玻璃基体上形成凸台的方法

摘要

本发明提供一种在玻璃基体上形成凸台的方法，该方法是通过光束光熔敷易熔成型材料，在玻璃基体上形成与玻璃基体结合紧密的凸台。此方法简单可靠，可以在玻璃基体上生产一致性很好的凸台，适合规模化生产。

权利要求

1.一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：在玻璃基体上用光束光熔敷成型材料形成凸台的方法，包括以下工序：在玻璃基体上，在需要形成凸台的区域铺一层熔敷成型材料的工序；

用光束光以一定方式辐照需要形成凸台位置上的熔敷成型材料，使熔敷成型材料全部或部分熔融，并与玻璃基体结合的工序。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上凸台的形成方法，其特征是：所述熔敷成型材料在所述光束光的波长区域内，对光束光有较大的吸收率。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上凸台的形成方法，其特征是：所述熔敷成型材料包括玻璃料、金属料、合金料，或者它们的组合。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上凸台的形成方法，其特征是：所述熔敷成型材料包括粉料、糊料、浆料。

5.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述光束光包括激光、氙灯光。

6.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述光束光辐照采用由多束光束光组成的组合辐照。

7.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述光束光辐照采用改变辐照光束焦点位置的辐照。

8.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述光束光辐照在辐照结束前，逐步减小辐照功率直至结束辐照。

9.根据权利要求1所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述光束光在辐照熔敷成型材料前，加热玻璃基体至规定的温度。

10.根据权利要求9所述的一种玻璃基体上形成凸台的方法，其特征是：所述规定的温度为150℃-300℃。

说明书

玻璃基体上形成凸台的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种玻璃基体上形成凸台的方法。具体来说是通过光束光熔敷易熔成型材料，在玻璃基体上形成与玻璃基体结合紧密的凸台。本发明可用于例如真空玻璃生产中支撑点的形成。

背景技术

[0002] 在需要进行狭缝气密封的场合，往往需要在狭缝内部布置支承点，保持狭缝厚度。在玻璃表面形成凸台，常用的方法就是布放活动的凸台，然后通过玻璃表面加压压迫凸台使其保持固定位置。还有一种方式就是在玻璃表面需要安放凸台的位置涂布低熔点玻璃粉末，然后整体加热至低熔点玻璃的熔点，使其与玻璃基体熔合，形成凸台。玻璃表面凸台应用较为广泛的是真空玻璃的制造。 典型的文献是专利CN1738777A，它提到采用低熔点玻璃浆料用丝网印刷方式或分配器方式均匀布放浆料点，然后通过对玻璃基体整体加热的方式使玻璃浆料熔化，形成固定的凸台结构。专利CN200720159455.3 提到通过轧制的方法形成凸台。

[0003] 其他相关的文献资料则大部分都是有关凸台布放的。

[0004] 通过涂抹浆料，然后通过整体加热使浆料熔融形成凸台的方法工艺相对复杂，能耗较高，同时对玻璃基体的高温加热容易引起基板的变形和强化玻璃的退火，整体加热耗时较长。真空玻璃对玻璃平整度的要求较高，通过轧制的方式形成凸台的方式形成凸台，工艺更复杂，平整度较难保证。

发明内容

[0005] 为了克服以上技术缺陷，提高玻璃凸台的布放效率和生产率，减少玻璃基体的形变。本发明提供一种玻璃基体上凸台的形成方法，该方法采用在玻璃基体上用光束光熔敷成型材料而直接形成凸台。此方法简单可靠，适合规模化生产。

[0006] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种玻璃基体上凸台的形成方法：在玻璃基体上用光束光熔敷成型材料形成凸台的方法，包括以下工序：
在玻璃基体上，需要形成凸台的区域铺一层熔敷成型材料的工序；
用光束光以一定方式辐照需要形成凸台位置的熔敷成型材料，使辐照部位的熔敷成型材料全部或部分熔融，并与玻璃基体结合的工序。

