鋁硅酸鹽超薄電子玻璃

姜宏

（1. 海南大學(xué) 海口 570228；2. 特種玻璃國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 海口 571924）

1 鋁硅酸鹽超薄電子玻璃的定義及其特性

鋁硅酸鹽超薄電子玻璃是指以鋁硅酸鹽玻璃成分體系為基礎(chǔ)，厚度1.3 mm以下的平板玻璃，具有高強(qiáng)、耐磨、透明、平整等優(yōu)異的性能，是目前國(guó)內(nèi)外平板顯示器蓋板玻璃的主要材料，也可用于其他電子領(lǐng)域。

目前市場(chǎng)在用的鋁硅酸鹽超薄電子玻璃主要有三種類(lèi)型，即高鋁硅酸鹽玻璃、鋰鋁硅酸鹽玻璃、鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃，鋁硅酸鹽系列玻璃憑借其良好的綜合性能和突出的化學(xué)強(qiáng)化特性，在顯示蓋板保護(hù)玻璃中獲得廣泛應(yīng)用。

鋁硅酸鹽玻璃是以堿金屬氧化物R2O（Li2O、Na2O、K2O）、Al2O3、 SiO2三者為主要成分，典型代表為Na2O-Al2O3- SiO2系統(tǒng)玻璃，玻璃的性能和化學(xué)強(qiáng)化特性與玻璃化學(xué)組成密切相關(guān)。根據(jù)Al2O3含量的不同，也可細(xì)分為中鋁、高鋁、超高鋁，玻璃中Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到24%以上。受R2O含量影響，Al2O3在玻璃中的結(jié)構(gòu)單元有［AlO4］和［AlO6］兩種結(jié)構(gòu)存在形式，當(dāng)R2O /Al2O3（ mol）≥1時(shí)，Al2O3主 要以［AlO4］存在，R2O /Al2O3（ mol）＜1 時(shí)，Al2O3以 ［AlO4］和［AlO6］共存。Al2O3提高玻璃結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)的完整性，顯著改善耐壓、抗沖擊和抗彎折性能，由于A12O3可 以有效銜接［SiO4］與網(wǎng)絡(luò)外體，其結(jié)構(gòu)單元［AlO4］體積相對(duì)［SiO4］大，可創(chuàng)造更大結(jié)構(gòu)空隙，有利于提高離子交換速度。高鋁玻璃隨著鋁含量的升高，化學(xué)強(qiáng)化后玻璃的強(qiáng)度也不斷提高，但Al2O3熔點(diǎn)高達(dá)2045 ℃，使玻璃黏度增加，也會(huì)導(dǎo)致玻璃熔化溫度提高，加大了制備的難度。此外，由于高鋁玻璃化學(xué)強(qiáng)化離子交換層深度一般小于50 mm，裂紋壓制層淺，抗沖擊性不穩(wěn)定，安全性存在一定問(wèn)題。因此，高鋁硅酸鹽玻璃的發(fā)展受鋁含量及應(yīng)力層深度的限制。

近年來(lái)，在手機(jī)蓋板玻璃等領(lǐng)域，為解決高鋁玻璃遇到的困境，用鋰鋁硅玻璃替代高鋁硅玻璃體系玻璃，發(fā)展了兩步離子交換法。高鋁硅玻璃主要堿金屬成分是鈉，化學(xué)強(qiáng)化主要鉀-鈉離子交換；而鋰鋁硅玻璃的堿金屬成分為鋰和鈉，鋰、鈉共同存在，可為二次離子交換創(chuàng)造條件，鋰鋁硅玻璃一般依次進(jìn)行鈉-鋰離子交換和鉀-鈉離子交換。雖然鈉-鋰離子的小體積差導(dǎo)致其產(chǎn)生應(yīng)力不高，但交換速率高、交換程度大，后續(xù)進(jìn)行的鉀-鈉交換亦可獲得和鋁硅玻璃一樣的高CS值。如此可獲得具有高表面壓應(yīng)力和厚壓應(yīng)力深度的復(fù)合壓應(yīng)力層，使得玻璃具有更好的力學(xué)性能，玻璃自爆的安全性也大大提高，主要用于高端顯示器產(chǎn)品。但是Li2O的引入使得玻璃生產(chǎn)時(shí)析晶傾向嚴(yán)重，控制玻璃析晶是此種玻璃生產(chǎn)面臨的重大問(wèn)題；另外，Li2O對(duì)耐火材料侵蝕的加劇也是突出問(wèn)題。在手機(jī)蓋板玻璃最主要的抗跌落高度指標(biāo)上，鋰鋁硅玻璃比高鋁硅玻璃提高了2倍以上，從0.6 m增高到1.2 m以上（196 g負(fù)載，2.5D玻璃，50 mm×50 mm×0.7 mm）。經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化改進(jìn)，包括玻璃本體與后續(xù)化學(xué)強(qiáng)化的改進(jìn)，鋰鋁硅手機(jī)蓋板抗跌落高度已經(jīng)達(dá)到1.6 m以上，成為高端手機(jī)蓋板的主流材料。

