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）
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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
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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。
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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
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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
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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
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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。
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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
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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