[0007] 所述熔敷成型材料在所述光束光的波长区域内，对光束光有较大的吸收率。

[0008] 优选上述熔敷成型料包括玻璃料、金属料、合金料，或者它们的组合。

[0009] 以上材料主要由粉料组成，要求有较细的颗粒度。组合的目的是提高对所吸收光能的性能，同时降低熔点，减小热膨胀系数。

[0010] 在成型料中加入对熔融光束光较强烈吸收的材料，可以改善辐照熔敷效果。

[0011] 优选上述熔敷成型料包括粉料、糊料、浆料。

[0012] 有玻璃料、金属料、合金料的粉料组成。 粉料加入不同比例的粘合剂组成糊料和浆料。粘合剂成分要在熔敷之前能够分解完全。

[0013] 优选上述光束光包括激光、氙灯光。

[0014] 激光辐照的特点是波长单一，方向性好。同时可供选择的激光波长也相对较多。氙灯光对钠玻璃有良好的透过性，同时某些材料对其有较强的吸收。

[0015] 优选上述光束光辐照包括由多种光束光组成的的组合辐照。

[0016] 生产上可以采用YAG激光进行成型材料的熔融，采用CO2激光并使用较大的光斑对凸台位置的玻璃进行辅助加热，形成两种光束光的组合辐照。也可以采用多种光束光的组合辐照。

[0017] 玻璃的抗拉能力较弱，光束光熔敷的特点是温度变化很快，很容易造成玻璃基体的裂纹。 采用组合辐照能减小玻璃表面的温度梯度，减少裂纹。

[0018] 优选光束光辐照采用改变辐照光束焦点位置的辐照。

[0019] 变焦辐射的能减小玻璃表面的温度梯度，同时也能减慢熔融材料冷却时的温度变化，防止玻璃基体裂纹的产生。

[0020] 所述光束光辐照在辐照结束前，逐步减小辐照功率直至结束辐照。

[0021] 这样可以使熔融材料的冷却速度得到一定的控制，防止冷却过快造成玻璃基体表面产生大的应力而产生裂纹。

[0022] 优选光束光在辐照熔敷成型材料前，加热玻璃基体至规定的温度。

[0023] 这样可以减小玻璃基体和熔敷成型材料在熔敷过程中的温度梯度，同时有助于除去玻璃表面的气体.更优选所述规定温度为150℃-300℃。

[0024] 本发明提供一种在玻璃基体上形成凸台的方法，该方法采用在玻璃基体上用光束光熔敷成型料而形成与玻璃基体紧密结合的凸台。此方法简单可靠，可以生产一致性很好的凸台，适合规模化生产。

附图说明

[0025] 图1是光束光相叠加局部加热热玻璃基体的示意图。

[0026] 图2是通过移动的方式来改变焦距相对于熔融成型材料的位置示意图。

[0027] 图3是通过透镜组来改变光束光焦距的方式来改变焦点的位置示意图。

[0028] 图4是单个凸台形成过程（熔敷成型材料为低熔点玻璃，光束光为CO2激光）。

[0029] 图中：L1.熔敷光束，L2.辅助加热光束1，L3.辅助加热光束2，1. 玻璃基体，2.熔敷成型材料，3.凸台，4.辅助加热区域a，5.辅助加热区域b，6.玻璃球体。

具体实施方式

[0030] 本发明不限于公开的具体描述，本文所用的术语仅仅是为了特定的描述需要，不是限制性的。

[0031] 提供以下对于本发明的描述，是作为目前已知实施方式来揭示本发明的内容。 相关领域的技术人员会知道并理解可以对本发明的各个方面做出许多变化和组合，同时仍然能够获得本发明的有益结果。提供以下描述作为对本发明原理的说明而不构成对本发明的限制。

[0032] 熔融成型材料：从组成上来讲玻璃料、金属料、合金料，或者它们的组合都可以成为融合成型材料，主要功能是能吸收所对应的光束光，并且膨胀系数要和玻璃基体相匹配；
从形态上讲粉料、糊料、浆料，或者它们的组合都可以作为融合成型材料，主要功能是方便铺放且容易熔融。其中粉料的应用更方便更广泛；
选择低熔点玻璃粉作为熔融成型材料，具有对某些波长的光有较强的吸收。在低熔点玻璃粉末中加入粘合剂成分，做成糊料和浆料也能起到同样的作用，只是铺放的方式不同和熔敷前需要通过较高的温度或其他方式使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解；
采用Fe、Ni、Co的合金粉末或单质粉末混合物作为熔融成型材料，某些波长的光束光对其有较强的吸收。在单质或合金粉末中加入粘合剂成分， 做成糊料和浆料也能起到同样的作用，只是铺放的方式不同和熔敷前需要通过较高的温度或其他方式使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解。同时由于金属材料高温下容易氧化，易造成熔融不良，所以需在保护气体保护下进行熔敷；
采用合金或金属单质粉末和低熔点玻璃粉末相混合组成新的熔融成型材料，具有对某些波长的光具有较强的吸收。把单质或合金粉末加入粘合剂成分，做成糊料和浆料也能起到同样的作用，只是铺放的方式不同和熔敷前需要通过较高的温度或其他方式使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解；
采用玻璃粉作为熔融成型材料，加入对某波长光有较强吸收的材料。把玻璃粉末和吸收光的材料的混合物加入粘合剂成分做成糊料和浆料也能起到同样的作用，只是铺放的方式不同和熔敷前需要通过较高的温度或其他方式使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解；
熔融成型材料中掺入一些对所用熔敷光束光有较强烈吸收的材料，能改善辐照熔敷效果。

