浮法超薄電子玻璃常見熔化結(jié)石缺陷分析

鄭 旭，喬 偉，聶 航，周 雪

（1 河北視窗玻璃有限公司 河北 廊坊 065000）

（2 河北省企業(yè)技術(shù)中心 河北 廊坊 065000）

（3 河北省超薄電子玻璃技術(shù)創(chuàng)新中心 河北 廊坊 065000）

0 引言

隨著柔性電子、光電顯示等領(lǐng)域的發(fā)展，浮法超薄電子玻璃作為一種性能優(yōu)異的新型透明材料，受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。 浮法超薄電子玻璃具有優(yōu)異的透明性和強(qiáng)化性能，是制備高清晰度和節(jié)能顯示器的重要材料之一。在制備過程中，常常會出現(xiàn)一些缺陷，熔化結(jié)石缺陷就是其中一種。 熔化結(jié)石缺陷會降低浮法超薄電子玻璃的光學(xué)和機(jī)械性能，甚至導(dǎo)致設(shè)備失效［1］。 因此，熔化結(jié)石缺陷的分析和解決對于提高浮法超薄電子玻璃的質(zhì)量和穩(wěn)定性具有重要意義。 本文將介紹浮法超薄電子玻璃中常見的熔化結(jié)石缺陷，分析其形成機(jī)制，提出了一些常見的檢測方法和解決方案。

1 浮法超薄電子玻璃的制備及熔化結(jié)石缺陷的形成原因

1.1 浮法超薄電子玻璃的制備

浮法超薄電子玻璃制備的過程是通過浮法池將玻璃熔融成薄片，然后通過降溫固化，最后形成薄的玻璃片。整個制備過程中，需要對熔融溫度、熔融時間、出料量等關(guān)鍵因素進(jìn)行控制，從而確保制備出的玻璃材料具有高質(zhì)量和良好的性能［2］。 以下是制備過程中的幾個關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）熔融溫度。 熔融溫度是制備浮法超薄電子玻璃的重要因素。 熔融溫度太低會導(dǎo)致材料不夠均勻，玻璃的厚度也不夠均勻，而熔融溫度太高會使玻璃變得易碎、易破裂。 因此，在制備過程中，需要調(diào)整熔融溫度，以確保玻璃的質(zhì)量以及能夠從浮法系統(tǒng)中穩(wěn)定送出。

（2）熔融時間。 熔融時間是浮法超薄電子玻璃制備過程中的另一個重要因素。 通常，熔融時間越長，制備出的玻璃材料的質(zhì)量就會越好，然而，過長的熔融時間也可能導(dǎo)致熔窯耐材燒損、侵蝕，尤其是超薄玻璃或大面積玻璃。 因此，在控制熔融時間時，需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控以確保玻璃材料的質(zhì)量。

（3）出料量大小變化。 出料量是直接影響玻璃材料厚度和質(zhì)量的因素之一。 如果出料量過大，會導(dǎo)致玻璃液均化不足，從而導(dǎo)致玻璃料紋不均；而出料量過小會導(dǎo)致熔窯池底溫度過高，從而影響生產(chǎn)穩(wěn)定性［3］。 因此，出料量應(yīng)該適宜，并且要在制備過程中進(jìn)行密切的監(jiān)控和調(diào)整。

1.2 熔化結(jié)石缺陷的形成原因

熔化結(jié)石缺陷是浮法超薄電子玻璃制備中常見的問題，不僅在制備過程中會造成質(zhì)量問題，而且會影響玻璃的性能和使用壽命［4］。 熔化結(jié)石缺陷的形成原因主要包括以下幾個方面：

（1）雜質(zhì)和氣泡含量高。 在制備浮法超薄電子玻璃的過程中，存在一些污染物，如鐵、鉻、鎳等，污染物會使得熔融體中存在一些不均勻性，局部溫度波動或出料量波動會造成玻璃成分不均。 在玻璃熔融體中，上述污染物、氣泡和顆粒會聚集在一起，形成類似于石頭的小結(jié)構(gòu)，最終形成熔化結(jié)石缺陷。

（2）出料量不均勻。 浮法超薄電子玻璃的制備需要通過玻璃熔融體在熔融池中擴(kuò)展，熔融體在擴(kuò)展的過程中會因?yàn)槌隽狭坎痪鶆蚨霈F(xiàn)厚度和質(zhì)量不均勻的問題，特別是在熔融池角落處，當(dāng)玻璃流速下降時，熔融體中結(jié)晶導(dǎo)致雜質(zhì)、氣泡等存在會隨著流體運(yùn)動而聚集在一起，形成沉積，從而形成類似于石頭的小結(jié)構(gòu)，最終形成熔化結(jié)石缺陷。

（3）玻璃中成分控制不佳。 浮法超薄電子玻璃的制備需要控制浮法池中的成分和狀態(tài)，如果控制不好，會導(dǎo)致浮法超薄電子玻璃中的雜質(zhì)和顆粒積聚，氣泡存在而形成熔化結(jié)石缺陷。

