一種表面拉應力玻璃的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，具體涉及表面拉應力玻璃的制造加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]放在潔凈的玻璃板上的一滴水，會附著在玻璃板上形成薄層；把一塊潔凈的玻璃片進入水里再取出來，玻璃表面會沾上一層水。這種現(xiàn)象叫做浸潤，對玻璃來說，水是浸潤液體。而放在潔凈的玻璃板上的一滴水銀，能夠在玻璃板上滾來滾去，而不附著在上面；把一塊潔凈的玻璃片進入水銀里再取出來，玻璃上也不附著水銀。這種現(xiàn)象叫做不浸潤，對玻璃來說，水銀是不浸潤液體。液體對固體的浸潤程度不同，如一滴水在干凈的玻璃上會浸潤而攤開，而一滴水如果在蠟質(zhì)平面上則會保持水珠狀態(tài)為不浸潤，浸潤和不浸潤并不是兩極關(guān)系而是一個可以量化的量，量化的參數(shù)就是浸潤角。一滴液體滴在固體平面上，液滴最底端(可以理解為"山腳下"那個位置)，液面與固體平板的夾角即為浸潤角，則浸潤角為零度時為徹底的不浸潤(這時固體平板上的液滴為球狀)，浸潤角為180度時為徹底的浸潤(這時固體平板上的液滴沿平面攤開而無限延展)。
[0003]在很多應用場所，例如，建筑窗戶、汽車玻璃窗戶、室外棚子窗戶等，如果遇到霧氣或水汽時，霧氣或水汽會在窗戶上浸潤來攤開，影響窗戶的能見度，比如，汽車玻璃窗戶的能見度可能會引起交通事故。
[0004]另外，有些玻璃可能存在機械微結(jié)構(gòu)缺陷，影響正常的使用功能和玻璃的美觀或者玻璃的強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種表面拉應力玻璃的制造方法，形成表面拉應力和光潔的凸形表面，以使得原本具有親水特性(浸潤性)的玻璃表面轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷匦?不浸潤性)的玻璃表面，或者使得原本具有微結(jié)構(gòu)缺陷的玻璃去掉微結(jié)構(gòu)缺陷，因而提高玻璃的機械拉壓性能。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種表面拉應力玻璃的制造方法，具體方案為:
[0007]采用加熱激光對玻璃的待處理區(qū)域照射使表面層玻璃升溫至軟化溫度，當表面層玻璃升溫軟化而內(nèi)層玻璃未軟化時，停止照射；
[0008]降低表面層玻璃溫度至凝固點溫度，使表面層玻璃由軟化態(tài)變成非軟化態(tài)并收縮；
[0009]進一步降低表面層玻璃溫度至凝固點以下，使其與內(nèi)層玻璃溫度到達平衡，此時表面層玻璃溫度變化大于內(nèi)層玻璃的溫度變化，因而使得表面層玻璃形成拉應力，內(nèi)層玻璃形成壓應力。
[0010]通過本發(fā)明提供的一種表面拉應力玻璃的制造方法，采用加熱激光對玻璃的待處理區(qū)域照射以使表面層玻璃快速升溫至軟化，而內(nèi)層玻璃保持非軟化狀態(tài)；當表面層玻璃溫度降低時，根據(jù)熱脹冷縮原理，表面層玻璃會收縮，形成表面拉應力和光潔凸形表面，使得表面層玻璃對液態(tài)物質(zhì)具備不浸潤性或者疏水性，這種加工處理后的玻璃可大量用于需要抗?jié)駳獾沫h(huán)境中，也可大量用于玻璃的缺陷消除處理或者其它的加工處理。
[0011]進一步的，通過控制加熱激光掃描速度、加熱激光掃描密度、加熱激光照射時間和加熱激光功率大小來控制玻璃待處理區(qū)域的加熱溫度和軟化深度。
[0012]進一步的，所述加熱激光對玻璃的待處理區(qū)域照射具體包括:通過加熱激光對玻璃的待處理區(qū)域進行逐行填充掃描加熱獲得大面積拉應力玻璃表面。
[0013]進一步的，所述加熱激光為二氧化碳激光或紫外激光或半導體紅外激光或光纖激光。
[0014]進一步的，當所述玻璃為鋼化玻璃時，所述鋼化玻璃為物理鋼化玻璃或化學鋼化玻璃。
