光学玻璃基本分类与制造简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Eric Hsieh,2016.01.25,光學玻璃基本的分類與製造簡介,一般光學玻璃以成分區分,soda-lime,(,鈉鈣玻璃,),gorilla-like,(,高鹼高鋁矽酸鹽玻璃,),soda-lime,主要供應商,:,中央硝子,(CG),、旭硝子,(AGC),、板硝子,(NSG),gorilla-like,主要,供應商,:,康寧,(Corning),、旭硝子,(AGC),、電氣硝子,(NEG,),、,肖特,(SCHOTT,),一般光學玻璃,以化學,強化後玻璃,參數區分,soda-lime,:CS=400,750,Mpa,、,DOL=8,16 um,gorilla-like,:CS=600,1000,Mpa,、,DOL=30,100 um,compressive stress.(CS);depth of layer(DOL).,光學玻璃基本介紹,2,玻璃基板浮,法玻璃製程,3,由於,玻璃有一面接觸,到液態錫,因此會有錫點在玻璃面,需做拋光製程等加工步驟後才能使用,同一熔爐可生產的玻璃基板尺寸較下拉式製程更具彈性,，,其,產出,規模也較大,在成型的過程中，若與外界接觸的玻璃,表面,溫度比較低，內部的溫度,比,較,高，這樣的,溫度,差會在玻璃材料內部形成無法預知的應力,。,在使用這種玻璃材料時，因為有無法預知的,應力,，對玻璃的安全性,無法,掌握,。因此成型後,的玻璃,材料,，都,需要經過一定的熱處理（退火,）程序,，,以消除玻璃材料內部的,應力,。,退火爐的作用,4,玻璃基板溢,流下拉玻璃製程,成型後不拋光須,研磨，可減少,生產,流程與,研磨造成的良率,損失,2.,同一,熔爐可生產的玻璃基板尺寸,較,不具彈性，產能容易受限,3.,玻璃,表面均勻,性佳,、平坦度好,.,5,溢流下拉玻璃,製程模擬影片,6,玻璃基,板成型製程條件,的比較,7,項目,浮法玻璃製程,溢流下拉玻璃製程,產能,(,噸,/,天,),300 700,5 20,單線投資金額,美金,1.5,億,美金,1,億,拋光製程投資金額,美金,1,億,不須投資,融爐所需空間,廠房所需面積大,廠房所需面積較小,但須挑高,建造時間,18 24,個月,15 18,個月,玻璃拉出方向,水平,垂直向下,成形時接觸介質,液態金屬,(,錫,),空氣,成型的物理原理,液態金屬與玻璃膏間的密度不同,重力,玻璃厚度控制關鍵,熔爐玻璃膏引出量、,水平拉出,速度,溶融後玻璃膏的溢流速與下拉速度,厚度,0.3,mm,30,mm,0.2,mm,2.0,mm,拋光製程,泛用的光學玻璃需要,不需要,退火方式,水平方式線上退火,垂直方式線上退火,玻璃的物理,強化,8,將玻璃加熱到,600 700,接近玻璃軟化點,在玻璃表面以冷空氣急速冷卻,.,由於玻璃表面在急冷的收縮過程中,會產生,壓縮應力,而未冷卻的玻璃內部,會,產生,引,張應力,.,增加,其強度。玻璃表面,的,壓縮應力,與其,中心,層,引張應力,互相牽引,平衡,，而,賦予充分,的張力，當外力超出其內部封閉,的,引張應力,時，則,張力,將,失去平衡,而粉碎,，成為微細粒狀玻璃。,化學強化就是把鈉鈣玻璃在一定的反應溫度下，將玻璃浸泡在化學液體,中,(,一般是硝酸鉀溶液,),，讓玻璃中的鈉離子與化學槽中的鉀離子進行離子交換,。,在離子置換過程中，體積比較小的鈉離子原本的空間，會被體積較大的鉀,離子,給,填補的更緊實。可以這樣想像：一個罐子裏裝滿了玻璃珠，先把玻璃珠拿,出,來,，再把相同數量、但體積比較大的玻璃珠塞回去，可以想像將大顆彈珠塞,回,後,要取出會比在小彈珠時困難。同理，經過鈉鉀離子交換過的表面會存在,相對,的壓應力,，而此實現了強化的效果。,玻璃的化學強化,9,物理強化與化學強化比較,物理強化,CS:70 170 Mpa,強化後無法再加工,3mm,以上玻璃適用,(,汽車玻璃,、建築玻璃等,),翹曲量,:,較大,且,不易控制,化學強化,CS:,一般在,350 Mpa,以上,強化後可以做後續切,、磨,、鑽孔等,加工,3mm,以下玻璃適用,(,光學玻璃,),翹曲量,:,0.2%x L(,長邊,),10,主要原因是有比,soda-lime,更深的,DOL,因為,gorilla-like,的主要組成材料是高,鹼高鋁,矽酸鹽,G,orilla-like,原料中,Al2O3(,氧化鋁,),的含量有,10%15%,soda-lime,只有,1%2%,鋁金屬本身是非常好的活性催化劑,在化學強化過程中能加快鉀與,鈉離子的交換,gorilla-like,為何強度更好,?,11,在浮法製程中,其中有一玻璃面是與錫直接做接觸,(,錫面,),雖然,玻璃表面有做過拋光及研磨處理,但仍有金屬錫的分子殘留,在化強加溫過程中,錫面應力分佈不均勻,錫面離子交換過程中,會,受到較大的,阻礙,而空氣面鉀離子交換會比較正常,所以膨脹比,較大,因此會造成強化後會向錫面彎曲,.,採用浮法製程玻璃,的翹,曲是註定的,12,G 4,玻璃基板規格書,13,OGS,玻璃化強後規格範例,14,FSM-6000,玻璃表面應力計,-,折,原（,ORIHARA,）,量測範圍及精度,CS:0,1000MPa,测,量精度：,20 Mpa,DOL :,0-200,m,精,确,度,:,5m,15,16,T,hank you,