綜上所述，浮法超薄電子玻璃制備過程中需要對關(guān)鍵的制備參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以確保制備出的玻璃材料的高質(zhì)量和穩(wěn)定性［5］。 對于熔化結(jié)石缺陷等缺陷問題，需要對制備過程進(jìn)行精細(xì)化控制和科學(xué)分析，從而找到解決方案并解決問題。

2 常見的熔化結(jié)石缺陷及其形成機(jī)制

浮法超薄電子玻璃在電子顯示、太陽能電池、高精度儀器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 然而，在其生產(chǎn)過程中，常常會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，如熔化結(jié)石缺陷、氣泡等［6］。 其中，熔化結(jié)石缺陷是影響玻璃產(chǎn)品質(zhì)量的重要問題之一。下面將主要討論浮法超薄電子玻璃中常見的熔化結(jié)石缺陷及其形成機(jī)制。

2.1 耐火材料缺陷

在浮法超薄電子玻璃生產(chǎn)過程中，耐火材料是必不可少的，一些耐火材料缺陷會引起玻璃熔煉中的結(jié)石缺陷。例如，如果使用的鋁酸鹽材料含有不溶性氧化物，就會導(dǎo)致鋁的還原不能完成，殘留下來的鋁雜質(zhì)會在玻璃中形成結(jié)石。

另外，如果使用的耐火材料含有較高的堿金屬氧化物，如鈉、鉀等，就會導(dǎo)致玻璃中出現(xiàn)結(jié)石。 造成該現(xiàn)象的原因是，當(dāng)玻璃液與堿性氧化物反應(yīng)時，會形成難溶的物質(zhì)并沉淀下來，最終形成結(jié)石。

2.2 均化不良缺陷

均化是浮法超薄電子玻璃生產(chǎn)過程中必須進(jìn)行的一個步驟，其中均化劑的使用對于玻璃質(zhì)量有著重要的影響。 如果均化劑添加量不足，或者使用的均化劑質(zhì)量差，就容易導(dǎo)致均化不良現(xiàn)象。

均化不良的表現(xiàn)是玻璃中存在不均勻的顏色、結(jié)石等缺陷。 導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因是均化劑作用不足，無法將玻璃中的雜質(zhì)溶解均勻，而雜質(zhì)物質(zhì)在玻璃中則會形成結(jié)石和不均勻的色斑。

2.3 熔化結(jié)石缺陷

浮法超薄電子玻璃熔煉過程中的結(jié)石缺陷是制約玻璃質(zhì)量的重要問題之一。 熔化結(jié)石缺陷是玻璃中存在的硬質(zhì)物質(zhì)，在玻璃的生產(chǎn)和加工過程中，硬質(zhì)物質(zhì)會導(dǎo)致刮傷、破裂等問題，從而降低玻璃的質(zhì)量［7］。

熔化結(jié)石缺陷的形成原因比較復(fù)雜，主要與玻璃中的化學(xué)成分、熔化溫度、熔化時間、熔化氣氛等因素有關(guān)。 一般情況下，熔化結(jié)石是由玻璃中的雜質(zhì)物質(zhì)聚集形成的。雜質(zhì)物質(zhì)在玻璃熔煉過程中無法完全溶解，而聚集在一起形成熔化結(jié)石。 另外，熔化結(jié)石可能還與均化劑的使用不當(dāng)、爐子清潔不徹底等因素有關(guān)。

熔化結(jié)石缺陷對玻璃產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大，因此生產(chǎn)中必須采取有效的措施，防止熔化結(jié)石的形成和存在。

3 熔化結(jié)石缺陷的檢測方法

熔化結(jié)石缺陷是一種玻璃缺陷，它常常會影響到玻璃的質(zhì)量和機(jī)械強(qiáng)度。 因此，對于浮法超薄電子玻璃制備過程中的熔化結(jié)石缺陷，需要使用一定的檢測方法進(jìn)行檢查和控制［8］。 以下是幾種常用的熔化結(jié)石缺陷檢測方法。

3.1 視覺檢查法

視覺檢查法是最常用的一種檢測方法。 在制備過程中，需要使用專業(yè)的顯微鏡、光源和照明設(shè)備，觀察玻璃材料的表面和斷面是否存在熔化結(jié)石缺陷和其他缺陷。 該方法不僅簡單易行，并且效率較高，但它對于缺陷大小、位置、形態(tài)等要求較高，而且操作人員需要具備一定的經(jīng)驗(yàn)。如圖1、圖2 所示。

圖1 未熔石英（夾帶氣泡）

圖2 氧化硅結(jié)石（玻璃化）

3.2 X 射線探傷

X 射線探傷是一種非破壞性檢測方法，它利用X 射線穿透物質(zhì)的能力，通過檢測被測材料放射出的X 射線強(qiáng)度和吸收能力來檢測熔化結(jié)石缺陷。 雖然此方法靈敏度高，無須接觸被測材料，但需要專業(yè)設(shè)備和豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，同時成本較高。 見圖3。

