自2010年，蘋果手機(jī)的出現(xiàn)，開啟了智能手機(jī)的發(fā)展浪潮，隨之而來的是各種手機(jī)硬件與軟件的快速變革。比如說“曲面屏”就是由三星首先推動(dòng)的一次手機(jī)革命，在好幾年里甚至一直是高端手機(jī)的標(biāo)配。

三星Galaxy

曲面屏的主要優(yōu)勢是外觀漂亮，能夠給用戶帶來比普通屏幕更好的視覺開闊感，有效減少視覺失真。然而，缺點(diǎn)就是增加了手機(jī)的成本，因其復(fù)雜的制備工藝和更加嚴(yán)格的質(zhì)量要求，導(dǎo)致其加工難度高、效率低，曲面拋光（掃光）是其中重要的步驟。

一、曲面蓋板玻璃的組成

蓋板玻璃（Cover Lens），也稱為TP蓋板玻璃，是指手機(jī)、平板電腦以及車載屏等顯示屏幕的最外層玻璃，作用是保護(hù)電容式觸摸屏外層。由于蓋板是直接與外界接觸，所以除了對(duì)材料的表面光潔度、厚度有要求外，還需要好具有高硬度、抗壓、耐刮等特征。玻璃蓋板相對(duì)于其它材質(zhì)的蓋板在這些重要參數(shù)上均有一定的優(yōu)勢，特別是鋼化后的玻璃其防刮性能優(yōu)異，逐漸成為各觸控技術(shù)的主流保護(hù)方案。

OLED面板的結(jié)構(gòu)示意圖

2015年三星公司推出的旗艦機(jī)型，三星發(fā)布GALAXY S6和S6Edge兩款手機(jī)，均采用了雙曲面?zhèn)绕猎O(shè)計(jì)，隨后各大手機(jī)廠商相繼跟進(jìn)。從近期各廠家推出的旗艦機(jī)型來看，大部分均采用了曲面蓋板玻璃的設(shè)計(jì)，具有外觀顏值高、操作快捷以及屏占比高等優(yōu)點(diǎn)，以下是不同表面形狀的蓋板玻璃的簡單對(duì)比。

蓋板玻璃分類示意圖

另外以下是加工廠家常用的 3D 玻璃加工工序

1.開料

利用CNC將整塊玻璃剪裁至合適大小（含加工余量）

2.精雕

使用精密CNC銑削設(shè)備，對(duì)開料后玻璃粗坯進(jìn)行精密仿型加工，把尺寸控制在尺寸公差要求范圍內(nèi)。

3.熱彎

把外形尺寸加工好的蓋板玻璃加熱到軟化點(diǎn)后，讓玻璃沿模具的弧面進(jìn)行形變處理，形成最終的 3D 特征。

4.拋光

將熱彎后進(jìn)行拋光，使其達(dá)到一定的表面光潔度的要求。

5.檢測、鋼化

針對(duì)拋光后的玻璃進(jìn)行表面平整檢測，合格品進(jìn)行鋼化，否則需進(jìn)行再次拋光。

6.后處理

主要包括絲印、AF 鍍膜、鍍膜后清洗、成品包裝等步驟。

二、曲面玻璃可用的拋光技術(shù)

從廣泛的意義上來說，拋光過程是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法，利用拋光工具和磨料顆粒或其它拋光介質(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。目前被廣泛采用的拋光技術(shù)主要有機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、超聲拋光、流體拋光和磁研磨拋光幾種。目前市場上對(duì)蓋板玻璃廣泛采用的拋光方式是化學(xué)機(jī)械拋光。

但3D玻璃由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，無法使用傳統(tǒng)平面拋光使用的研磨氈作為加工工具——因?yàn)閽伖膺^程中面接觸時(shí)，玻璃的弧形邊緣有可能無法充分接觸，將導(dǎo)致曲面部分的表面粗糙度要高于平面部分的表面粗糙度，若想要曲面得到理想的表面粗糙度，就需要曲面部分與拋光墊進(jìn)行充分的摩擦接觸。因此業(yè)界為了滿足曲面玻璃的結(jié)構(gòu)要求，目前它的拋光主要使用毛刷（或膠絲）代替?zhèn)鹘y(tǒng)平面研磨氈進(jìn)行“曲面拋光”。

