玻璃表面的清潔處理(lǐ)方法

　　玻璃基片和坯體(tǐ)在進行玻璃表面處理(lǐ)前，還應進行表面的清潔處理(lǐ)。因為(wèi)基片或坯體(tǐ)的清潔程度對玻璃表面處理(lǐ)的産品質量有很大的影響。因此清潔處理(lǐ)對于後續的玻璃表面處理(lǐ)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、滿足後續的玻璃表面處理(lǐ)工藝以及最終産品使用的目的要求，可采用其中一(yī)種清潔方法，也(yě)可将幾種方法結合起來(lái)采用。

　　玻璃表面清潔有原子(zǐ)級清潔表面和工藝技術上(shàng)的清潔表面兩種類型。原子(zǐ)級清潔表面需在超真空條件下(xià)進行，是特殊科學用途所要求的。一(yī)般隻需要工藝技術上(shàng)的清潔表面，以滿足對産品加工的要求。

　　常用的清潔處理(lǐ)方法有以下(xià)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(huà)液等）。通常根據玻璃表面污染物的性質來(lái)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(zǐ)，蘸水、酒精、去污粉、白垩等擦拭玻璃表面。擦洗時(shí)要防止将玻璃磨傷，同時(shí)要将表面殘餘的去污粉、白垩用純水和乙醇清洗掉。

　　另一(yī)種常用的方法是将玻璃放(fàng)在裝有溶劑的容器(qì)中，進行浸泡清洗。浸泡一(yī)定時(shí)間(jiān)後，用鑷子(zǐ)或其他特制夾具，将清洗過的玻璃取出，用純棉布擦幹，此法所需設備簡單，操作(zuò)方便，成本也(yě)較低(dī)。

　　用于清洗的有機溶劑有乙醇、丙酮、四氯化(huà)碳、三氯乙烯、異内醇、甲苯等。

　　除了(le)利用溶劑溶解污染物以外，還可利用溶劑和玻璃表面的化(huà)學反應，以清洗表面，如(rú)采用酸洗和堿洗。

　　實驗室常用的洗液為(wèi)K2Cr2O7和H2SO4的混合液，能(néng)氧化(huà)玻璃表面的油污，使油污從玻璃表面上(shàng)除去。鉻離子(zǐ)容易吸附在玻璃表面，除去比較困難，如(rú)要防止鉻離子(zǐ)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(hǎo)(hǎo)。

　　如(rú)玻璃表面風(fēng)化(huà)，已形成高矽層，此時(shí)需在清洗液中加人(rén)一(yī)定比例的氫氟酸，例如(rú)使用硝酸和氫氟酸的混合液，可消除風(fēng)化(huà)層。

　　對于中鉛玻璃、高鉛玻璃以及含氧化(huà)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(néng)較好(hǎo)(hǎo)地清除玻璃表面的油脂和類油脂，使這(zhè)些(xiē)脂類皂化(huà)成脂肪酸鹽，然後再用水洗去。但(dàn)浸泡時(shí)間(jiān)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(wèi)了(le)提高清洗效率，生(shēng)産中常用噴射清洗的方法，利用運動流體(tǐ)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(tǐ)帶走。通常采用一(yī)種扇形噴嘴，噴嘴安裝接近玻璃處，與玻璃表面之間(jiān)的距離不超過噴嘴直徑的100倍，噴射壓力為(wèi)350kPa，壓力愈大，清洗效果愈好(hǎo)(hǎo)。

　　考慮到降低(dī)成本，一(yī)般依次使用熱水、含洗滌劑的水溶液、自來(lái)水、去離子(zǐ)水作(zuò)為(wèi)溶劑進行噴射清洗。

　　2。加熱處理(lǐ)

　　加熱處理(lǐ)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(fēn)，如(rú)在真空下(xià)加熱，效果更好(hǎo)(hǎo)。一(yī)般玻璃加熱清潔處理(lǐ)的溫度為(wèi)100、400℃，在超真空下(xià)加熱至450℃，可得到原子(zǐ)級的清潔表面。