[0033] 熔融成型材料的铺放：主要根据不同的形态特点来铺放。粉料，可以直接漏到凸台放置位置， 并控制厚度；也可以采用动态的喷粉装置来喷粉；浆料和糊料可以通过丝网印刷的方式直接黏附在玻璃基体上；浆料可以通过“点胶”的方式来放置；糊料可以做成固定形状来放置，如厚度统一的饼状、带状等来放置。

[0034] 加热熔融成型材料的光束光：对玻璃基体的损伤要尽量小，熔融成型材料对其有较高的吸收率。

[0035] 表面裂纹的预防：实现玻璃基体上熔敷凸台的关键是减小熔敷过程中玻璃表面和熔敷成型料的温度梯度，减缓凸台的降温速度，这些都可以减少表面裂纹的产生；
在凸台较小的情况下，如熔敷直径0.1毫米左右，可以采用小功率光束光辐照，选择低熔点的熔敷成型材料，设置一定的熔敷时间，短时间内不会造成玻璃基体的裂纹；
在熔敷材料或玻璃基体不能满足玻璃基体不产生裂纹的情况下。就需要采用适当的处理方式来防止表面裂纹的产生：
1、整体加热玻璃基体
可选用红外光整体辐射或热空气加热。温度优选150℃-300℃；
2、采用光束光相叠加局部辅助加热玻璃基体
玻璃基体要对选择的光束光有一定的吸收率，控制功率密度；
如图1所示。用辅助加热光束1（L2） 加热较大的区域b（5），用辅助加热光束2（L3）辐照区域b（5）中的小区域a（4），熔敷成型的凸台位置在辅助加热光束1（L2）的辐照区域a（4）中。也可以采用多束光束光来辅助加热；
3、改变辐照熔融光束的焦距实现局部辅助加热和熔敷
采用对玻璃基体和熔融成型材料都具有吸收性的光束，选用适当焦距激光透镜。光束从熔融成型材料至玻璃基体方向入射。先用正离焦，用较大面积的辐照光斑加热玻璃基体和熔融成型材料，等到基体有一定的升温之后，缩短焦点和玻璃基体的距离，使焦点处在熔融成型材料之中。凸台形成后，改变焦点位置，使凸台及周围小区域的辐照光强逐步减弱。
改变焦点和玻璃基体的距离可以通过移动的方式来改变焦距相对于熔融成型材料的位置（如图2所示），也可以通过透镜组来改变光束光焦距的方式来改变焦点的位置（如图3所示）；
4、辐照熔敷光束在辐照结束前，逐步减小熔敷光束的辐照功率直至结束辐照来熔敷可以通过直接调整连续辐照光束光的强度或者脉冲光束光的辐照频率来实现；
5、通过以上方式的组合应用来防止裂纹的产生。

[0036] 熔融保护气氛：由于高温下金属或合金表面很容易氧化，造成熔合不良，因此含有金属或合金的熔融成型材料熔融成型时需要保护气体形成保护气氛。可以采用惰性气体作为熔融保护气体。

[0037] 目前生产上常用的光束光有：CO2激光，钙玻璃对其有较强的吸收；
YAG激光，钙玻璃对其有较好的透过性；
光纤激光，钙玻璃对其有较好的透过性；
氙灯光，钙玻璃对其有较好的透过性。

