综合处理。
对于生产不久,油腻、污物比较少的玻璃,可采用喷射清洗法。先喷自来水冲
洗灰尘,再喷洗涤液清洗油污,然后喷热水冲去残留的洗涤液,最后用去离子水清
洗。也可将喷射和擦洗结合起来,先喷自来水冲洗浮灰,再喷洗涤液并用刷子擦洗
,然后用水或热水冲洗,最后用去离子水清洗。
对于油污比较多的玻璃,先用有机溶剂浸泡或用有机溶剂蒸气脱脂,然后进行
喷射清洗,除去灰尘等颗粒状物,最后用软化水或酒精冲洗。
对于贮存时间较久、油污比较多的玻璃,先用酸浸泡,除去风化层,用水冲洗
去除残留酸,再用碱性溶液或洗涤剂,并配合刷洗、揩拭或超声振动,以除去油污
,然后用水冲洗去除残留碱性溶液,最后用去离子水、软化水或酒精冲洗。
清洗液之间彼此是不相容的,从一种清洗液换成另一种清洗液之前,必须用水
冲洗去除残留清洗液以及表面沉淀物,酸洗后再用碱洗,中间必须先用水将酸冲洗
干净,才能再用碱洗。
同时还要注意清洗液之间的可溶混性,如用水洗后再用有机溶剂洗时,必须考
虑两者之间能否混溶,通常由水换成有机溶剂时,中间需加一种混溶的助溶剂,如
用酒精进行中间处理。
已经清洁好的玻璃应尽快进行加工处理,避免贮存时产生二次污染。如必须贮
存,应放置在封闭容器、保洁柜、干燥箱内的架子上,防止玻璃吸附水分、灰尘和
油污。