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浮法玻璃滲錫總量測(cè)量的簡(jiǎn)便方法

來(lái)源:中國(guó)幕墻工程網(wǎng)  作者:馬振珠 劉元新 王廷籍  日期:2012-10-12
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  摘要:從熔窯流出的玻璃液流到錫槽的錫液上,被錫液的理想平面成型、拋光,而制成高質(zhì)量、低成本的浮法玻璃,它幾乎占據(jù)了整個(gè)平板玻璃市場(chǎng);然而,錫液中的錫離子也進(jìn)入玻璃,這就是玻璃滲錫。玻璃鋼化熱處理時(shí),二價(jià)錫被氧化成四價(jià)錫等原因引起玻璃體積的變化,使玻璃表面出現(xiàn)皺紋及其干涉條紋,這就是玻璃彩虹,影響了玻璃的使用。因此,滲錫總量是浮法玻璃的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)。
  關(guān)鍵詞  浮法玻璃、滲錫、玻璃彩虹
  一 前言
  從熔窯流出的玻璃液流到錫槽的錫液上,被錫液的理想平面成型、拋光,而制成高質(zhì)量、低成本的浮法玻璃,它幾乎占據(jù)了整個(gè)平板玻璃市場(chǎng);然而,錫液中的錫離子也進(jìn)入玻璃,這就是玻璃滲錫。玻璃鋼熱處理或其它熱處理時(shí),二價(jià)錫被氧化成四價(jià)錫等原因引起玻璃體積的變化,使玻璃表面出現(xiàn)皺紋及其干涉條紋,這就是玻璃彩虹[1-5],影響了玻璃的使用。因此,浮法玻璃中錫的濃度也即滲錫總量或滲錫量是浮法玻璃的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)。

  浮法玻璃滲錫量測(cè)量方面,最初都采用化學(xué)法,用氫氟酸把二氧化硅趕走,測(cè)量殘?jiān)械腻a。后來(lái),一般采用電子探針?lè)╗1,2,5] ,用電子探針測(cè)量玻璃表面附近不同深度的錫含量,制作錫含量C(x)隨深度x分布曲線,即C(x)-x曲線;把這實(shí)驗(yàn)曲線同以下理論曲線擬合,


  二 原理
  浮法玻璃表面有厚度為20~30?m的滲錫層;在這滲錫層中,錫濃度隨玻璃深度的增加而迅速降低;并且越靠近玻璃表面,二價(jià)錫越多,四價(jià)錫越少,隨著玻璃深度的增加,Sn2+/Sn4+比值逐漸減小[1-4] 。玻璃在氧化環(huán)境加熱,二價(jià)錫就會(huì)被氧化為四價(jià)錫:


  從此化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)keq可以看出,熱處理穩(wěn)定TK越高,二價(jià)錫越容易被氧化為四價(jià)錫。

  如果被氧化的二價(jià)錫所在區(qū)域的玻璃是軟的,二價(jià)錫被氧化為四價(jià)錫的結(jié)果就會(huì)使這區(qū)域的玻璃收縮、起皺,出現(xiàn)干涉花樣或模糊(即玻璃彩虹) ,降低玻璃的透過(guò)率;被氧化的二價(jià)錫越多,玻璃的皺紋也越多,玻璃的透過(guò)率的降低也越多;這就意味著,熱處理玻璃的透過(guò)率攜帶了被氧化的二價(jià)錫的信息,由于被氧化的二價(jià)錫與原有的二價(jià)錫有密切關(guān)系,就可以通過(guò)它來(lái)測(cè)量玻璃中原有的二價(jià)錫;又由于玻璃中的二價(jià)錫與其四價(jià)錫有一定的比例關(guān)系,由此即可測(cè)量出玻璃的滲錫量[1,2]。

  浮法玻璃在熱處理后的透過(guò)率T和熱處理前的透過(guò)率T0之比定義為彩虹參數(shù)h=T/T0;在沒(méi)有二價(jià)錫被氧化為四價(jià)錫的時(shí)候,熱處理浮法玻璃的透過(guò)率是不降低的,彩虹參數(shù)為1;在有二價(jià)錫被氧化為四價(jià)錫的時(shí)候,熱處理浮法玻璃的透過(guò)率是降低的,彩虹參數(shù)將小于1;被氧化的二價(jià)錫越多,熱處理浮法玻璃的透過(guò)率的降低的也越多,彩虹參數(shù)比1小的也越多;彩虹參數(shù)越小,被氧化的二價(jià)錫越多,浮法玻璃的滲錫量越大[1,2] ;因此,可以通過(guò)測(cè)量浮法玻璃彩虹參數(shù)來(lái)測(cè)量它的滲錫量。

  理論證明[1,2] ,浮法玻璃的彩虹參數(shù)與其滲錫量有直線關(guān)系,而這直線的斜率g與熱處理溫度有指數(shù)關(guān)系:


  這里的TDef和Tnon分別代表球面元和平面元的理論透過(guò)率,b是一比例常數(shù),它們都與滲錫量無(wú)關(guān),并且除TDef外,其它都與熱處理溫度無(wú)關(guān)。公式(3)就是滲錫量的光學(xué)測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

  三 實(shí)驗(yàn)
  3.1. 標(biāo)準(zhǔn)樣品制備
  用電子探針?lè)y(cè)量浮法玻璃的滲錫分布曲線,然后計(jì)算其滲錫量[1,2] ,具體的過(guò)程參見(jiàn)前文[1,2] 。在這些樣品中選擇標(biāo)準(zhǔn)樣品,要求是數(shù)量比較多、滲錫量覆蓋面比較寬。

  3.2. 熱處理溫度770℃
  待測(cè)玻璃片切成2片,用10wt%鹽酸清洗以去除玻璃表面上的錫和其它雜質(zhì),再用去離子水清洗,最后用酒精清洗干燥,然后把1片玻璃片放入自制的電爐絲熱處理爐加熱;爐蓋上偏離中心的位置有一直徑為20mm的圓孔以供空氣進(jìn)出;被處理的樣品不能正對(duì)著圓孔,并且與圓孔的距離不小于40mm;樣品放置的位置應(yīng)該是溫度均勻的區(qū)域,一般是距離加熱邊界1/3的區(qū)域;熱電偶監(jiān)測(cè)樣品放置區(qū)域的溫度,也就是樣品的熱處理溫度。

  熱處理溫度為770±2℃,熱處理時(shí)間為25min。然后,斷電,爐子自然冷卻5h左右到50~60℃,取出樣品,放置到室溫,酒精清洗后放入彩虹參數(shù)測(cè)量裝置的一條光路中,同時(shí)把己清洗的另1玻璃片放入另一條光路中,用作參考(圖1) 。

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