　　可采用電阻絲式高溫火(huǒ)焰加熱方法。采用重複“閃蒸法”，即在短周期（幾秒(miǎo)鍾）内加熱至高溫，反複“閃蒸”能(néng)成功地清潔表面，且避免玻璃表面一(yī)些(xiē)組成的擴散和揮發。不易揮發的油污，可能(néng)受熱分(fēn)解而在表面殘留炭粒。

　　隻有高溫火(huǒ)焰如(rú)氫一(yī)空氣火(huǒ)焰，借助具有高熱能(néng)的氣體(tǐ)沖擊玻璃表面的油污膜，将能(néng)量傳給油污分(fēn)子(zǐ)而有效地去除油污膜。酒精焰不能(néng)使玻璃表面獲得黑色呵痕，煤氣和壓縮空氣火(huǒ)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(lǐ)玻璃表面，在15s、15min内能(néng)清除玻璃表面的油脂膜，可作(zuò)為(wèi)最後一(yī)道清洗工序。常用的有機化(huà)合物有乙醇、異丙醇、三氯乙烯、四氯化(huà)碳等。在異丙醇蒸氣中處理(lǐ)過的玻璃其靜摩擦系數為(wèi)0．5～0．64，清潔效果好(hǎo)(hǎo)。在四氯化(huà)碳、三氯乙烯蒸氣中處理(lǐ)的玻璃其靜摩擦系數為(wèi)0．35～0．39，但(dàn)這(zhè)些(xiē)溶劑中的氯與玻璃表面的吸附水反應生(shēng)成鹽酸，鹽酸會瀝濾玻璃表面的堿，所以用上(shàng)述兩種溶劑蒸氣處理(lǐ)的玻璃表面常有白粉狀的附着物。用異丙醇蒸氣處理(lǐ)時(shí)，玻璃中的堿也(yě)會與醇分(fēn)子(zǐ)中的OH一(yī)基團迅速反應，堿被氫取代而從玻璃表面移去，玻璃表面形成矽膠層，這(zhè)是此法的缺點。

　　當玻璃表面污染比較嚴重時(shí)，在有機化(huà)合物蒸氣處理(lǐ)前，先用去垢劑洗滌，以縮短有機溶劑蒸氣的脫脂時(shí)間(jiān)。此法處理(lǐ)後的玻璃帶靜電，易吸附灰塵，故必須在離子(zǐ)化(huà)的清潔空氣中處理(lǐ)，以消除靜電。

　　4。超聲波清洗

　　超聲波清洗是将玻璃放(fàng)在裝有清洗液的不鏽鋼容器(qì)中，容器(qì)底部或側壁裝有換能(néng)器(qì)将輸人(rén)的電磁振蕩轉換成機械振蕩，玻璃在低(dī)頻（20、100kHz）或高頻（IMHz）的超聲波振動下(xià)進行清洗。

　　低(dī)頻時(shí)，振動液中的汽蝕将污濁的玻璃表面的粗粒除去。高汽蝕将損壞玻璃表面，所以低(dī)頻時(shí)要小心地控制輸出功率。聲頻時(shí)清洗作(zuò)用較緩和，可采用較大的功率。超聲波清洗每次操作(zuò)時(shí)間(jiān)為(wèi)15s至幾分(fēn)鍾，此法得到的靜摩擦系數為(wèi)0．4。

　　5。輝光放(fàng)電處理(lǐ)

　　将兩片玻璃夾起來(lái)，兩端夾人(rén)錫箔并通電，即沿玻璃表面放(fàng)電，則可除去表面上(shàng)的異物。實際應用較多的為(wèi)輝光放(fàng)電，在氩、氧等氣體(tǐ)中放(fàng)電電壓為(wèi)500、5000v，産生(shēng)等離子(zǐ)體(tǐ)，玻璃放(fàng)在等離子(zǐ)體(tǐ)中，受到輝光放(fàng)電等離子(zǐ)體(tǐ)中電子(zǐ)、陽離子(zǐ)、受激原子(zǐ)和分(fēn)子(zǐ)的轟擊，使表面變清潔。此法常用于鍍膜時(shí)玻璃基片的清潔處理(lǐ)。

　　6。紫外線輻照處理(lǐ)