2 透明微晶玻璃在電子玻璃中的興起

盡管如此，人們還是在研發(fā)更好力學(xué)性能的新一代玻璃，將鋰鋁硅微晶玻璃作為新的研究對(duì)象代替鋰鋁硅玻璃。

微晶玻璃力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)來(lái)源于其遭遇外力破壞時(shí)呈現(xiàn)的三重阻力效應(yīng)：玻璃本征強(qiáng)度＋晶格阻擋＋化學(xué)增強(qiáng)。

①玻璃本征強(qiáng)度：晶體本身具有更高強(qiáng)度，析晶后玻璃力學(xué)性能提升；

②晶格阻擋：晶體具有阻礙裂紋擴(kuò)展的作用，使微晶玻璃不易發(fā)生破裂；

③化學(xué)增強(qiáng)：微晶玻璃也可通過(guò)化學(xué)強(qiáng)化提高本體強(qiáng)度和韌性。

微晶玻璃具有更好的裂紋壓制層，阻止裂紋擴(kuò)展。高鋁硅玻璃單側(cè)的“裂紋壓制層”僅為玻璃厚度的5%左右，而微晶玻璃單側(cè)的“裂紋壓制層”高達(dá)玻璃厚度的25%左右。圖1為晶體阻礙裂紋擴(kuò)展的示意圖，也顯示了晶體對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻礙。

圖1 晶體阻礙裂紋擴(kuò)展的示意圖

鋰鋁硅酸鹽體系微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)低、透明度高、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異。鋰鋁硅微晶玻璃成分及熱處理工藝不同，主要析晶相及晶體形態(tài)不同，析出的主要晶體有b-石英固溶體、b-鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、二硅酸鋰等，晶相總結(jié)晶度從百分之幾到百分之九十以上。析出的晶相、晶體尺寸和粒度、晶相總結(jié)晶度及各相的體積分?jǐn)?shù)、微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定了玻璃的性能。鋰鋁硅微晶玻璃體系成分可變范圍較大，得到的主晶相及結(jié)晶度等指標(biāo)有很大不同。

最近推出的旗艦機(jī)其手機(jī)蓋板玻璃都是采用了主晶相為二硅酸鋰和透鋰長(zhǎng)石的微晶玻璃。這款微晶玻璃的特點(diǎn)是高鋰低鋁、高結(jié)晶度（達(dá)90%），成分范圍見(jiàn)表1。鋰鋁硅微晶玻璃的性能比鋰鋁硅二步強(qiáng)化的玻璃又有了極大的提升，抗跌落高度指標(biāo)上，鋰鋁硅微晶玻璃比鋰鋁硅玻璃提高了近2倍，從1.2 m增高到2.0 m以上（196 g負(fù)載，2.5D玻璃，50 mm×50 mm×0.7 mm）。

表1 微晶玻璃組成

3 高鋁硅酸鹽及鋰鋁硅酸鹽玻璃生產(chǎn)工藝

浮法和溢流法是生產(chǎn)高鋁和鋰鋁硅酸鹽超薄電子玻璃主流的工藝方法。溢流下拉法不依靠介質(zhì)通過(guò)垂直下拉成形，其優(yōu)點(diǎn)在于玻璃兩側(cè)應(yīng)力分布均勻，產(chǎn)品平坦度更好。但是存在較高的技術(shù)壁壘，投資強(qiáng)度大且產(chǎn)能較低。浮法成形由于玻璃在錫槽成形過(guò)程中玻璃面與錫面及保護(hù)氣體面張力差異導(dǎo)致大尺寸產(chǎn)品翹曲度大，優(yōu)勢(shì)在于成形產(chǎn)能大、成本低，浮法單線(xiàn)產(chǎn)能可以做到30～150 t/d，而溢流法單線(xiàn)產(chǎn)能20 t/d左右?？傮w上兩種工藝的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 蓋板玻璃基板制備工藝對(duì)比