圖3 X 射線探傷檢測熔化結(jié)石缺陷

3.3 熱平衡斷面法

熱平衡斷面法是一種基于玻璃材料的熱傳導(dǎo)性質(zhì)的檢測方法。 將待測樣品加熱到一定溫度并保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，再對其中的溫度分布進(jìn)行檢測分析，以判斷其是否存在熔化結(jié)石缺陷。 此方法操作簡單、無須特殊設(shè)備，但需要具備一定的分析技能和經(jīng)驗(yàn)，并且也會對被檢測的樣品造成一定的熱損傷。

3.4 超聲波檢測

超聲波檢測是一種基于聲波的檢測方法，可以用來探測玻璃材料中的缺陷和裂紋。 它利用超聲波在不同材料中的傳播速度和反射能力來檢測熔化結(jié)石缺陷以及其他缺陷。 此方法操作簡單、效率高，但需要超聲波檢測儀器和相關(guān)軟件設(shè)備，對檢測人員的技術(shù)要求也較高。 見圖4。

圖4 超聲波檢測熔化結(jié)石缺陷

綜上所述，熔化結(jié)石缺陷的檢測方法需要根據(jù)實(shí)際情況選擇，采用多種手段進(jìn)行綜合檢測，以確保被測材料的熔化結(jié)石缺陷和其他缺陷得到有效的控制和排除，最終保證浮法超薄電子玻璃的制備品質(zhì)［4］。

4 熔化結(jié)石缺陷的解決方案

熔化結(jié)石缺陷是浮法超薄電子玻璃制備過程中常見的問題，為了解決該問題，需要從生產(chǎn)過程控制、原材料性能優(yōu)化和熔化技術(shù)改進(jìn)等方面入手，下面分別進(jìn)行詳細(xì)闡述。

4.1 加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制

生產(chǎn)過程中，需要加強(qiáng)控制各個參數(shù)的穩(wěn)定性和精確度，避免產(chǎn)生溫度不均、氣流湍動等不利因素。 特別是在玻璃液槽的溫度控制上，應(yīng)盡可能地控制在穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，避免過高或過低的溫度引發(fā)熔化結(jié)石缺陷的產(chǎn)生［9］。 因此，要注意控制氧氣、天然氣等氣體的流量和壓力，以及各種化學(xué)試劑的加入和排出的時間和數(shù)量，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)的精確控制。在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意清洗設(shè)備、及時更換易于受污染的原材料，避免污染導(dǎo)致控制不良產(chǎn)生結(jié)石缺陷。

4.2 優(yōu)化原材料性能

在浮法超薄電子玻璃制備過程中，不同的原材料對熔化結(jié)石缺陷的影響是不同的。 因此，在選材方面，應(yīng)優(yōu)選具有較高純度、均勻性好、化學(xué)活性低的原材料，來降低玻璃生產(chǎn)過程中造成結(jié)石缺陷的概率。 還有，應(yīng)盡量避免使用含硫化物和離子渣等的原材料，并且要對各原材料進(jìn)行配方和調(diào)整，控制原材料的質(zhì)量和比例，降低將原材料帶入玻璃中的機(jī)會，從而避免產(chǎn)生不良的結(jié)石缺陷。

4.3 改進(jìn)熔化技術(shù)

為了防止熔化結(jié)石缺陷的產(chǎn)生，需要改進(jìn)熔化技術(shù)，提高玻璃的熔化質(zhì)量和均勻性。 其中，熔化過程中應(yīng)加大攪拌力度，促進(jìn)玻璃的均勻混合，降低分子的聚集率，有利于防止熔化結(jié)石缺陷的產(chǎn)生［10］。 因此，采用較高的熔化溫度，使玻璃的黏度降低，從而促進(jìn)均勻混合，并且減少流動時對之前形成的結(jié)石缺陷的影響。 在玻璃熔化過程中可以加入一些輔助劑，如氧化鐵、氧化鉻等，來促進(jìn)熔化過程中玻璃的均勻混合。

總之，浮法超薄電子玻璃的熔化結(jié)石缺陷可以通過加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制、優(yōu)化原材料性能和改進(jìn)熔化技術(shù)等手段來解決。 而且需要生產(chǎn)過程的精細(xì)化管理，準(zhǔn)確地掌握熔化和混合過程中的各項(xiàng)參數(shù)，調(diào)整和優(yōu)化原材料配方和比例，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的玻璃制備［11-12］。 因此，對于產(chǎn)生熔化結(jié)石缺陷的廠家來說，應(yīng)該從多個角度入手，盡可能地降低結(jié)石缺陷的概率，為客戶提供高質(zhì)量的玻璃產(chǎn)品。

5 結(jié)語

綜上所述，浮法超薄電子玻璃是一種重要的透明導(dǎo)電材料，但是其制備過程中常常會出現(xiàn)熔化結(jié)石缺陷，能夠影響材料的光學(xué)和機(jī)械性能。 通過了解熔化結(jié)石缺陷的形成機(jī)制，選擇合適的檢測方法和采取有效的解決方案，可以減少和消除熔化結(jié)石缺陷，提高了浮法超薄電子玻璃的質(zhì)量和穩(wěn)定性。 本文結(jié)合常見的檢測方法提出了一些解決方案，希望能為實(shí)際生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)參考。