玻璃制品及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玻璃制品及其制備方法。該玻璃制品包括玻璃基板和層疊于所述玻璃基板上的增硬層，所述增硬層的材料包括氧化鋁和三氧化二釹。上述玻璃制品具有硬度高、不易被劃傷及透光率高的特點，不僅可以應用于電子產(chǎn)品的玻璃面板、玻璃櫥窗、玻璃茶幾等，提高使用壽命和保持美觀，并且還可以作為玻璃切割刀代替金剛石玻璃切割刀切割玻璃，應用較為廣泛。
【專利說明】玻璃制品及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃【技術領域】，特別是涉及一種玻璃制品及其制備方法。
【背景技術】
[0002]玻璃制品廣泛應用于各種場合,如電子產(chǎn)品的玻璃面板、玻璃櫥窗、玻璃茶幾等。由于玻璃制品的硬度不夠、易被劃傷，導致應用玻璃的制品的物品的壽命較短，或者在長時間使用后，表面被劃傷而影響美觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對提供一種硬度較高、不易被劃傷及透光率高的玻璃制品。
[0004]進一步，提供一種玻璃制品的制備方法。
[0005]一種玻璃制品，包括玻璃基板和層疊于所述玻璃基板上的增硬層，所述增硬層的材料包括氧化招和三氧化二釹。
[0006]在其中一個實施例中，所述氧化鋁和三氧化二釹的質(zhì)量比為95:5?99:1。
[0007]在其中一個實施例中，所述增硬層的厚度為500人?I OOOAo
[0008]在其中一個實施例中，所述玻璃基板的厚度為0.3毫米?20毫米。
[0009]一種玻璃制品的制備方法，包括如下步驟:
[0010]提供玻璃基板；及
[0011 ] 采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層，得到所述玻璃制品。
[0012]在其中一個實施例中，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟之前，還包括對所述玻璃基板進行清洗的步驟，所述清洗的步驟為:將所述玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體噴淋、純水噴淋和高壓噴淋。
[0013]在其中一個實施例中，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟中，所述磁控濺射的真空度為2.5 X KT1Pa?3.50 X KT1Pat5
[0014]在其中一個實施例中，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟中，所述玻璃基板的溫度為120°C?200°C。
[0015]在其中一個實施例中，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟采用釹鋁合金靶材，并通入氧氣和氬氣。
[0016]在其中一個實施例中，所述氧氣的流量為200sccm?220sccm,所述氧氣和気氣的總氣壓為0.3Pa。
[0017]上述玻璃制品包括玻璃基板和層疊于玻璃基板上的增硬層，增硬層的材料包括氧化鋁和三氧化二釹。該玻璃制品具有較高的硬度、不易被劃傷且透光率高的特點，不僅可以應用于電子產(chǎn)品的玻璃面板、玻璃櫥窗、玻璃茶幾等，提高使用壽命和保持美觀，并且還可以作為玻璃切割刀代替金剛石玻璃切割刀切割玻璃，應用較為廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】[0018]圖1為一實施方式玻璃制品的結構示意圖；
[0019]圖2為一實施方式的玻璃制品的制備方法的流程圖；
[0020]圖3為實施例1的玻璃制品的增硬層的SEM圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0022]請參閱圖1，一實施方式的玻璃制品100，包括玻璃基板20和層疊于玻璃基板20上的增硬層40。
[0023]玻璃基板20優(yōu)選為耐熱性能好的無機玻璃基板。
[0024]玻璃基板20的厚度優(yōu)選為0.3毫米?20毫米。
[0025]玻璃基板20的厚度更優(yōu)選為0.5毫米?10毫米，以使玻璃基板20具有較高的強度，且使玻璃制品100作為玻璃切割刀使用時能夠較為方便地切割玻璃。
[0026]增硬層40的材料包括氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)15增硬層40為氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)形成的膜層。
[0027]增硬層40具有較高的硬度和較高的化學穩(wěn)定性。并且，增硬層40的透光率高達95.0%。