對(duì)于生產(chǎn)高鋁硅酸鹽玻璃而言，溢流法有鉑金通道，可以實(shí)現(xiàn)高溫澄清；溢流成形黏度與浮法成形黏度接近，但是溢流磚成形磚是采用高鋯磚包覆鉑金，可以承受較高的溫度，受高溫制約小，所以溢流法更適用于高氧化鋁含量的高黏度玻璃所需的高溫熔化、成形生產(chǎn)。而浮法工藝受Al2O3含量的制約較大，即便采用全氧燃燒＋電助熔熔化工藝，如果在成形過(guò)程中流道溫度超過(guò)1350 ℃，對(duì)應(yīng)唇磚下沿的溫度將超過(guò)1300 ℃，首對(duì)拉邊機(jī)處的溫度將超過(guò)1200 ℃，流量閘板、唇磚、錫槽高溫區(qū)等部位材料的選擇就會(huì)受到很大限制，錫槽出口溫度也會(huì)達(dá)到700 ℃甚至更高，對(duì)過(guò)渡輥臺(tái)、退火窯高溫區(qū)部位材料的選擇就會(huì)受到很大限制。采用鉑金通道生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能會(huì)受到限制，投資也會(huì)大幅度增加，浮法玻璃的規(guī)模、效率、成本等優(yōu)勢(shì)會(huì)大大抵消。用浮法工藝生產(chǎn)高鋁玻璃一般不用鉑金通道，玻璃中Al2O3含量一般不超過(guò)18%，通常Al2O3含量在15%以下。

對(duì)于生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽玻璃，因?yàn)榧尤肓穗x子半徑非常小的Li＋使得玻璃黏度大大降低，熔化、成形溫度也大大降低，對(duì)于浮法工藝而言，Al2O3含量的制約就會(huì)大大減少。但是隨著Li2O含量的提高，玻璃析晶能力增強(qiáng)，由于浮法成形的特點(diǎn)，在錫槽八字磚、背襯磚處存有滯留的玻璃液，容易產(chǎn)生析晶，就要使得這些部位的溫度高于玻璃析晶上限50 ℃以上，析晶是浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅玻璃在生產(chǎn)過(guò)程中需要控制的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)成形及錫槽特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)整成形工藝參數(shù)，可有效改善甚至解決該類(lèi)問(wèn)題。

在國(guó)外，康寧、電氣硝子等采用溢流法，旭硝子、肖特等采用浮法生產(chǎn)高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃。在國(guó)內(nèi)，彩虹等采用溢流法成功生產(chǎn)了高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃，值得肯定的是，我國(guó)通過(guò)對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)現(xiàn)了浮法工藝的優(yōu)化和裝備的升級(jí)。旗濱、旭虹、南玻、鑫景等均采用浮法工藝成功生產(chǎn)了浮法高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃，產(chǎn)品性能達(dá)到電子玻璃要求的同時(shí)，產(chǎn)品成本大大降低。以旗濱集團(tuán)為例，在醴陵旗濱電子玻璃有限公司第一條高性能電子玻璃生產(chǎn)線(xiàn)成功運(yùn)行生產(chǎn)3年后，為更好覆蓋高鋁超薄電子玻璃全系列產(chǎn)品，滿(mǎn)足市場(chǎng)進(jìn)一步需求，該公司第二條生產(chǎn)線(xiàn)于2022年7月點(diǎn)火投產(chǎn)，兩條浮法生產(chǎn)線(xiàn)將覆蓋高鋁、鋰鋁硅玻璃的生產(chǎn)。據(jù)悉，旗濱集團(tuán)也會(huì)在鋁硅酸鹽電子玻璃領(lǐng)域持續(xù)加大研發(fā)投入，深度布局電子玻璃新材料、新工藝升級(jí)研發(fā)，聚焦電子顯示蓋板玻璃抗摔、抗劃的目標(biāo)，不斷推出新產(chǎn)品。

4 微晶玻璃

目前鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃有兩種生產(chǎn)工藝，一是采用光學(xué)玻璃的生產(chǎn)方法：熔化＋澆筑＋切片＋研磨＋拋光；二是采用壓延或者流孔下拉＋壓延組合方法。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外也在研究采用浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃。

