采用组合方法提升高铝盖板玻璃的抗冲击强度

高铝盖板玻璃主要用于智能触控显示设备的屏幕保护层，提升盖板玻璃的强度和抗摔性能一直是各个玻璃生产商的重要研究课题之一。本文以我国第1家超薄高铝盖板玻璃生产企业四川旭虹光电科技有限公司（以下简称旭虹光电）的产品为对象，分别做表面轻微酸腐蚀（微刻蚀）增强和化学强化增强，以及两者结合提升玻璃强度的一系列的研究。

取旭虹光电生产的0.7mm高铝盖板玻璃原片作为样本，按表1的要求加工成5＂手机屏幕，然后对边部进行粗磨和细磨（CNC），用于微刻蚀及化学强化测试。测试内容及所用工具、设备如表2所示。

表1测试样品加工要求

表2测试内容及所用工具、设备

微刻蚀处理方法。将需要做微刻蚀处理的2#和4#样品按以下条件和工艺顺序进行混酸表面刻蚀处理：混酸刻蚀液：按质量分数计算，分别含HF3%、H2SO45%、HNO30.5%，使用塑料容器盛装，置于通风装置中；将待刻蚀样品竖直插入塑料特制吊篮中；将吊篮放入刻蚀液中，并每间隔0.5min摇动一次；5～8min后取出（刻蚀去除厚度约20mm）。随机检验刻蚀后样品（抽样率10%），在暗室中用强光手电检查其表面状态是否有发朦现象，即表面雾蒙蒙的感觉（图1为有发朦现象，强光手电的光被雾化，无法透过玻璃看到手电筒本身；图2为无发朦现象，强光手电的光被雾化，透光玻璃手电筒本身清晰可见）。若有发朦现象则减少刻蚀时间，重新刻蚀。

图1刻蚀后玻璃发朦现象

图2刻蚀后玻璃未发朦的情形

化学强化处理方法。将3#、4#样品按下列条件和工艺顺序进行化学强化：预热：将预热炉逐渐升温至390℃并保温，加热及保温总时长为2h；强化：将吊篮放入已预先在410℃下保温的强化盐液体中，并确保所有样品被浸没。强化5.5h；滴盐：升提吊篮于强化炉上方，滴盐15min；退火：将吊篮移至预热炉内，自然冷却至100℃；清洗：将样品取出，用DI水清洗干净，并用风机吹干；测试：用表2中的表面应力仪测试样品的表面应力CS值和应力层高层度DOL值。

落球试验机原理示意图如图3所示。测试方法为：将130g钢球擦拭干净，放于电磁铁吸孔处，打开电磁开关吸住钢球；断开电源，使钢球自由落下砸到样品中心位置；若样品未被砸碎，则将支撑杆以5mm为基数，逐渐上调直至样品破碎，记为落球冲击高度。

图3落球冲击试验机原理示意图

各种样品的化学强化性能及落球性能测试结果如表3所示。各种样品的落球性能测试结果箱线图如图4所示。

表3各种样品的化学强化性能及落球性能测试结果

图4各种样品处理的落球冲击性能箱线图

通过进行一系列的实验，可以得出：（1）采用酸腐蚀处理，可使高铝盖玻璃的落球冲击高度提升50%～80%；（2）采用化学强化处理，可使高铝盖玻璃的落球冲击高度提升300%～400%；（3）采用“酸腐蚀+化学强化”处理，可使高铝盖板玻璃的落球冲击高度提升670%。

酸腐蚀可以去除、减小或钝化玻璃表面的微裂纹，从而起到提升抗冲击强度的作用；化学强化可以使玻璃表面形成压应力，起到对微裂纹的封堵作用，从而起到提升抗冲击强度的作用。实践证明，化学强化的方法比酸腐蚀的方法效果好5～6倍，且无HF酸的污染，被盖板加工企业广泛采用；“酸腐蚀+化学强化”的组合方法处理，又比单纯的化学强化方法对玻璃抗冲击强度提升1倍以上，在有条件或有特殊强度要求的情况下，不失为很好的选择。