[0028]增硬層40的厚度太小，工藝難以控制，且在玻璃基板20上的附著力太差；增硬層40的厚度太大，制備成本高。因此，優(yōu)選地，增硬層40的厚度為500人?IOOOA。
[0029]釹是稀土金屬，價格較為昂貴。在滿足性能要求的前提下，釹的含量越低，該玻璃制品100的價格越低。優(yōu)選地，氧化鋁和三氧化二釹的質(zhì)量比為95:5?99:1，以使增硬層40的硬度較大、透光性好、化學穩(wěn)定性好，且能夠節(jié)約成本。更優(yōu)選地，氧化鋁和三氧化二釹的質(zhì)量比為98:2。
[0030]設置了增硬層40，使得玻璃制品100的硬度較高，防劃傷性能好，并且能夠滿足切割玻璃的需求，使得該玻璃制品100能夠作為玻璃切割刀用于切割玻璃。
[0031]在玻璃基板20表面上層疊硬度較高的增硬層40，能夠較好的保護玻璃基板20，防止玻璃基板20表面被劃傷，有利于提高使用該玻璃制品100的產(chǎn)品的壽命和保持持續(xù)性美觀效果。
[0032]由于上述玻璃制品100具有硬度高、不易被劃傷和透光率高的特點，能夠廣泛應用于各種場合，如電子產(chǎn)品的玻璃面板，玻璃櫥窗、玻璃茶幾等。
[0033]并且，該玻璃制品100可以用于切割各種玻璃，能夠加工制造超大型高硬度產(chǎn)品，適合工業(yè)化生產(chǎn)。例如，用于切割玻璃制備觸摸屏的玻璃面板、切割其他大型防劃傷玻璃
坐寸ο
[0034]當作為玻璃切割刀使用時，上述玻璃制品100相對于價格較為昂貴的金剛石玻璃切割刀，其價格較低。
[0035]請參閱圖2，一實施方式的玻璃制品的制備方法，包括如下步驟SllO和步驟S120。該玻璃制品的制備方法用于制備上述玻璃制品100。[0036]步驟SllO:提供玻璃基板。
[0037]優(yōu)選地，提供厚度為0.3毫米~20毫米的玻璃基板。
[0038]為了保證玻璃基板清潔，在進行步驟SllO之前，首先對玻璃基板進行清洗。清洗的步驟為:將玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體(BJ)噴淋、純水噴淋和聞壓嗔淋。
[0039]堿液為堿性洗滌液，如堿性如洗衣粉溶液、堿性洗潔精溶液等。
[0040] 高壓噴淋是指用高壓純水噴淋。優(yōu)選地，純水的壓力為1.2kg/cm2~1.7kg/cm2,以充分除去玻璃基板上的灰塵、油污等污染物，但又不損傷玻璃基板。更優(yōu)選地，純水的壓力為 1.5kg/cm2。
[0041]將玻璃基板清洗干凈后，依次用冷風和熱風干燥，然后檢驗玻璃基板表面清潔質(zhì)量，合格，備用。
[0042]步驟S120:采用磁控濺射在玻璃基板上制備增硬層，得到玻璃制品。
[0043]將潔凈、干燥的玻璃基板放入磁控濺射鍍膜室的樣品架上，將磁控濺射鍍膜室抽真空至以一定真空度，并將玻璃基板加熱至一定溫度，并保持在該溫度，通入氧氣和氬氣，開始磁控濺射鍍膜，在玻璃基板上制備增硬層。
[0044]增硬層的材料包括氧化招(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)15氧化招(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)的質(zhì)量比優(yōu)選為95:5~99:1，更優(yōu)選為98:2。
[0045]優(yōu)選地，磁控濺射鍍膜室的真空度為2.5 X KT1Pa~3.50 X KT1Pat5
[0046]優(yōu)選地，將玻璃基板加熱至120°C~200°C，并維持在120°C~200°C進行鍍膜。玻璃基板的溫度過高則對玻璃基板的耐溫要求高，玻璃易碎裂；溫度過低將導致膜層疏松，影響穩(wěn)定性及硬度。因此，玻璃基板的溫度優(yōu)選為120°C~200°C，更優(yōu)選為150°C。
[0047]并且，采用玻璃基板為150°C的鍍膜工藝使膜層的化學穩(wěn)定性好，對儲存環(huán)境要求低，儲存方便。
[0048]優(yōu)選地，在720秒內(nèi)將玻璃基板加熱至120°C~200°C，以避免玻璃基板劇烈受熱，
有利于防止玻璃基板破裂。
[0049]米用釹招合金祀材,并通入氧氣和IS氣。氧氣作為反應氣體，IS氣作為工藝氣體。氧氣與鋁反應生成氧化鋁，氧氣與釹反應生成三氧化二釹。氧氣的流量控制對增硬層的性能起著重要影響。
[0050]釹招合金祀材的釹和招的摩爾比為27:144。
[0051]采用合適的氧氣流量，能夠制備致密性好、硬度高、化學性能穩(wěn)定、附著性能好的增硬層。優(yōu)選地，氧氣的流量為200sccm~220sccm。氧氣和氬氣的總氣壓為0.3Pa。
[0052]優(yōu)選地，釹鋁合金靶材與玻璃基板之間的距離為20毫米。
[0053]優(yōu)選地，磁控濺射制備增硬層時，玻璃基板的運行速度為30毫米/秒。
