2025年玻璃表面改性加工工异常处理考核试卷及答案

2025年玻璃表面改性加工工异常处理考核试卷及答案一、填空题（每空2分，共30分）1.玻璃表面改性加工中，若采用等离子体处理工艺时出现局部放电不均，常见原因为（电极间距偏差）或（气体流量波动）。2.溶胶-凝胶法涂覆后涂层出现“橘皮纹”缺陷，可能是由于溶胶（粘度过高）或涂覆时（环境湿度超标）导致。3.磁控溅射镀膜过程中，膜层颜色偏差超过±ΔE1.5的临界值，需优先检查（靶材成分均匀性）和（溅射功率稳定性）。4.化学气相沉积（CVD）工艺中，玻璃表面出现针孔状缺陷，可能是基材预处理阶段（除油不彻底）或反应气体中（含水分杂质）引起。5.紫外线（UV）固化涂层出现边缘开裂，主要原因是（边缘区域光强不足）或（涂层厚度局部过厚）。6.离子注入改性后，玻璃表面硬度未达目标值（≥7H），需排查（注入离子能量）和（注入剂量）参数设置。7.热喷涂改性时，涂层与基材结合力＜5MPa，可能因基材表面（粗糙度不足）或（喷涂温度过低）导致。二、单项选择题（每题3分，共30分）1.某批次玻璃经激光改性后，表面出现规则性条纹，最可能的原因是（）。A.激光能量密度不均B.基材清洁残留C.环境温度波动D.冷却速度过快答案：A2.采用氢氟酸蚀刻改性时，玻璃边缘蚀刻深度明显大于中间区域，应优先调整（）。A.蚀刻液浓度B.浸泡时间C.玻璃放置角度D.蚀刻液循环速率答案：C3.真空蒸镀过程中，膜层出现“白雾”现象，经检测膜厚均匀，最可能的原因是（）。A.蒸镀源材料纯度不足B.真空度未达1×10⁻³PaC.基材温度过高D.蒸镀速率过快答案：B4.涂层固化后划格试验（百格法）出现＞30%脱落，排除基材清洁问题，应重点检查（）。A.涂层厚度B.固化温度-时间曲线C.涂层颜色D.环境粉尘浓度答案：B5.等离子体处理后接触角测试显示＞90°（目标≤60°），可能的原因是（）。A.处理时间过长B.气体种类错误（误用氮气替代氧气）C.电极与玻璃间距过小D.基材含硅量过高答案：B6.磁控溅射过程中，靶材异常放电（弧光）频繁，首先应检查（）。A.靶材冷却水温B.溅射气体纯度C.靶材与基材距离D.电源输出稳定性答案：A7.化学镀银改性后，玻璃表面出现局部无镀层，最可能的诱因是（）。A.镀液pH值偏高B.敏化-活化步骤遗漏C.镀液温度过低D.玻璃厚度不均答案：B8.热扩散法改性（如钾离子交换增强）后，玻璃表面压应力＜600MPa，需优先确认（）。A.扩散温度是否达到500-550℃B.扩散时间是否≥8hC.熔盐中钠离子浓度D.玻璃冷却速率答案：A9.UV固化涂层耐摩擦性差（RCA测试＜50次），可能的原因是（）。A.光引发剂添加量不足B.涂层厚度过薄（＜5μm）C.固化后陈化时间过短（＜24h）D.以上均可能答案：D10.离子束辅助沉积（IBAD）中，膜层内应力过大导致玻璃翘曲，应调整（）。A.离子束能量B.沉积速率C.基材预热温度D.以上均需调整答案：D三、判断题（每题2分，共20分）1.玻璃表面改性前，使用酒精擦拭即可替代超声清洗（×）2.等离子体处理时，提高功率可完全弥补处理时间不足的问题（×）3.磁控溅射靶材中毒（氧化）会导致沉积速率下降（√）4.溶胶-凝胶涂层干燥时，环境湿度越高越有利于成膜（×）5.化学气相沉积中，反应气体流量越大，膜层生长越快（×）6.热喷涂改性时，基材温度越高，涂层结合力越好（×）7.UV固化灯功率衰减20%时，可通过延长照射时间补偿（√）8.离子注入改性后，无需检测表面形貌即可判定合格（×）9.氢氟酸蚀刻时，添加缓蚀剂可减少对玻璃厚度的整体损耗（√）10.真空蒸镀过程中，突然破真空会导致膜层氧化变色（√）四、简答题（每题8分，共40分）1.简述玻璃表面涂层附着力不足的常见原因及快速排查步骤。答案：常见原因：①基材预处理不彻底（油污、灰尘残留）；②涂层与基材表面能不匹配（如极性差异大）；③固化条件未达标（温度/时间不足、UV光强不够）；④涂层厚度过薄或过厚（应力集中）；⑤环境因素（高湿度导致涂层吸潮）。