曲面拋光工藝示意圖

三、曲面玻璃選用的拋光料

曲面手機(jī)玻璃是一種鋁硅酸鹽玻璃，主要成分是二氧化硅，拋光過程中使用的拋光液有效成分為CeO?——這是因?yàn)镃eO?具有較為適中的硬度，而且由于Ce元素具有多種價(jià)態(tài)且不同價(jià)態(tài)間易轉(zhuǎn)化，容易將玻璃表面物質(zhì)氧化或絡(luò)合，因此被廣泛應(yīng)用于手機(jī)屏幕、光學(xué)玻璃、液晶顯示器和硬盤等產(chǎn)品的化學(xué)機(jī)械拋光中。

CeO?拋光原理：拋光液帶動(dòng)CeO?拋光粉高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生液流動(dòng)能，會(huì)破壞玻璃表面及亞表面晶體的結(jié)合能，CeO?拋光粒所帶的動(dòng)能越大，對(duì)玻璃表面的去除效果也越強(qiáng)。同時(shí)，由于拋光液帶有一定粘性，在拋光墊和玻璃表面之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)速度差，拋光粒也會(huì)帶有一定速度，因而撞擊在玻璃表面上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)切削力，拋光粒的形狀一般都是帶有棱角的不規(guī)則形狀，這樣也會(huì)增加對(duì)玻璃表面的機(jī)械去除作用。

影響CeO?拋光性能的因素有：

1.粒度分布

稀土拋光材料的粒度分布是影響拋光性能的重要指標(biāo)，合適的粒度分布才能獲得較好的光潔度和較快的加工速度。文獻(xiàn)研究表明，顆粒中的粗大顆粒是影響拋光質(zhì)量的因素，粗大顆粒越大，數(shù)量越多越容易在拋光件表面形成劃傷，在不改變加工工藝的情況下，降低粒度分布中D100是有效降低粗大顆粒影響的有效手段。隨著玻璃制備工藝以及CNC加工設(shè)備的發(fā)展，玻璃加工對(duì)減薄的需求越來越低，對(duì)表面質(zhì)量的要求越來越高，拋光材料生產(chǎn)往往采用控制D100的大小來實(shí)現(xiàn)表面質(zhì)量的控制。

2.化學(xué)成分

稀土拋光材料化學(xué)成分是影響化學(xué)活性的重要因素。稀土拋光材料的粉體的化學(xué)成分主要包括稀土元素和非稀土元素。

稀土元素：鈰元素是稀土拋光材料中最重要的組成元素，研究表明拋光材料的加工速度隨鈰含量的提升為逐漸增加并逐漸趨向于平緩，當(dāng)含量超過80%后鈰含量的增加對(duì)加工速度無明顯影響。而鑭元素能夠與氟元素相結(jié)合生成氟氧化鑭鈰相，使氟穩(wěn)定的存在粉體中，在保證氟元素作用的同時(shí)，與氟化鑭（氟化鈰）相比，其具有更好的表面質(zhì)量。

非稀土元素：稀土拋光材料中非稀土元素主要為氟元素。氟元素最常見的摻雜元素，相關(guān)研究表明，F(xiàn)元素?fù)诫s能夠促進(jìn)拋光粉晶體的晶化，穩(wěn)定晶體顆粒尺寸，同時(shí)一定量的氟的加入，提高化學(xué)腐蝕作用，提升拋光速度。

3.物相結(jié)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)

拋光材料粉體中的氧化鈰晶粒的晶型和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)活性和物理磨削作用均有影響，進(jìn)而決定了粉體的加工速度和表面質(zhì)量。李學(xué)舜認(rèn)為最適合拋光的CeO₂為面心立方螢石結(jié)構(gòu)的氧化鈰晶體，同時(shí)微觀結(jié)構(gòu)呈葡萄狀拋光材料更加適于拋光。

資料來源：

趙延. 手機(jī)曲面玻璃用稀土拋光漿料配制及拋光性能研究[D]. 內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古科技大學(xué),2021.

王遠(yuǎn),李煥峰. 曲面手機(jī)玻璃的一種拋光工藝[J]. 玻璃,2017,44(4):40-43. DOI:10.3969/j.issn.1003-1987.2017.04.010.

粉體圈NANA 整理

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