[發明專利]一種藍寶石強化方法

有效

• 申請號: 201410690838.8
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104451890A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 周群飛;饒橋兵;趙軍華
• 申請（專利權）人: 藍思科技（長沙）有限公司
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;C30B29/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明屬于藍寶石加工技術領域，具體涉及一種針對藍寶石產品的物理強化方法。

背景技術

藍寶石鏡片以其硬度高、抗劃傷能力強和優良的光學性能被許多公司導入到手表鏡片、手機屏幕領域，特別是藍寶石手機面板逐漸從概念進入生產制造。但在藍寶石手機鏡片加工過程中，機械研磨，CNC外形加工等機械加工會造成藍寶石鏡片表面微觀損傷，影響藍寶石抗折彎強度。為提高藍寶石手機面板強度，通常需要對面板進行強化處理，目前已有的強化方法為PECVD(化學真空鍍膜)方法，在藍寶石表面鍍一層離子膜，但這種方法表面外觀無法達到要求。并且專門針對藍寶石鍍膜強化的設備僅限于實驗測試用，設備價格昂貴，維護費用高。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對上述現有藍寶石手機鏡片等產品存在的抗折彎強度的缺陷，提供了一種方便實用的藍寶石強化方法，主要用于精密拋光后的藍寶石晶片，可以有效提高藍寶石鏡片抗折彎強度。

本發明采用如下技術方案實現：一種藍寶石強化方法，包括如下步驟：

1)將藍寶石鏡片通過夾具放置在退火爐中，之后將退火爐內充滿惰性氣體；

2)對退火爐內的藍寶石鏡片進行階梯式升溫，先采用第一升溫速比加熱至第一溫度，然后采用第二升溫速比加熱至第二溫度；

3)對退火爐內的藍寶石鏡片在所述第二溫度所在的區間內進行保溫；

4)對退火爐內的藍寶石鏡片進行降溫后開爐自然冷卻。

進一步的，所述步驟1)中的夾具為橫截面為矩形或正方形的長條形藍寶石晶棒，其端面晶向為A向，將所述藍寶石晶棒穿過若干藍寶石鏡片上的通孔進行懸掛裝夾。

進一步的，所述晶棒在進行熱處理前進行如下處理：將晶棒加工成型后進行拋光，然后放在空氣退火爐內，以1500℃空燒3h，降溫冷卻。

進一步的，在步驟1)之前，先將藍寶石鏡片在去離子風機下進行去靜電。

進一步的，在步驟1)中，將藍寶石鏡片通過晶棒懸掛放置在退火爐內后，首先將退火爐內抽真空，使爐內真空度達到1.0×10^-5Torr以上，然后再向退火爐內通入惰性氣體至爐內壓強達到1.0atm。

進一步的，步驟2)中所述的階梯式升溫的具體過程如下：首先將退火爐內逐步升溫5h至1150℃～1250℃(第一溫度)，升溫速比220～240℃/Hr(第一升溫速比)；然后再逐步升溫4h，由1150～1250℃(第一溫度)升溫至1800～1825℃(第二溫度)，升溫速比小于或等于150℃/Hr(第二升溫速比)。

進一步的，步驟3)中所述的保溫的具體過程如下：將退火爐內的溫度保持在1800～1825℃，并持續3h。

進一步的，步驟4)中所述的降溫的具體過程如下：將退火爐內的溫度在8h內以降溫速比180～200℃/Hr從1800～1825℃降至室溫。

進一步的，在步驟4)降溫結束后，往退火爐內通惰性氣體，至爐內壓力達到1.0atm，保持30min后再開爐自然冷卻。因為根據理想氣體狀態方程nRT＝PV。退火升溫過程，溫度T升高，氣體體壓力P會相應增大，為了維持設備內壓力，在步驟2)中溫度升高的過程中，應對退火爐內的壓力進行監控，并根據設置的額定壓力進行自動泄壓，以維持壓力P穩定，氣體分子數n就會相應減小；因此在冷卻過程中，溫度T降低，壓力P就相應變小了，在步驟4)中，為了打開冷卻后的退火爐，必須充入惰性氣體，維持內外壓力平衡，才能打開設備。

在本發明中，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。

本發明采用的懸掛藍寶石面板的晶棒端面晶向為A向，A向為藍寶石最不易滑移的面，在1800℃高溫下，可持續使用，不會發生蠕變彎曲。在退火時，增加氬氣或氦氣壓強，能有效減少表面毛刺，提高產品表面質量。

藍寶石強化原理在于，微觀來看，拋光后藍寶石表面存在許多微裂紋，藍寶石內部存在加工后的機械應力，這兩個因素會影響藍寶石強度。熱處理過程中，藍寶石表面會形成很淺熔融態物質，冷卻時表面發生重結晶，表面微裂紋得到消除，同時藍寶石內部存在的機械應力得到釋放。本發明處理過后的藍寶石鏡片能有效提高藍寶石4PB強度測試60％；ROR強度測試能提高68.9％，同時操作簡單、方便，生產成本低、過程易控，有利于實現大規模量產。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明中的晶棒示意圖。

圖2為本發明中藍寶石鏡片懸掛吊裝在晶棒上的示意圖。