4.1 澆筑法與壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的工藝對(duì)比

光學(xué)玻璃通常采用澆筑法生產(chǎn)，小批量也可采用不連續(xù)熔化澆筑，每一爐最大可到幾噸，最小可到幾克；有一定產(chǎn)量規(guī)模的一般采用連續(xù)熔化澆筑，日熔化量最小數(shù)百公斤，最大一般不超過(guò)20噸。在繼承和借鑒光學(xué)玻璃工藝基礎(chǔ)上，鋰鋁硅微晶超薄電子玻璃也可使用間歇或連續(xù)熔化澆筑法生產(chǎn)，日熔化量一般不超過(guò)3噸，其生產(chǎn)流程為：

配料→熔化→玻璃磚成形→熱處理→整形→切片→減薄→拋光→CNC→包裝出貨

玻璃熔化后澆筑成厚度約30 mm的玻璃磚，再經(jīng)過(guò)晶化處理得到微晶玻璃磚，在整形后用線(xiàn)切割工藝將玻璃磚切割成玻璃片，再將玻璃片研磨拋光得到滿(mǎn)足厚度和表面質(zhì)量要求的玻璃片，最后經(jīng)過(guò)CNC加工后就可以包裝出貨。

澆筑法生產(chǎn)微晶玻璃的優(yōu)勢(shì)：①熔化爐小，可靈活調(diào)整玻璃品種；②采用光學(xué)玻璃工藝生產(chǎn)，玻璃質(zhì)量高；③成型過(guò)程中幾乎無(wú)涼玻璃滯留，不易析晶。

澆筑法生產(chǎn)微晶玻璃的劣勢(shì)：①生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)能低，且光學(xué)玻璃級(jí)別的玻璃熔制澆筑對(duì)坩堝、熔制工藝、澆筑經(jīng)驗(yàn)要求較高，需要一定程度的經(jīng)驗(yàn)積累；②玻璃要先制成厚的玻璃磚再退火、晶化，能耗高，效率低；③要將厚的玻璃磚切割成薄片，還要進(jìn)行研磨、拋光，物料損耗大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本大幅度提高。

壓延法是一個(gè)很成熟、傳統(tǒng)的平板玻璃生產(chǎn)方法，通過(guò)壓延輥快速成形的特性可有效避免玻璃的析晶，生產(chǎn)電子微晶玻璃成形退火方式與傳統(tǒng)壓延工藝相同，增加了晶化熱處理以及后加工環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)流程為：

配料→熔化→壓延成片→熱處理→減薄→拋光→CNC→包裝出貨

玻璃熔化后送入壓延機(jī)壓成薄片，經(jīng)過(guò)晶化處理得到微晶玻璃薄片，再將玻璃片研磨拋光得到滿(mǎn)足厚度和表面質(zhì)量要求的玻璃片，最后經(jīng)過(guò)CNC加工后就可以包裝出貨。

壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的優(yōu)勢(shì)：①直接壓成玻璃薄片，在后續(xù)加工中省去了整形、切割工序，生產(chǎn)效率大大提升，生產(chǎn)成本大大降低；②壓延成形對(duì)不同微晶玻璃品種的適應(yīng)性廣，玻璃在經(jīng)過(guò)壓延輥時(shí)玻璃被快速冷卻，可以阻止玻璃析晶；③日熔化量可大于熔鑄法。

壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的劣勢(shì)：①經(jīng)過(guò)壓延后玻璃表面粗糙，仍然要經(jīng)過(guò)研磨、拋光才能達(dá)到電子玻璃對(duì)表面質(zhì)量要求；②傳統(tǒng)常規(guī)的玻璃壓延成形一步達(dá)到超薄玻璃的厚度及厚薄差有一定難度；③進(jìn)入壓延機(jī)前玻璃在供料口邊部或底部容易形成滯留低溫區(qū)玻璃，容易析晶。

國(guó)外用澆筑法生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃的企業(yè)有日本小原等；用壓延法生產(chǎn)的廠家有美國(guó)康寧等。流孔下拉玻璃成形黏度在102Pa·s左右，而壓延成形玻璃黏度在103Pa·s左右，成形溫度差別在100 ℃以上，這兩種工藝從成形黏度方面來(lái)說(shuō)，可以組合對(duì)玻璃進(jìn)行拉薄。