　　利用紫外線輻照玻璃表面，使玻璃表面的碳氫化(huà)合物等污物分(fēn)解，從而達到清潔目的。在空氣中用紫外線輻照玻璃15h就(jiù)能(néng)得到清潔的表面。如(rú)果增加紫外線的能(néng)量，用可産生(shēng)臭氧波長的紫外線輻照玻璃Imin即可産生(shēng)很好(hǎo)(hǎo)的效果，這(zhè)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(zǐ)态氧作(zuò)用，生(shēng)成易揮發的H2O、CO2和N2，導緻污物被清除。

　　7。離子(zǐ)轟擊處理(lǐ)

　　離子(zǐ)轟擊或稱離子(zǐ)蝕刻、離子(zǐ)濺射，在表面測試儀中常用來(lái)清潔樣品表面。常用的濺射離子(zǐ)為(wèi)Ar+，由離子(zǐ)槍加速，加速能(néng)量為(wèi)500、104ev，工作(zuò)電流為(wèi)1、200A。濺射的Ar+可逐步剝去表面污染物質，随濺射時(shí)間(jiān)的延長，剝去的表面層深度也(yě)随之增加。在利用高能(néng)離子(zǐ)轟擊玻璃污物的同時(shí)，也(yě)會使玻璃表面自身(shēn)的一(yī)些(xiē)組成蝕刻去，所以應控制适當的濺射速度和濺射時(shí)間(jiān)，以獲得清潔的玻璃表面，又不緻影響原有表面的組成和結構。

　　8。幹冰清洗

　　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。将幹冰顆粒磨成細粉，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(zuò)用，将污垢迅速剝離、清除。此法的優點是對環境沒有任何污染，速度快(kuài)、效率高、成本低(dī)、操作(zuò)簡便，并且在被清洗物表面不殘留清洗介質，不需要進一(yī)步清洗與幹燥。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(lǐ)

　　實際生(shēng)産中，由于玻璃表面的污物不是一(yī)種類型，往往有多種組分(fēn)的污物，所以一(yī)方面要根據污物的類型來(lái)選擇清洗劑；另一(yī)方面要提高清洗質量和清洗效率，常常不能(néng)采用單一(yī)清潔處理(lǐ)方法，而是采用多種方法進行綜合處理(lǐ)。

　　對于生(shēng)産不久，油膩、污物比較少的玻璃，可采用噴射清洗法。先噴自來(lái)水沖洗灰塵，再噴洗滌液清洗油污，然後噴熱水沖去殘留的洗滌液，最後用去離子(zǐ)水清洗。也(yě)可将噴射和擦洗結合起來(lái)，先噴自來(lái)水沖洗浮灰，再噴洗滌液并用刷子(zǐ)擦洗，然後用水或熱水沖洗，最後用去離子(zǐ)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，然後進行噴射清洗，除去灰塵等顆粒狀物，最後用軟化(huà)水或酒精沖洗。

　　對于貯存時(shí)間(jiān)較久、油污比較多的玻璃，先用酸浸泡，除去風(fēng)化(huà)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，然後用水沖洗去除殘留堿性溶液，最後用去離子(zǐ)水、軟化(huà)水或酒精沖洗。

　　清洗液之間(jiān)彼此是不相容的，從一(yī)種清洗液換成另一(yī)種清洗液之前，必須用水沖洗去除殘留清洗液以及表面沉澱物，酸洗後再用堿洗，中間(jiān)必須先用水将酸沖洗幹淨，才能(néng)再用堿洗。

　　同時(shí)還要注意清洗液之間(jiān)的可溶混性，如(rú)用水洗後再用有機溶劑洗時(shí)，必須考慮兩者之間(jiān)能(néng)否混溶，通常由水換成有機溶劑時(shí)，中間(jiān)需加一(yī)種混溶的助溶劑，如(rú)用酒精進行中間(jiān)處理(lǐ)。

　　已經清潔好(hǎo)(hǎo)的玻璃應盡快(kuài)進行加工處理(lǐ)，避免貯存時(shí)産生(shēng)二次污染。如(rú)必須貯存，應放(fàng)置在封閉容器(qì)、保潔櫃、幹燥箱内的架子(zǐ)上(shàng)，防止玻璃吸附水分(fēn)、灰塵和油污。