3D玻璃拋光工藝的研究

廖重重

（惠州比亞迪電子有限公司 惠州 516211）

0 引言

隨著電子產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，金屬材質(zhì)的手機(jī)后殼基本改變成了玻璃材質(zhì)，玻璃材質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于不影響手機(jī)5G信號的效果，且美觀及有較佳的手感。但是玻璃殼體的加工流程及工藝原理完全不同于金屬材料產(chǎn)品的加工，玻璃屬于脆性材料，可加工性能差［1］，對玻璃產(chǎn)品提出了更高的性能要求［2］，加工過程需要采用不同的拋光耗材、磨料及設(shè)備等才可以加工出特殊要求的外觀，并獲得理想的性能指標(biāo)。透明性是玻璃材質(zhì)其中一個(gè)重要特性，因此，曲面殼體內(nèi)側(cè)及外側(cè)都有較高的外觀要求，內(nèi)側(cè)的加工普遍難于外側(cè)，本文重點(diǎn)討論了內(nèi)側(cè)拋光工藝參數(shù)對拋光效果的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及耗材

實(shí)驗(yàn)玻璃材質(zhì)為：康寧五代GG5，厚度為0.6 mm，產(chǎn)品長寬為160 mm×75 mm；

設(shè)備：YGQP1135E；

拋光液：氧化鈰拋光粉+水；

拋光耗材：海綿，聚氨酯，尼龍，豬毛等。

1.2 檢測方法

采用螺旋測微器測量拋光前厚度D1，拋光后厚度D2，計(jì)算差值，即去除量D＝D1－D2，并通過肉眼觀察外觀效果。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及方法

實(shí)驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

步驟：

①切割～熱彎為樣品準(zhǔn)備階段；

②粗拋為凹面拋光，主要去除熱彎工序產(chǎn)生的凹面模印、麻點(diǎn)及制程劃傷；

③拋光2同粗拋，但凸面相對凹面更好拋光；

④精拋主要去除粗拋所產(chǎn)生的細(xì)微劃痕，從而提高產(chǎn)品的相關(guān)性能，如落球、4PB等；

⑤測量1為確定D1，測量2為確定D2；

⑥全檢本文中為確認(rèn)模印情況。

2 結(jié)果和討論

2.1 拋光盤轉(zhuǎn)速對拋光效果的影響

拋光盤轉(zhuǎn)速與拋光效果的關(guān)系見圖2。拋光速度越快，單位時(shí)間內(nèi)耗材研磨產(chǎn)品的次數(shù)越多，從圖2可以看出，轉(zhuǎn)速越快，去除量越大，但同時(shí)耗材的磨損量也越大，即耗材的壽命越短。

通過確認(rèn)產(chǎn)品的外觀效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到70 rpm后，產(chǎn)品表面的模印基本消除。綜合下減量數(shù)據(jù)及考慮耗材的壽命，拋光轉(zhuǎn)速70 rpm為最佳。

2.2 拋光液濃度對拋光效果的影響

拋光液的主要成分包含：氧化鈰、懸浮劑、pH緩沖劑等。懸浮劑主要作用是減少細(xì)小氧化鈰顆粒在使用過程當(dāng)中團(tuán)聚而沉淀，pH緩沖劑起到穩(wěn)定酸堿度的作用，玻璃的拋光是一個(gè)化學(xué)機(jī)械拋光過程，目前公認(rèn)的氧化鈰反應(yīng)機(jī)理為：

在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，Si-O鍵的位置極有可能被Ce-O鍵取代，進(jìn)而形成Si-O-Ce鍵，在研磨拋光的過程中，形成的Si-O-Ce鍵比較容易斷裂，將會帶走表層的硅，進(jìn)而達(dá)到去除的目的［3］。氧化鈰的莫氏硬度為6［4］，從這方面看并不具備快速拋光的性能，但在拋光過程中，氧化鈰的化學(xué)分解作用對拋光性能產(chǎn)生了一定的影響，原因是氧化鈰的變價(jià)性。

拋光液濃度與去除量的關(guān)系見圖3。

圖3 拋光液濃度與去除量的關(guān)系

從圖3中可以看出，隨著拋光液濃度的增加，拋光的去除量先逐漸增加，增加到一定濃度后拋光去除量變化不大。

2.3 拋光耗材對拋光效果的影響

玻璃的拋光是一個(gè)化學(xué)機(jī)械拋光的過程，耗材的主要作用在于將化學(xué)反應(yīng)的附著物從反應(yīng)的表面去除，使得該處時(shí)刻處于原始玻璃表面，通過這種機(jī)械掃除反應(yīng)物及化學(xué)拋光兩個(gè)循環(huán)過程，玻璃表面被不斷磨削，從而達(dá)到去除表面模印及劃傷等缺陷的目的。不同拋光耗材所對應(yīng)的去除量見圖4。

圖4 不同拋光耗材所對應(yīng)的去除量

從圖4中可以發(fā)現(xiàn)豬毛和聚氨酯的拋光效果更佳，更適合工業(yè)量產(chǎn)。

聚氨酯拋光盤是通過將磨料黏結(jié)在作為增強(qiáng)材料的彈性纖維上，通過非織造工藝，形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的磨料分布體系，因此聚氨酯具有較好的拋光效果［5］。

不同耗材加工產(chǎn)品的性能對比如圖5所示。

圖5 不同拋光耗材所對應(yīng)產(chǎn)品的性能

從圖5中可以看出，軟海綿對應(yīng)的產(chǎn)品落球性能最佳，其次是硬海綿，因此，在產(chǎn)品要求較高的落球性能時(shí)，可以選擇采用軟海綿材料拋光，或者在其它耗材拋光后再增加軟海綿拋光一次。

2.4 拋光時(shí)間對拋光效果的影響

拋光是一個(gè)機(jī)械磨損與化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)過程的動(dòng)態(tài)平衡過程［6］。拋光時(shí)間與去除量的關(guān)系見圖6。從圖6可以看出，拋光的時(shí)間越長拋光去除量越多，且基本呈現(xiàn)出一個(gè)線性關(guān)系。表明在該時(shí)間段及條件下，拋光過程處于一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖6 拋光時(shí)間與去除量的關(guān)系

在驗(yàn)證時(shí)對比發(fā)現(xiàn)，拋光時(shí)間達(dá)到35 min以上后表面熱彎模印基本消除，即最低拋光時(shí)間為35 min。

不同拋光時(shí)間對應(yīng)產(chǎn)品的性能對比如圖7所示。

從圖7中可以看出，拋光時(shí)間越長，產(chǎn)品性能越佳，但超過一定時(shí)間后反而有下降趨勢。因此，拋光時(shí)間的長短需要綜合考慮產(chǎn)品的外觀效果和性能情況。

3 結(jié)論

（1）拋光轉(zhuǎn)速越快，時(shí)間越長，拋光玻璃的去除量越大，可根據(jù)產(chǎn)品的外觀效果及綜合考慮拋光成本選擇合適的轉(zhuǎn)速及拋光時(shí)長；

（2）不同材質(zhì)的拋光耗材具有不同的拋光能力，豬毛及聚氨酯材質(zhì)的拋光耗材拋光效果更佳；

（3）拋光液濃度對玻璃拋光去除量有較明顯的影響。