蓝宝石玻璃生产过程,蓝宝石面板玻璃产生划痕解密!

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from 快乐小药师

为什么蓝宝石面板玻璃还是会刮伤? 很多人应该有这样的疑惑?国内品牌手机屏幕已有用蓝宝石玻璃,还要很多厂家要推出蓝宝石屏的。当然iPhone手机只有镜头是蓝宝石玻璃。而手表镜用蓝宝石玻璃的较多。那为什么如此硬度的蓝宝石玻璃,会产生划痕了,我们通过蓝宝石玻璃生产过程,你会有更多的了解!


只是,根据 Mohs scale(摩氏硬度)来说

「摩氏矿物硬度表」(Mohs scale of mineral hardnessfrom wiki

硬度矿物化学式绝对硬度图片
1滑石    TalcMg3Si4O10(OH)21

2石膏    GypsumCaSO4·2H2O2
3方解石    CalciteCaCO39
4萤石 FluoriteCaF221
5磷灰石    ApatiteCa5(PO4)3(OH,Cl,F)48
6正长石    FeldsparKAlSi3O872
7石英   QuartzSiO2100
8黄玉  TopazAl2SiO4(OH,F)2200
9刚玉 CorundumAl2O3400
10钻石 DiamondC1600


成分同为Al2O3的蓝宝石应该算是硬度9

但是实际上真的是这样吗?

偶然间我发现一个说明(数据源:世界腕表杂志):
钟表所使用的玻璃镜面材质大致分为压克力、一般矿石玻璃以及蓝宝石水晶玻璃等3种,各具备有优良特性。压克力镜面的质地较软,可塑性较高,唯较容易刮伤,但也可以藉由抛光轻易恢复;一般矿石玻璃镜面较为广泛,取得非常方便,在硬度部份则属于中等;蓝宝石水晶玻璃则属于较高级的玻璃镜面,大都采用以水晶粉研烧制成,由于硬度非常高,所以在防刮耐磨性非常优异,也因此受到许多高级钟表品牌的爱用。

许多蓝宝石水晶镜面会在双面镀上防眩功能的多层膜,以避免在受光后产生折射,例如百年灵特殊处理的双面多层膜蓝宝石水晶能将光源分散,尤其在太阳直射的高空中,充分发挥功能,使配戴者在烈日直射下依然能够清楚阅读,不受妨害。这种镀膜的镜片会造成抗反射的作用,反射光少了,自然透光就非常好,其透光率可达99%。如何辨别镜面上是否镀膜?最简单的辨别方式即是将镜面倾斜,薄膜干涉的效应会让它呈现彩色的分光(如同眼镜镜片一样)。


蓝宝石玻璃的生产过程

1、首先原料先会在1200℃的高温下分解出洁净的水晶成份。

2、经分解后一桶桶纯白无瑕的水晶原料。

3、经过2050℃继续烧制所需要的水晶条。

4、未经切割的整块条状水晶。

5、烧制后的水晶条须经过人工再一次筛选,经由筛选后的水晶条,每件都是洁净无瑕的。

6、经钻石切割水晶条后一片片待整理的水晶玻璃。

7、裁切后,会再用研磨器以低速开始加以研磨表面,这项工作必须进行4次以上,使其达到光亮透明的镜面效果。

8、最后再送至无尘室中再透过光学处理,以280℃的高温将镜面两侧镀上特殊光学介质。

所以所谓的sapphire crystal glass(蓝宝石水晶玻璃),其实还是石英,只是加强表面处理的石英,硬度指标了不起就是7-8,跟大猩猩的6.8-8相比之下其实差不多。
这就是你去买一些标榜是蓝宝石镜面的产品,但是发现其实还是会有刮痕的原因了。
也就是矿石的「蓝宝石」和合成的「蓝宝石镜面玻璃」其实是不一样的。
但是还是有结构相似的人工合成蓝宝石,也是α-Al2O3的成分,人工蓝宝石水晶玻璃的制造,是在非常高温的情形下使氧化铝(aluminum oxide)结晶化,在化学角度来看它与天然蓝宝石、红宝石相同。
所以在没有技术文件的情况下,我们只能说你可能买到的是硬度9的蓝宝石镜面,也有可能是硬度7-8的蓝宝石水晶镜面。


还要提醒各位一件事:
硬度的测量不是只有一种,还有Brinell scale、Knoop hardness test、Meyer hardness test,所以也不要把这个数字看得太死了。
莫氏硬度,是一种利用矿物的相对刻划硬度划分矿物硬度的标准,该标准是德国矿物学家腓特烈•摩斯(德语:Friedrich Mohs)提出的,所以他算是一个相对意义,并不是说钻石赢过石英就不会被石英刮出痕迹,还有很多其他因素会造成刮伤的。


最后补上一些常见物质的摩氏硬度:

摩氏硬度矿物或材料
0.2–0.3铯、铷
0.5–0.6锂、钠、钾
1滑石
1.5镓、锡、钡、铊、铅、锶、铟、石墨、皮肤
2石膏、六方氮化硼、钙、硒、硫、铋、碲、镉
2 - 3金、银、铝、锌、镁、镧、铈、黑玉(一种褐煤)、冰块、指甲
3方解石、铜、砷、锑、钍、牙本质
4萤石、铁、镍
4 - 4.5铂、钢
5磷灰石、钴、钯、锆、牙釉质、黑曜岩
5.5铍、钼、铪
6正长石、钛、锰、锗、铌、铑、铀
6 - 7玻璃、石英玻璃[1]、黄铁矿、硅、钌、铱、钽、蛋白石
7石英、锇、铼、钒
7.5 - 8钨、祖母绿、硬化钢、尖晶石
8黄玉、方晶锆石
8.5金绿宝石(chrysoberyl)、铬、氮化硅、碳化钽
9 - 9.5刚玉、碳化硅、碳化钨、碳化钛、碳化硼、斯石英
9.5–10硼、氮化硼、二硼化铼、二硼化钛
10钻石、黑钻石,金刚石
>10聚合钻石奈米棒