國(guó)內(nèi)澆筑法用于超薄電子微晶玻璃生產(chǎn)并在手機(jī)產(chǎn)品商業(yè)化應(yīng)用的是光明光電的“飛鳥(niǎo)”、鑫景“昆侖”。采用澆筑法研發(fā)和其他工藝路線(xiàn)試制超薄電子微晶玻璃產(chǎn)品的單位很多，近期有很多微晶電子玻璃研制的報(bào)道，產(chǎn)品性能也有很大不同。

國(guó)內(nèi)用壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的廠家較多，主要是不透明的建筑微晶，多利用尾礦來(lái)制做。電磁爐面板微晶玻璃也是壓延法生產(chǎn)的，一般厚度為3～5 mm，產(chǎn)品可以做成透明和不透明，白色不透明的微晶玻璃主晶相是b-鋰輝石，透明和黑色半透明的主晶相是b-鋰霞石。德國(guó)某公司推出了一款低膨脹透明微晶玻璃，玻璃厚度在3 mm以上，可用于航空及防火玻璃，據(jù)了解也是采用壓延法生產(chǎn)的，玻璃的析晶上限為1350 ℃左右，析晶下限為800℃左右；主晶相是b-石英和b-鋰輝石的共熔體：LixA lxS i（1-x）O2。但國(guó)內(nèi)用壓延法生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃仍在研發(fā)和試制中，目前還未見(jiàn)實(shí)現(xiàn)最終的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)報(bào)道。

由于微晶玻璃表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，手機(jī)前后蓋板采用微晶玻璃是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，但是微晶玻璃產(chǎn)能及價(jià)格是制約其快速推廣的原因。隨著微晶玻璃產(chǎn)能提升及工藝改進(jìn)（如實(shí)現(xiàn)壓延法生產(chǎn)），其價(jià)格將會(huì)有大幅度降低，使用量將會(huì)有大的提升。

針對(duì)澆筑法和壓延法必須對(duì)微晶玻璃進(jìn)行后續(xù)研磨、拋光等問(wèn)題，人們希望能用浮法工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)微晶玻璃的生產(chǎn)，如果能夠采用浮法工藝生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃，將會(huì)是一個(gè)革命性的改變。

4.2 浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃的技術(shù)分析

4.2.1 鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃工藝進(jìn)展

國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有少量關(guān)于浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽玻璃的專(zhuān)利報(bào)道。專(zhuān)利US2005／0250639Al提到LAS浮法平板玻璃的生產(chǎn)專(zhuān)利，并給出了玻璃主要成分：Li2O 2.5%～2.6%；A12O315.30%；SiO255%～75%； TiO2＋ZrO22%。專(zhuān)利CN108863051B提出5G通信移動(dòng)終端的微晶玻璃浮法制備工藝，給出了玻璃原料配比：石英砂45～75份、氧化鋁10～25份、碳酸鈉14.5～39.6份、硝酸鉀2.3～9.2份、碳酸鋰0～12.5份、氧化鎂0～20份、氧化鈦0～8份、氧化錯(cuò)0～20份、氧化鋅0～10份、磷酸二氫銨0～9份、氧化銻0～3份、氧化銪0～3份、氧化鐵0～5份。

2008年9月28日，在中國(guó)，晶牛集團(tuán)宣告世界首條浮法透明微晶玻璃生產(chǎn)線(xiàn)在河北邢臺(tái)問(wèn)世，晶牛集團(tuán)將微晶玻璃的生產(chǎn)工藝特性和浮法成形的工藝特性結(jié)合，把壓延微晶的技術(shù)與浮法工藝的技術(shù)進(jìn)行嫁接，晶牛集團(tuán)生產(chǎn)的浮法微晶玻璃也屬于LAS體系，主晶相為透鋰長(zhǎng)石；生產(chǎn)玻璃厚度達(dá)2 mm，產(chǎn)品用于防火等方面。

