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玻璃表面的清潔處理方法
玻璃基片和坯體在進行玻璃表面處理前，還應進行表面的清潔處理。因為基片或坯體的清潔程度對玻璃表面處理的產品質量有很大的影響。因此清潔處理對于后續的玻璃表面處理工藝是非常重要的。 清潔玻璃表面的方法很多，主要根據玻璃表面原有的污染程度、滿足后續的玻璃表面處理工藝以及最終產品使用的目的要求，可采用其中一種清潔方法，也可將幾種方法結合起來采用。 玻璃表面清潔有原子級清潔表面和工藝技術上的清潔表面兩種類型。原子級清潔表面需在超真空條件下進行，是特殊科學用途所要求的。一般只需要工藝技術上的清潔表面，以滿足對產品加工的要求。 常用的清潔處理方法有以下幾種。 1。用溶劑清洗 常用的溶劑有水溶液（酸或堿溶液、洗滌劑水溶液等）；無水溶劑（乙醇、丙酮、乳化液等）。通常根據玻璃表面污染物的性質來選擇溶劑的種類。 （1）擦洗和浸洗 最簡單的擦洗方法是用脫脂棉、鏡頭紙、橡皮輥或刷子，蘸水、酒精、去污粉、白堊等擦拭玻璃表面。擦洗時要防止將玻璃磨傷，同時要將表面殘余的去污粉、白堊用純水和乙醇清洗掉。 另一種常用的方法是將玻璃放在裝有溶劑的容器中，進行浸泡清洗。浸泡一定時間后，用鑷子或其他特制夾具，將清洗過的玻璃取出，用純棉布擦干，此法所需設備簡單，操作方便，成本也較低。 用于清洗的有機溶劑有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、異內醇、甲苯等。 除了利用溶劑溶解污染物以外，還可利用溶劑和玻璃表面的化學反應，以清洗表面，如采用酸洗和堿洗。 實驗室常用的洗液為K2Cr2O7和H2SO4的混合液，能氧化玻璃表面的油污，使油污從玻璃表面上除去。鉻離子容易吸附在玻璃表面，除去比較困難，如要防止鉻離子吸附，可改用硫酸和硝酸的混合液來清洗玻璃表面。除氫氟酸以外，混合酸加熱至60、85℃時效果較好。 如玻璃表面風化，已形成高硅層，此時需在清洗液中加人一定比例的氫氟酸，例如使用硝酸和氫氟酸的混合液，可消除風化層。 對于中鉛玻璃、高鉛玻璃以及含氧化鋇的玻璃，不宜用酸清洗，以防止酸對玻璃表面的侵蝕。 采用NaOH、Na2CO3等堿性溶液，能較好地清除玻璃表面的油脂和類油脂，使這些脂類皂化成脂肪酸鹽，然后再用水洗去。但浸泡時間不宜過長，除去表面污染物層即終止，避免玻璃表面受堿侵蝕形成凹凸不平層。 （2）噴射清洗 為了提高清洗效率，生產中常用噴射清洗的方法，利用運動流體施加于玻璃表面，以剪切力來破壞污染物與玻璃表面的黏附力，污染物脫離玻璃表面再被流體帶走。通常采用一種扇形噴嘴，噴嘴安裝接近玻璃處，與玻璃表面之間的距離不超過噴嘴直徑的100倍，噴射壓力為350kPa，壓力愈大，清洗效果愈好。 考慮到降低成本，一般依次使用熱水、含洗滌劑的水溶液、自來水、去離子水作為溶劑進行噴射清洗。 2。加熱處理 加熱處理是比較簡單的表面清潔方法，可除去玻璃表面黏附的有機污物和吸附的水分，如在真空下加熱，效果更好。一般玻璃加熱清潔處理的溫度為100、400℃，在超真空下加熱至450℃，可得到原子級的清潔表面。 可采用電阻絲式高溫火焰加熱方法。采用重復“閃蒸法”，即在短周期（幾秒鐘）內加熱至高溫，反復“閃蒸”能成功地清潔表面，且避免玻璃表面一些組成的擴散和揮發。不易揮發的油污，可能受熱分解而在表面殘留炭粒。 只有高溫火焰如氫一空氣火焰，借助具有高熱能的氣體沖擊玻璃表面的油污膜，將能量傳給油污分子而有效地去除油污膜。酒精焰不能使玻璃表面獲得黑色呵痕，煤氣和壓縮空氣火焰可使玻璃表面獲得痕黑色呵痕。 3。有機溶劑蒸氣脫脂 用有機溶劑蒸氣處理玻璃表面，在15s、15min內能清除玻璃表面的油脂膜，可作為最后一道清洗工序。常用的有機化合物有乙醇、異丙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。在異丙醇蒸氣中處理過的玻璃其靜摩擦系數為0．5～0．64，清潔效果好。在四氯化碳、三氯乙烯蒸氣中處理的玻璃其靜摩擦系數為0．35～0．39，但這些溶劑中的氯與玻璃表面的吸附水反應生成鹽酸，鹽酸會瀝濾玻璃表面的堿，所以用上述兩種溶劑蒸氣處理的玻璃表面常有白粉狀的附著物。