[0054]優(yōu)選地，磁控濺射的電壓為300V~350V，功率為800W~1300W。
[0055]在真空度為2.SXlO-1Pa~3.50X10^8、玻璃基板溫度為150°C、氧氣的流量為200sccm~220sccm、氧氣和気氣的總氣壓為0.3Pa、釹招合金祀材與玻璃基板之間的距離為20毫米、玻璃基板的運行速度為30毫米/秒及電壓為300V~350V和功率為800W~1300W的工藝條件下，所制備得到的增硬層具有化學性能穩(wěn)定、硬度高不易被劃傷、不易出現(xiàn)開裂、不易脫膜及膜層致密高不易出現(xiàn)斑點等優(yōu)點。[0056]增硬層的厚度優(yōu)選為500A?ΙΟΟΟΑ。根據(jù)所需的厚度選自鍍膜時間。鍍膜過程中設有膜厚監(jiān)控儀實時監(jiān)控膜層厚度，以制備得到厚度滿足要求的增硬層。
[0057]當所制備的玻璃制品作為玻璃切割刀使用時，其制備方法與傳統(tǒng)的金剛石玻璃切割刀的制備方法一般是在專用的金屬結合劑中，加入金剛石磨料，在一定的溫度、壓力、真空狀態(tài)下燒結，經(jīng)多種加工手段精密加工而成，制備工藝繁瑣。而上述玻璃制品的制備方法工藝簡單，制備效率高，且無需加入金屬結合劑，制備成本較低。
[0058]而且，上述玻璃制品的制備方法，玻璃基板的溫度僅為150°C，相對于一般的磁控濺射鍍膜，溫度較低，能耗低。
[0059]上述玻璃制品的制備方法，能夠大面積鍍膜，能夠制備大型高硬度、透光率高、化學性能穩(wěn)定高的玻璃制品。
[0060]以下通過具體實施例進一步闡述。
[0061]實施例1
[0062]制備玻璃制品
[0063]1、提供厚度為2.0mm的無機玻璃基板，將該玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體噴淋、純水噴淋和高壓噴淋，然后依次用冷風和熱風吹干，檢驗玻璃基板表面清潔質(zhì)量，合格，備用；
[0064]2、將潔凈、干燥的玻璃基板放入磁控濺射鍍膜室的樣品架上，將磁控濺射鍍膜室抽真空至2.5 X KT1Pa,并在720秒內(nèi)將玻璃基板加熱至150°C，并維持玻璃基板的溫度為150°C，通入氧氣和氬氣，氧氣的流量為200ccm2，氧氣和氬氣的總氣壓為0.3Pa，玻璃基板的運行速度為30毫米/秒，在電壓為320V，功率為950W下，以鋁釹合金靶材(鋁和釹的摩爾比為27:144)作為濺射靶材，開始磁控濺射鍍膜，鍍膜120秒，在玻璃基板上制備增硬層，得到玻璃制品。增硬層的材料包括氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3),其中，氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)的質(zhì)量比為98:2，增硬層的厚度為500A，透光率達95%。
[0065]將本實施例1所制備得到的玻璃制品進行耐濕性實驗。將該玻璃制品于60°C、在相對濕度90%RH的環(huán)境中放置24小時，無掉膜現(xiàn)象，且增硬層表面無污點。
[0066]將本實施例1所制備得到的玻璃制品進行耐熱性實驗?？諝庵校?00°C溫度烘烤該玻璃制品I小時，增硬層無開裂現(xiàn)象和其他異常現(xiàn)象。
[0067]將本實施例1所制備得到的玻璃制品進行耐溶劑性實驗。將該玻璃制品于常溫的酒精中浸泡5分鐘，無塊狀掉膜現(xiàn)象，且膜面無顏色異常。
[0068]將本實施例1所制備得到的玻璃制品進行耐堿性實驗。將該玻璃制品于常溫的質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉中浸泡5分鐘，無塊狀掉膜現(xiàn)象，且膜面無顏色異常。
[0069]上述實驗證明，增硬層的化學穩(wěn)定性較高。
[0070]檢驗增硬層在玻璃基板上的附著力(3B?5B為合格)，測定結果為3B，合格。
[0071]在IKG壓力下用橡皮擦摩擦增硬層表面20回測試增硬層的耐磨性，測試后，膜層無開裂和脫落現(xiàn)象，說明該增硬層的耐磨性較好。
[0072]在IKG壓力下用9H鉛筆擦5條，測試后，膜層無開裂和脫落現(xiàn)象，說明該增硬層的硬度較好，在9H以上，因此，該玻璃制品的防劃傷性能好，并且能夠用于切割玻璃。
[0073]圖3為本實施例1的玻璃制品的增硬層表面的SEM圖片。由圖3可看出，增硬層的致密性較好。[0074]實施例2
[0075]制備玻璃制品
[0076]1、提供厚度為20_的無機玻璃基板，將該玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體噴淋、純水噴淋和高壓噴淋，然后依次用冷風和熱風吹干，檢驗玻璃基板表面清潔質(zhì)量，合格，備用；