近年沙河玻璃研究院技術(shù)支持建設(shè)過(guò)50 t/d微晶玻璃浮法生產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)行了建筑裝飾微晶玻璃的生產(chǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了一步法玻璃晶化。該微晶玻璃退火窯增加了升溫段，玻璃從錫槽進(jìn)入退火窯后，先在一定溫度下進(jìn)行核化，再升高溫度在高于核化的溫度下晶化，然后再逐步降溫退火。一步法微晶退火窯承擔(dān)了玻璃的熱處理功能，晶化溫度要比退火溫度高出許多，長(zhǎng)度達(dá)到300 m以上，是一般浮法退火窯的數(shù)倍。該生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的微晶玻璃體系為鈣鎂鋁硅體系，成分范圍見(jiàn)表3。產(chǎn)品主晶相屬尖晶石，不屬于LAS體系，生產(chǎn)的玻璃厚度最薄到了4 mm，玻璃在錫槽中料性短，硬化速度塊，拉薄比較困難。

表3 浮法微晶玻璃組成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

4.2.2 超薄電子微晶玻璃的浮法工藝要求

超薄電子鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃產(chǎn)品要滿(mǎn)足透明、厚度達(dá)到超薄、表觀缺陷達(dá)到質(zhì)量要求、理化性能達(dá)到產(chǎn)品要求等條件。用浮法工藝生產(chǎn)這種玻璃必須面臨微晶玻璃透光性、析晶性能等很多問(wèn)題，最核心的問(wèn)題是在玻璃成形過(guò)程中的析晶問(wèn)題。

透明微晶玻璃的力學(xué)和光學(xué)、外觀特性主要由微晶玻璃的晶相種類(lèi)、微觀結(jié)構(gòu)和各種缺陷決定，其中晶相種類(lèi)和晶粒大小是必須控制的關(guān)鍵參數(shù)，而其又會(huì)受到成分波動(dòng)、熔體熱歷史、后期熱處理等多種因素的影響。

對(duì)于浮法玻璃生產(chǎn)，各個(gè)工藝點(diǎn)的黏度點(diǎn)是相對(duì)不變的，玻璃成分不同，玻璃的溫度-黏度曲線(xiàn)不同，玻璃在各處的溫度會(huì)有很大差別，但是在各處的黏度值是相同的，即在固定成分和溫黏特性下，浮法玻璃生產(chǎn)的工藝溫度范圍也是基本確定的。浮法生產(chǎn)幾處關(guān)鍵的工藝黏度點(diǎn)見(jiàn)表4。

表4 各特征玻璃黏度點(diǎn)

因此，分析匹配浮法工藝各環(huán)節(jié)與透明微晶玻璃熔化、析晶特性的相互影響，是判斷浮法生產(chǎn)工藝可行性的重要前提。

4.2.3 浮法工藝生產(chǎn)微晶玻璃各工藝環(huán)節(jié)適用性分析

（1）熔化澄清

微晶玻璃在熔化澄清階段的溫度會(huì)遠(yuǎn)高于其析晶上限溫度，不存在析晶的問(wèn)題，主要面臨的問(wèn)題一是需要的熔化溫度可能很高，需要全氧＋電助熔才能保證熔化；二是Li2O含量可能很高，對(duì)耐火材料侵蝕性強(qiáng)，需要配置優(yōu)質(zhì)耐火材料；三是為保證澄清可能需要復(fù)合澄清劑，也可能需要鉑金高溫澄清系統(tǒng)。只要能根據(jù)生產(chǎn)的微晶玻璃成分特性設(shè)計(jì)好熔窯系統(tǒng)就可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

（2）冷卻成形

微晶玻璃在冷卻成形階段存在最大問(wèn)題就是析晶，這也是微晶玻璃能否采用浮法工藝生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。浮法工藝生產(chǎn)玻璃液必須經(jīng)過(guò)流量閘板、唇磚進(jìn)入錫槽，進(jìn)入錫槽的玻璃液要經(jīng)過(guò)八字磚才能脫離與耐火材料的接觸，完全漂浮在錫液上，不存在滯留的“死玻璃”，離開(kāi)八字磚時(shí)玻璃的黏度log h約為3.7。因此，要保證微晶玻璃在離開(kāi)八字磚前不產(chǎn)生析晶，玻璃的析晶上限溫度要比此處溫度低30 ℃。所以，微晶玻璃的析晶上限溫度要在低于其自身黏度log h＝3.7對(duì)應(yīng)的溫度30 ℃以下，在開(kāi)展浮法工藝設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)玻璃體系進(jìn)行詳細(xì)的熱工參數(shù)測(cè)試。

