[发明专利]一种蓝宝石强化方法

说明书

技术领域

本发明属于蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种针对蓝宝石产品的物理强化方法。

背景技术

蓝宝石镜片以其硬度高、抗划伤能力强和优良的光学性能被许多公司导入到手表镜片、手机屏幕领域，特别是蓝宝石手机面板逐渐从概念进入生产制造。但在蓝宝石手机镜片加工过程中，机械研磨，CNC外形加工等机械加工会造成蓝宝石镜片表面微观损伤，影响蓝宝石抗折弯强度。为提高蓝宝石手机面板强度，通常需要对面板进行强化处理，目前已有的强化方法为PECVD(化学真空镀膜)方法，在蓝宝石表面镀一层离子膜，但这种方法表面外观无法达到要求。并且专门针对蓝宝石镀膜强化的设备仅限于实验测试用，设备价格昂贵，维护费用高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对上述现有蓝宝石手机镜片等产品存在的抗折弯强度的缺陷，提供了一种方便实用的蓝宝石强化方法，主要用于精密抛光后的蓝宝石晶片，可以有效提高蓝宝石镜片抗折弯强度。

本发明采用如下技术方案实现：一种蓝宝石强化方法，包括如下步骤：

1)将蓝宝石镜片通过夹具放置在退火炉中，之后将退火炉内充满惰性气体；

2)对退火炉内的蓝宝石镜片进行阶梯式升温，先采用第一升温速比加热至第一温度，然后采用第二升温速比加热至第二温度；

3)对退火炉内的蓝宝石镜片在所述第二温度所在的区间内进行保温；

4)对退火炉内的蓝宝石镜片进行降温后开炉自然冷却。

进一步的，所述步骤1)中的夹具为横截面为矩形或正方形的长条形蓝宝石晶棒，其端面晶向为A向，将所述蓝宝石晶棒穿过若干蓝宝石镜片上的通孔进行悬挂装夹。

进一步的，所述晶棒在进行热处理前进行如下处理：将晶棒加工成型后进行抛光，然后放在空气退火炉内，以1500℃空烧3h，降温冷却。

进一步的，在步骤1)之前，先将蓝宝石镜片在去离子风机下进行去静电。

进一步的，在步骤1)中，将蓝宝石镜片通过晶棒悬挂放置在退火炉内后，首先将退火炉内抽真空，使炉内真空度达到1.0×10^-5Torr以上，然后再向退火炉内通入惰性气体至炉内压强达到1.0atm。

进一步的，步骤2)中所述的阶梯式升温的具体过程如下：首先将退火炉内逐步升温5h至1150℃～1250℃(第一温度)，升温速比220～240℃/Hr(第一升温速比)；然后再逐步升温4h，由1150～1250℃(第一温度)升温至1800～1825℃(第二温度)，升温速比小于或等于150℃/Hr(第二升温速比)。

进一步的，步骤3)中所述的保温的具体过程如下：将退火炉内的温度保持在1800～1825℃，并持续3h。

进一步的，步骤4)中所述的降温的具体过程如下：将退火炉内的温度在8h内以降温速比180～200℃/Hr从1800～1825℃降至室温。

进一步的，在步骤4)降温结束后，往退火炉内通惰性气体，至炉内压力达到1.0atm，保持30min后再开炉自然冷却。因为根据理想气体状态方程nRT＝PV。退火升温过程，温度T升高，气体体压力P会相应增大，为了维持设备内压力，在步骤2)中温度升高的过程中，应对退火炉内的压力进行监控，并根据设置的额定压力进行自动泄压，以维持压力P稳定，气体分子数n就会相应减小；因此在冷却过程中，温度T降低，压力P就相应变小了，在步骤4)中，为了打开冷却后的退火炉，必须充入惰性气体，维持内外压力平衡，才能打开设备。

在本发明中，所述惰性气体为氩气或氦气。

本发明采用的悬挂蓝宝石面板的晶棒端面晶向为A向，A向为蓝宝石最不易滑移的面，在1800℃高温下，可持续使用，不会发生蠕变弯曲。在退火时，增加氩气或氦气压强，能有效减少表面毛刺，提高产品表面质量。

蓝宝石强化原理在于，微观来看，抛光后蓝宝石表面存在许多微裂纹，蓝宝石内部存在加工后的机械应力，这两个因素会影响蓝宝石强度。热处理过程中，蓝宝石表面会形成很浅熔融态物质，冷却时表面发生重结晶，表面微裂纹得到消除，同时蓝宝石内部存在的机械应力得到释放。本发明处理过后的蓝宝石镜片能有效提高蓝宝石4PB强度测试60％；ROR强度测试能提高68.9％，同时操作简单、方便，生产成本低、过程易控，有利于实现大规模量产。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中的晶棒示意图。

图2为本发明中蓝宝石镜片悬挂吊装在晶棒上的示意图。