[0015]進一步的，與表面層玻璃拉應力面相對應的另一面設置有光反射層。
[0016]進一步的，在所述加熱激光對玻璃的待處理區(qū)域照射進行快速加熱之前還包括:對所述玻璃整體進行加熱，所述加熱溫度低于所述玻璃的軟化溫度。
[0017]進一步的，所述進一步降低表面層玻璃溫度至玻璃的凝固點溫度以下，使其與內(nèi)層玻璃溫度到達平衡具體包括:降低表面層玻璃溫度的降溫速度不超過30攝氏度/秒。
[0018]玻璃對激光有一定的吸收率，具體吸收率與玻璃成分、激光加熱厚度、激光波長、激光峰值功率密度、玻璃加熱前的溫度等多種因素有關(guān)。本發(fā)明的機理是，采用加熱激光對表面層玻璃急劇加熱，表面層玻璃吸收加熱激光光子而被急劇加熱，當內(nèi)層玻璃還處于固態(tài)，即非軟化態(tài)時，表面層玻璃由于溫度超過玻璃軟化溫度而迅速軟化，此時加熱激光停止加熱，表面層玻璃由于軟化，因而表面形成張力，該張力使得表面層玻璃凸起且光潔度大大提高。如果此前玻璃被加熱部分存在機械微結(jié)構(gòu)缺陷，例如裂紋，此刻也因為表面層玻璃軟化產(chǎn)生拉應力而自動消失。隨著表面層玻璃溫度的降低至凝固點溫度，表面層玻璃由軟化態(tài)玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)玻璃，此時表面層固態(tài)玻璃與內(nèi)層固態(tài)玻璃具備溫度差，當表面層玻璃溫度進一步降低至玻璃的凝固點溫度以下最終與內(nèi)層玻璃溫度平衡下來時，由于玻璃材料的熱脹冷縮，表面層玻璃由于收縮量大，因而存在拉應力，即表面層玻璃存在拉應力，內(nèi)層玻璃由于收縮量相對小，因而存在壓應力。此時表面層玻璃表面光潔度獲得極大改善，表面層玻璃具有疏水性，同時表面層玻璃的機械缺陷減少或者消除。
[0019]此時表面層玻璃獲得的改善不止如此，液體對表面層玻璃的浸潤現(xiàn)象也發(fā)生改變，以水為例做進一步說明，但所述液體不限于水。在對玻璃進行本發(fā)明提供的方法處理之前，玻璃表面，對于非強化玻璃，表面層玻璃可以認為沒有應力存在，對于強化玻璃，表面層玻璃表現(xiàn)為壓應力，兩種玻璃均表現(xiàn)出對水的浸潤特性，即對水表現(xiàn)出親水特性。經(jīng)過本發(fā)明提供的方法處理后，不論何種玻璃，表面層玻璃都表現(xiàn)出具有拉應力，即張力，此時玻璃表現(xiàn)出非常好的疏水性，即對水不再具有浸潤性。其原因可以分析如下:請見圖1-A，I和2為一塊玻璃的不同部分，在采用本發(fā)明提供的方法處理前，I和2的物理性質(zhì)可以相同，也可以不同，在經(jīng)過了本發(fā)明提供的方法處理后，I為所述表面層玻璃，I內(nèi)部形成拉伸應力，2為所述內(nèi)層玻璃，內(nèi)部形成壓應力。如果所述玻璃為鋼化玻璃，那么內(nèi)層玻璃2內(nèi)部也可能同時存在拉應力和壓應力，這個可以根據(jù)具體情況分析得出。如果一滴水珠3置于I上，請見圖1-B，由于I內(nèi)部存在拉應力，那么作為與內(nèi)層玻璃2相應部分對稱分布于表面層玻璃I兩側(cè)的水滴內(nèi)部，也形成與2內(nèi)部應力方向相同的應力，即水滴3與表面層玻璃I接觸的部分受到壓應力作用，這樣可直接減少水滴3在表面層玻璃I表面的浸潤角，從而實現(xiàn)玻璃表面的疏水性。
[0020]根據(jù)具體不同的玻璃的成分、玻璃的厚度和玻璃的均勻性等確定加熱激光的類型、加熱激光的波長、加熱激光的平均功率、加熱激光光斑大小，以及在加熱激光對玻璃加熱的時候，加熱激光的光斑是靜止還是移動狀態(tài)。加熱激光的類型包括連續(xù)加熱激光和脈沖加熱激光。連續(xù)加熱激光是連續(xù)波形式的加熱激光，脈沖加熱激光是發(fā)射激光脈沖的激光。