玻璃離開(kāi)八字磚后盡管不與耐火材料接觸，但是玻璃后續(xù)將經(jīng)過(guò)攤平拋光、拉邊機(jī)逐級(jí)拉薄，厚度逐步減薄，移動(dòng)速度逐步加快，溫度逐步降低，在某一處的溫度將進(jìn)入玻璃析晶上限溫度以?xún)?nèi)，如果此時(shí)的玻璃降溫速度小于玻璃的析晶速度，玻璃將會(huì)在成形過(guò)程中產(chǎn)生析晶。所以，微晶玻璃的析晶速度要低于其在錫槽內(nèi)的降溫速度。

另外，玻璃在流量閘板處的溫度以及成形溫度也不能太高。如果流量閘板處溫度高于1350 ℃，流道、唇磚材質(zhì)就不能使用電熔氧化鋁，閘板也不能使用石英陶瓷；成形溫度太高，錫槽電加熱原件也不能使用硅碳棒，錫槽耐火材料也會(huì)很大不同，錫槽溫度的提高也會(huì)使得錫的揮發(fā)大量增加，產(chǎn)生更多的玻璃缺陷。所以，微晶玻璃成分設(shè)計(jì)要使其自身對(duì)應(yīng)浮法成形黏度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度不能太高。

（3）晶化退火

微晶玻璃浮法生產(chǎn)中如果不考慮一次晶化，僅僅進(jìn)行玻璃退火，那么主要考慮的是玻璃退火溫度是否在析晶下限溫度以上，也就是退火過(guò)程中會(huì)不會(huì)析晶或因分相發(fā)生而影響后期析晶，一般情況下超薄玻璃拉引速度會(huì)很快，玻璃退火的降溫速度會(huì)大大高于玻璃析晶速度，所以退火過(guò)程電子超薄微晶玻璃析晶風(fēng)險(xiǎn)不大。

微晶玻璃浮法工藝生產(chǎn)中如果考慮一次晶化，就不僅僅進(jìn)行玻璃退火，還要進(jìn)行晶化處理；需要考慮玻璃在退火中先要在析晶下限以上的成核溫度范圍內(nèi)，某一溫度點(diǎn)保溫一段時(shí)間成核，再升高溫度在晶體長(zhǎng)大溫度范圍內(nèi)的某一溫度點(diǎn)保溫一段時(shí)間使玻璃晶體生長(zhǎng)到一定尺寸，然后再逐步降溫冷卻進(jìn)入切裝工序。一次晶化爐需要根據(jù)玻璃成分及析晶晶相等特性設(shè)計(jì)，才能有效控制好晶體數(shù)量、大小。由于超薄電子玻璃光邊厚度與中部玻璃厚度差較大，在晶化時(shí)可能會(huì)不均勻析晶，這也是需要考慮的問(wèn)題。

（4）切裝

微晶玻璃如果不進(jìn)行一次晶化，在切裝時(shí)與非微晶玻璃差別不大，只是玻璃硬度會(huì)有所增加。微晶玻璃如果進(jìn)行一次晶化，在切裝時(shí)與非微晶玻璃差別就會(huì)很大，主要是玻璃硬度會(huì)有很大程度增加，玻璃切裁、破碎都需要特殊設(shè)計(jì)。

5 超薄電子浮法鋰鋁硅微晶玻璃成分設(shè)計(jì)

眾所周知，微晶玻璃成分的設(shè)計(jì)決定了玻璃基本性能、析晶上、下限及析晶速率，而浮法工藝各工序有其特定的結(jié)構(gòu)、輔材和溫度控制要求，因此，玻璃成分和其固有特性是決定是否適合于浮法玻璃生產(chǎn)的本質(zhì)因素，體系的成分設(shè)計(jì)則既要適合于浮法工藝特性，又能滿(mǎn)足超薄成形，并保持優(yōu)良玻璃特性和微觀結(jié)構(gòu)受控，需要開(kāi)展深入系統(tǒng)的研究。

6 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)鋁硅酸鹽超薄電子玻璃已經(jīng)獲得工業(yè)化生產(chǎn)突破并獲得廣泛應(yīng)用，而鋰鋁硅系微晶玻璃剛剛興起，規(guī)?；a(chǎn)還處于開(kāi)發(fā)階段，尤其是浮法生產(chǎn)研究方面還處于初期探索，要轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)還面臨一些關(guān)鍵問(wèn)題需要研究解決。但采用浮法工藝生產(chǎn)電子超薄微晶玻璃是今后玻璃工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向。