玻璃基片和坯體在進(jìn)行玻璃表面處理前,還應(yīng)進(jìn)行表面的清潔處理。因?yàn)榛蚺黧w的清潔程度對(duì)玻璃表面處理的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。因此清潔處理對(duì)于后續(xù)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(jù)玻璃表面原有的污染程度、滿足后續(xù)的玻璃表面處理工藝以及產(chǎn)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(jié)合起來(lái)采用。
玻璃表面清潔有原子級(jí)清潔表面和工藝技術(shù)上的清潔表面兩種類型。原子級(jí)清潔表面需在超真空條件下進(jìn)行,是特殊科學(xué)用途所要求的。一般只需要工藝技術(shù)上的清潔表面,以滿足對(duì)產(chǎn)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(wú)水溶劑(乙醇、丙酮、乳化液等)。通常根據(jù)玻璃表面污染物的性質(zhì)來(lái)選擇溶劑的種類。
(1)擦洗和浸洗
簡(jiǎn)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(shí)要防止將玻璃磨傷,同時(shí)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(jìn)行浸泡清洗。浸泡一定時(shí)間后,用鑷子或其他特制夾具,將清洗過(guò)的玻璃取出,用純棉布擦干,此法所需設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,成本也較低。
用于清洗的有機(jī)溶劑有乙醇、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、異內(nèi)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(xué)反應(yīng),以清洗表面,如采用酸洗和堿洗。
實(shí)驗(yàn)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(lái)清洗玻璃表面。除氫氟酸以外,混合酸加熱至60、85℃時(shí)效果較好。
如玻璃表面風(fēng)化,已形成高硅層,此時(shí)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(fēng)化層。
對(duì)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(duì)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(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),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(chǎn)中常用噴射清洗的方法,利用運(yùn)動(dòng)流體施加于玻璃表面,以剪切力來(lái)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(guò)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(lái)水、去離子水作為溶劑進(jìn)行噴射清洗。
2、加熱處理
加熱處理是比較簡(jiǎn)單的表面清潔方法,可除去玻璃表面黏附的有機(jī)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(jí)的清潔表面。
可采用電阻絲式高溫火焰加熱方法。采用重復(fù)“閃蒸法”,即在短周期(幾秒鐘)內(nèi)加熱至高溫,反復(fù)“閃蒸”能成功地清潔表面,且避免玻璃表面一些組成的擴(kuò)散和揮發(fā)。不易揮發(fā)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(jī)溶劑蒸氣脫脂
用有機(jī)溶劑蒸氣處理玻璃表面,在15s-15min內(nèi)能清除玻璃表面的油脂膜,可作為一道清洗工序。常用的有機(jī)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(guò)的玻璃其靜摩擦系數(shù)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(shù)為0.35~0.39,但這些溶劑中的氯與玻璃表面的吸附水反應(yīng)生成鹽酸,鹽酸會(huì)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(shí),玻璃中的堿也會(huì)與醇分子中的OH一基團(tuán)迅速反應(yīng),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(diǎn)。
當(dāng)玻璃表面污染比較嚴(yán)重時(shí),在有機(jī)化合物蒸氣處理前,先用去垢劑洗滌,以縮短有機(jī)溶劑蒸氣的脫脂時(shí)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。