[0021]通過加熱激光波長選擇、加熱激光掃描速度、加熱激光掃描密度、加熱激光照射時間、玻璃表面激光功率大小來控制表面層玻璃具體加熱溫度和軟化深度，同時在加熱激光加熱表面層玻璃之前，可以對該玻璃整體進行加熱，且加熱溫度低于玻璃的軟化溫度。采取該措施的目的在于控制拉應力表面層玻璃的厚度，以及拉應力表面玻璃拉應力的大小，即張力大小，避免加熱激光對表面層玻璃進行加熱時表面層玻璃的溫度與內(nèi)層玻璃的溫度差太大，而導致玻璃的變形太大，從而避免玻璃因變形太大開裂，另外，玻璃變形太大也會影響美觀。
[0022]應用本發(fā)明提供的方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和技術(shù)效果:
[0023](I)第一次提出采用加熱激光加熱玻璃表面實現(xiàn)表面層玻璃產(chǎn)生拉應力的方法，改變了玻璃表面對液體的浸潤與不浸潤特性，用于汽車車窗可以防霧氣，用于衛(wèi)生間梳妝臺的鏡子或汽車的反射鏡等領(lǐng)域就可以防水汽，用于室外照明燈具可以防止起霧，汽車防霧車燈燈罩更可以完美解決。
[0024](2)本發(fā)明提出一種表面拉應力玻璃制造方法，可以消除玻璃表面機械微結(jié)構(gòu)缺陷，實現(xiàn)玻璃表面的局部修補，制造玻璃表面張力(拉應力)從而實現(xiàn)非常光潔的玻璃表面。
【附圖說明】
[0025]圖1-A為本發(fā)明實施例1的一種表面拉應力玻璃制造方法未處理前的玻璃結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖1-B為采用本發(fā)明實施例1的一種表面拉應力玻璃制造方法處理后的玻璃結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例1中制造表面拉應力玻璃原理示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實施例1防霧普通玻璃反射鏡示意圖；
[0029]圖4-A為本發(fā)明實施例1的防霧鋼化玻璃窗結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4-B為本發(fā)明實施例1的另一防霧鋼化玻璃窗結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實施例2的一種表面拉應力玻璃制造方法原理圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033]實施例1、一種表面拉應力玻璃的制造方法。下面結(jié)合圖2-圖4對本實施例提供的方法進行詳細說明。
[0034]圖2為本實施例的表面拉應力玻璃制造方法原理圖，由圖2可知:初始準直入射激光光束11經(jīng)第一振鏡鏡片15反射，其反射光束14經(jīng)第二振鏡鏡片13反射，得到反射激光光束18，反射激光光束18射入平場聚焦鏡19，輸出聚焦光束射向玻璃20。
[0035]初始準直入射激光光束11，用于對玻璃20的入射表面的待處理區(qū)域照射進行加熱，因此也稱之為加熱激光。該加熱激光的波長為10.6微米，該加熱激光可以為二氧化碳激光或紫外激光或半導體紅外激光或光纖激光，本實施例采用連續(xù)的二氧化碳氣體激光，平均功率為50W，基模，直徑為2毫米。
[0036]所述第一振鏡鏡片15，被振鏡電機17的主軸16夾持，可以繞主軸16軸線擺動。
[0037]所述第二振鏡鏡片13，被振鏡主軸12夾持，可以繞振鏡主軸12軸線擺動。
[0038]在第一振鏡鏡片15和第二振鏡鏡片13的控制下，反射激光光束18在玻璃20的入射表面上(即待處理區(qū)域)進行逐行掃描填充加熱，使表面層玻璃迅速升溫至軟化溫度，當表面層玻璃軟化，而內(nèi)層玻璃未軟化時，停止照射加熱。其中，反射激光光束18在玻璃20的待處理區(qū)域進行逐行掃描填充加熱的目的是為了獲得大面積拉應力表面玻璃。本實施例可以通過反射激光光束18的掃描速度、掃描密度、照射時間、激光波長的選擇以及控制玻璃表面激光功率大小來控制玻璃20的待處理區(qū)域