排查步骤：①检查预处理记录（如超声清洗时间、等离子处理功率）；②测试基材表面水接触角（目标≤30°）；③核查固化参数（如烘箱温度曲线、UV灯能量计读数）；④测量涂层厚度（用膜厚仪）；⑤观察环境温湿度（需控制在25±2℃，湿度≤50%）。2.磁控溅射镀膜时，膜层出现“颗粒状”缺陷，可能的原因有哪些？如何处理？答案：可能原因：①靶材表面存在杂质或氧化皮（溅射时脱落）；②真空室内壁有残留污染物（如前批次膜层碎屑）；③溅射气体（氩气）纯度不足（含水分或氧气）；④基材传输过程中接触污染物（如手套油污）。处理措施：①停机清理靶材表面（用细砂纸打磨后酒精擦拭）；②彻底清洁真空室（用丙酮超声清洗内壁部件）；③更换高纯氩气（纯度≥99.999%）；④检查基材上料环节（改用无粉丁腈手套，增加离子轰击预处理）。3.等离子体处理后，玻璃表面亲水性时效性差（24小时后接触角回升＞50°），分析原因并提出改进方案。答案：原因：①等离子体处理能量不足（功率低或时间短），仅形成浅层极性基团；②处理后暴露于高湿度环境（极性基团与水结合失效）；③基材表面存在易迁移的低分子物质（如未完全去除的脱模剂）。改进方案：①提高处理功率（如从500W升至800W）或延长时间（从30s增至60s）；②处理后2小时内完成后续涂覆，且存储环境湿度≤40%；③增加预处理步骤（如80℃烘烤30min，促进低分子物质挥发）。4.热固化涂层出现“缩孔”缺陷，列举3种可能原因及对应的解决方法。答案：①涂层中混入硅油类污染物（如设备润滑脂泄漏）：排查设备润滑点，更换无硅润滑脂，清洁涂覆头；②基材表面张力不均（局部有疏水区）：加强预处理（如增加电晕处理），测试表面张力达40mN/m以上；③涂层粘度偏低（稀释剂添加过多）：调整配方（减少稀释剂用量），控制粘度在20-30s（涂-4杯）。5.化学气相沉积（CVD）过程中，玻璃表面膜层生长速率显著低于工艺要求，可能的影响因素有哪些？答案：①反应气体流量不足（流量计故障或管路堵塞）；②沉积温度低于工艺窗口（加热炉温控偏差）；③气体混合比例错误（如前驱体与载气比例失调）；④真空度不足（漏气导致反应气体分压降低）；⑤基材表面催化活性下降（长期使用后需清洁或更换托盘）。五、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某企业采用磁控溅射工艺生产手机盖板防指纹膜（AF膜），近期连续3批次出现膜层耐摩擦性差（RCA测试＜100次，目标≥300次），且膜厚检测显示10-12nm（工艺要求12-15nm）。问题：分析可能的原因，并提出整改措施。答案：可能原因：（1）膜厚不足：①溅射功率偏低（离子轰击靶材效率低）；②沉积时间过短（传输线速度过快）；③靶材老化（溅射速率下降）。（2）膜层结构疏松：①真空度未达标（残留氧气/水导致膜层含缺陷）；②氩气流量过大（离子能量被稀释，膜层致密度低）；③基材温度偏低（原子迁移能力差，无法形成紧密结构）。整改措施：①校准溅射功率（从3kW升至3.5kW），延长沉积时间（传输线速度从5m/min降至4m/min）；②检查真空系统（更换老化密封圈，确保本底真空＜5×10⁻⁴Pa）；③调整氩气流量（从100sccm降至80sccm），提高基材加热温度（从80℃升至120℃）；④更换靶材（累计使用时间＞200小时需更换），生产前做膜厚-时间校准曲线。案例2：某批次汽车玻璃经等离子体改性后，进行油墨印刷时出现局部不上墨，显微镜观察改性区域有“花斑”状痕迹，其他批次无此问题。问题：推测异常原因，设计验证实验并给出处理方案。答案：推测原因：①等离子体处理时电极局部污染（如前批次玻璃碎片残留），导致放电不均；②气体管路局部堵塞（如过滤棉未及时更换），造成气体流量分布异常；③玻璃表面存在隐形污染物（如前工序未检测到的指纹油），等离子体无法完全去除。验证实验：（1）电极检查：停机后观察电极表面，用胶带粘取检测是否有颗粒残留；（2）气体流量测试：用