[0038] 作为本发明的一种实施方式，熔融成型材料（2）采用低熔点玻璃粉末，熔融光束光（L1）采用CO2激光。凸台（3）成型过程如图4所示。

[0039] 在玻璃基体（1）上需要形成凸台（3）的位置，铺厚度为0.1mm的熔融成型材料（2）层；用焦点在熔融成型材料（2）层中，焦点直径小于0.1mm的CO2激光光束以适当的功率辐照熔融成型材料（2）层，熔融成型材料（2）被辐照部分熔化，形成低熔点玻璃球体（6），进而与玻璃基体（1）结合，大致呈球冠形；
关闭激光束或逐步减小辐照功率，单点凸台（3）成型。

[0040] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用Fe、Ni、Cu粉末和粘合剂组成的浆料或糊料，熔融光束光采用氙灯光。

[0041] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.2mm的熔融成型材料层；熔融点位置上的熔融成型材料处在进保护气体保护气氛中；
加热玻璃基体至300℃，浆料或糊料层干燥，较高的温度使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解；
用焦点在熔融成型材料中，焦点直径0.2mm左右的氙灯光束以适当的功率辐照熔融成型材料层，熔融成型材料被辐照部分熔化，形成合金球体，进而部分陷入玻璃基体，外露部分大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭氙灯光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0042] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用Fe-Ni-Co合金粉末，熔融光束光为YAG激光。

[0043] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.2mm的熔融成型材料层；熔融点位置上的熔融成型材料处在进保护气体保护气氛中；
加热玻璃基体至300℃；
用焦点在合金粉末层中，焦点直径0.1mm左右的YAG激光光束以适当的功率辐照合熔融成型材料层，熔融成型材料被辐照部分熔化，形成合金球体，进而部分陷入玻璃基体，外露部分大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭激光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0044] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用低熔点玻璃粉末和Fe-Ni-Co合金粉末的混合浆料或糊料，熔敷光束光为YAG激光。

[0045] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.2mm的熔融成型材料层；熔融点位置上的熔融成型材料处在进保护气体保护气氛中；
加热玻璃基体至150℃；
采用光束光相叠加局部辅助加热玻璃基体，通过升温使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解，辅助加热玻璃基体的光束光为CO2激光；
用焦点在熔融成型材料层中，焦点直径0.2mm左右的YAG激光光束以适当的功率辐照熔融成型材料层，熔融成型材料被辐照部分部分或全部熔化，形成球体，进而与玻璃基体结合，外露部分大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭激光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0046] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用玻璃粉末与粘合剂组成的浆料或糊料，熔敷光束光为CO2激光。

[0047] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.1mm的熔融成型材料层；改变辐照熔敷光束光焦距实现局部加热，较高的温度使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解；
改变辐照熔敷光束的焦点位置，使熔敷光束焦点处在熔融成型材料层中，熔敷光束焦点附近熔融成型材料部分或全部熔化，形成球体，进而与玻璃基体结合，大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭激光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0048] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用低熔点玻璃粉末和对YAG激光有较强吸收的材料粉末组成的混合浆料或糊料，熔敷光束光为YAG激光。

[0049] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.2mm的熔融成型材料层；采用光束光相叠加局部辅助加热玻璃基体，较高的温度使浆料或糊料层中的粘合剂成分分解，辅助加热玻璃基体的光束光为CO2激光；
用焦点在熔融成型材料层中，焦点直径0.2mm左右的YAG激光光束以适当的功率辐照熔融成型材料层，熔融成型材料被辐照部分熔化，形成低熔点玻璃球体，进而与玻璃基体结合，大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭激光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0050] 作为本发明的另一种实施方式，熔融成型材料采用低熔点玻璃粉末和对YAG激光有较强吸收的材料粉末组成的混合粉料，熔敷光束光为YAG激光。

[0051] 在玻璃基体上需要形成凸台的位置，铺厚度为0.2mm的熔融成型材料层；用焦点在熔融成型材料层中，焦点直径0.2mm左右的YAG激光光束以适当的功率辐照熔融成型材料层，熔融成型材料被辐照部分熔化，形成低熔点玻璃球体，进而与玻璃基体结合，大致呈球冠形；
逐步减小熔敷辐照功率直至结束辐照；
关闭激光束，缓慢降低玻璃基体温度至室温，单点凸台成型。

[0052] 形成多个凸台时，为了得到高度一致的凸台，对熔敷凸台的材料、材料铺展的厚度都要一致，对光束光的的选择和作用过程也要一致。

[0053] 大体积的凸台可以采用多次熔敷的方式来实现。