用異丙醇蒸氣處理時，玻璃中的堿也會與醇分子中的OH一基團迅速反應，堿被氫取代而從玻璃表面移去，玻璃表面形成硅膠層，這是此法的缺點。 當玻璃表面污染比較嚴重時，在有機化合物蒸氣處理前，先用去垢劑洗滌，以縮短有機溶劑蒸氣的脫脂時間。此法處理后的玻璃帶靜電，易吸附灰塵，故必須在離子化的清潔空氣中處理，以消除靜電。 4。超聲波清洗 超聲波清洗是將玻璃放在裝有清洗液的不銹鋼容器中，容器底部或側壁裝有換能器將輸人的電磁振蕩轉換成機械振蕩，玻璃在低頻（20、100kHz）或高頻（IMHz）的超聲波振動下進行清洗。 低頻時，振動液中的汽蝕將污濁的玻璃表面的粗粒除去。高汽蝕將損壞玻璃表面，所以低頻時要小心地控制輸出功率。聲頻時清洗作用較緩和，可采用較大的功率。超聲波清洗每次操作時間為15s至幾分鐘，此法得到的靜摩擦系數為0．4。 5。輝光放電處理 將兩片玻璃夾起來，兩端夾人錫箔并通電，即沿玻璃表面放電，則可除去表面上的異物。實際應用較多的為輝光放電，在氬、氧等氣體中放電電壓為500、5000v，產生等離子體，玻璃放在等離子體中，受到輝光放電等離子體中電子、陽離子、受激原子和分子的轟擊，使表面變清潔。此法常用于鍍膜時玻璃基片的清潔處理。 6。紫外線輻照處理 利用紫外線輻照玻璃表面，使玻璃表面的碳氫化合物等污物分解，從而達到清潔目的。在空氣中用紫外線輻照玻璃15h就能得到清潔的表面。如果增加紫外線的能量，用可產生臭氧波長的紫外線輻照玻璃Imin即可產生很好的效果，這是由于玻璃表面的污物受到紫外線激發而離解，并與臭氧中的高活性原子態氧作用，生成易揮發的H2O、CO2和N2，導致污物被清除。 7。離子轟擊處理 離子轟擊或稱離子蝕刻、離子濺射，在表面測試儀中常用來清潔樣品表面。常用的濺射離子為Ar+，由離子槍加速，加速能量為500、104ev，工作電流為1、200A。濺射的Ar+可逐步剝去表面污染物質，隨濺射時間的延長，剝去的表面層深度也隨之增加。在利用高能離子轟擊玻璃污物的同時，也會使玻璃表面自身的一些組成蝕刻去，所以應控制適當的濺射速度和濺射時間，以獲得清潔的玻璃表面，又不致影響原有表面的組成和結構。 8。干冰清洗 此方法是20世紀80年代末開始應用的清洗技術，目前國外在航空、汽車制造、食品加工等工業方面已廣泛應用。將干冰顆粒磨成細粉，通過噴射清洗機與壓縮空氣混合，噴射到被清洗物品的表面，起到類似刮刀的作用，將污垢迅速剝離、清除。此法的優點是對環境沒有任何污染，速度快、效率高、成本低、操作簡便，并且在被清洗物表面不殘留清洗介質，不需要進一步清洗與干燥。在玻璃工業的表面清洗方面很有應用前景。 9。綜合清潔處理 實際生產中，由于玻璃表面的污物不是一種類型，往往有多種組分的污物，所以一方面要根據污物的類型來選擇清洗劑；另一方面要提高清洗質量和清洗效率，常常不能采用單一清潔處理方法，而是采用多種方法進行綜合處理。 對于生產不久，油膩、污物比較少的玻璃，可采用噴射清洗法。先噴自來水沖洗灰塵，再噴洗滌液清洗油污，然后噴熱水沖去殘留的洗滌液，最后用去離子水清洗。也可將噴射和擦洗結合起來，先噴自來水沖洗浮灰，再噴洗滌液并用刷子擦洗，然后用水或熱水沖洗，最后用去離子水清洗。 對于油污比較多的玻璃，先用有機溶劑浸泡或用有機溶劑蒸氣脫脂，然后進行噴射清洗，除去灰塵等顆粒狀物，最后用軟化水或酒精沖洗。 對于貯存時間較久、油污比較多的玻璃，先用酸浸泡，除去風化層，用水沖洗去除殘留酸，再用堿性溶液或洗滌劑，并配合刷洗、揩拭或超聲振動，以除去油污，然后用水沖洗去除殘留堿性溶液，最后用去離子水、軟化水或酒精沖洗。 清洗液之間彼此是不相容的，從一種清洗液換成另一種清洗液之前，必須用水沖洗去除殘留清洗液以及表面沉淀物，酸洗后再用堿洗，中間必須先用水將酸沖洗干凈，才能再用堿洗。 同時還要注意清洗液之間的可溶混性，如用水洗后再用有機溶劑洗時，必須考慮兩者之間能否混溶，通常由水換成有機溶劑時，中間需加一種混溶的助溶劑，如用酒精進行中間處理。 已經清潔好的玻璃應盡快進行加工處理，避免貯存時產生二次污染。如必須貯存，應放置在封閉容器、保潔柜、干燥箱內的架子上，防止玻璃吸附水分、灰塵和油污。
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