[0077]2、將潔凈、干燥的玻璃基板放入磁控濺射鍍膜室的樣品架上，將磁控濺射鍍膜室抽真空至3.5 X KT1Pa,并在720秒內(nèi)將玻璃基板加熱至120°C，并維持玻璃基板的溫度為120°C，通入氧氣和氬氣，氧氣的流量為220ccm2，氧氣和氬氣的總氣壓為0.3Pa，玻璃基板的運行速度為30毫米/秒，在電壓為340V，功率為1000W下，以鋁釹合金靶(鋁和釹的摩爾比為27:144)材作為濺射靶材，開始磁控濺射鍍膜，鍍膜240秒，在玻璃基板上制備增硬層，得到玻璃制品。增硬層的材料包括氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3),其中，氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)的質(zhì)量比為95:5，增硬層的厚度為1000 A,透光率達98%。
[0078]測試該玻璃制品的硬度為10H。
[0079]實施例3
[0080]制備玻璃制品
[0081]1、提供厚度為0.3mm的無機玻璃基板，將該玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體噴淋、純水噴淋和高壓噴淋，然后依次用冷風和熱風吹干，檢驗玻璃基板表面清潔質(zhì)量，合格，備用；
[0082]2、將潔凈、干燥的玻璃基板放入磁控濺射鍍膜室的樣品架上，將磁控濺射鍍膜室抽真空至3.0X KT1Pa,并在720秒內(nèi)將玻璃基板加熱至200°C，并維持玻璃基板的溫度為200°C，通入氧氣和氬氣，氧氣的流量為220ccm2，氧氣和氬氣的總氣壓為0.3Pa，玻璃基板的運行速度為30毫米/秒，在電壓為350V，功率為1100W下，以鋁釹合金靶材(鋁和釹的摩爾比為27:144)作為濺射靶材，開始磁控濺射鍍膜，鍍膜180秒，在玻璃基板上制備增硬層，得到玻璃制品。增硬層的材料包括氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3),其中，氧化鋁(Al2O3)和三氧化二釹(Nd2O3)的質(zhì)量比為99:1，增硬層的厚度為800人，透光率達96%。
[0083]測試該玻璃制品的硬度為10H。
[0084]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種玻璃制品，其特征在于，包括玻璃基板和層疊于所述玻璃基板上的增硬層，所述增硬層的材料包括氧化鋁和三氧化二釹。
2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述氧化鋁和三氧化二釹的質(zhì)量比為 95:5 ~99:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述增硬層的厚度為500Λ.~1000A。
4.根據(jù)權利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述玻璃基板的厚度為0.3毫米~20暈米。
5.一種玻璃制品的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供玻璃基板 '及 采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層，得到所述玻璃制品。
6.根據(jù)權利要求5所述的玻璃制品的制備方法，其特征在于，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟之前，還包括對所述玻璃基板進行清洗的步驟，所述清洗的步驟為:將所述玻璃基板依次用純水和堿液清洗后，再依次進行二流體噴淋、純水噴淋和聞壓噴淋。
7.根據(jù)權利要求5所述的玻璃制品的制備方法，其特征在于，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟中，所述磁控濺射的真空度為2.SXKT1Pa~3.50 X IO^1Pa0
8.根據(jù)權利要求5所述的玻璃制品的制備方法，其特征在于，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟中，所述玻璃基板的溫度為120°C~200°C。
9.根據(jù)權利要求5所述的玻璃制品的制備方法，其特征在于，所述采用磁控濺射在所述玻璃基板上制備增硬層的步驟采用釹鋁合金靶材，并通入氧氣和氬氣。
10.根據(jù)權利要求5所述的玻璃制品的制備方法，其特征在于，所述氧氣的流量為200sccm~220sccm,所述氧氣和気氣的總氣壓為0.3Pa。
【文檔編號】B32B9/04GK103738007SQ201310681148
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張迅, 王海濤, 易偉華 申請人:江西沃格光電股份有限公司