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何為硼硅玻璃?

文字:[大][中][小] 2017/4/12    瀏覽次數:2005    
國際標準ISO 4802. 1 - 1988《玻璃器皿、玻璃容器內表面的耐水性第1 部分:用滴定法進行測定和分級》將硼硅玻璃(包括中性玻璃)定義為含三氧化二硼(B-2O-3) 5~13 %(m/ m)的玻璃,但是1997 年發布的ISO 12775《正常大規模生產的玻璃成份分類及其試驗方法》中定義硼硅玻璃(包括中性玻璃) 含三氧化二硼(B-2O-3) 大于8 %( m/ m) 。按照1997 年國際標準對玻璃分類原則,我國藥用玻璃瓶行業多年來廣泛應用的B-2O-3 6 %(m/ m) 左右的玻璃材質不應稱為硼硅玻璃或中性玻璃。試驗證明,是介于HC1 級和2 級的邊緣。,但這類玻璃在我國已生產使用多年,新標準保留了這種材質的玻璃并規定其B-2O-3 的含量應符合5 - 8 %(m/ m) 的要求,明確定義了這類玻璃不能稱為硼硅玻璃(或中性玻璃) ,而將其命名為低硼硅玻璃。
 
  玻璃材質類型:新標準中共有4 種玻璃類型,其中硼硅玻璃2 種,包括3. 3 硼硅玻璃[α=(3. 3 ±0. 1) ×10 ( - 6) K( - 1) ]和5. 0 中性玻璃[α= (4~5) ×10 ( - 6) K( - 1) ] ,低硼硅玻璃[α= (6. 2~7. 5) ×10 ( - 6) K( - 1) ]1 種,鈉鈣玻璃[α= (7. 6~9. 0) ×10 ( - 6) K( - 1) ]l 種,所以按材質分共有4 種玻璃類型。
 
  硼硅玻璃分類
  1、低堿硼硅玻璃:指SiO2-B2O3-R2O成分,含R2O低、SiO2高的玻璃,線膨脹系數小、色散小、化學穩定性好、熱穩定性高、電絕緣性好,用作以前玻璃(如Pyrex)、耐熱炊具、安瓿玻璃、中性玻璃、電真空玻璃、光學玻璃、LCD基片、太陽能電池板和集熱器。
 
  2、堿土硼硅玻璃:指SiO2-B2O3-RO成分,如SiO2-B2O3-PbO成分,利用制備光學玻璃、低溫釉料;SiO2-B2O3-PbO/ZnO成分用于結晶性粉末焊料,作陰極射線管(CRT)封接用;SiO2-B2O3-ZnO成分,用于整流器、電子器件鈍化方面。
 
  3、鑭硼硅玻璃:指SiO2-B2O3-La2O3-RmOn成分,如SiO2-B2O3-La2O3-CaO-ZnO-ZrO2成分具有高折射率、低色散,化學溫度性較好,失透能力較低,用作光學玻璃。
 
  4、稀土摻雜硼硅玻璃:以SiO2-B2O3-RmOn為基礎成分,摻雜Pr、Nd的激光玻璃、摻雜Au、Ag、Cu的非線性光學玻璃、參雜CdS、ZnS:Mn納米晶的發光玻璃。
 
  成形工藝技術 
  浮法玻璃成形工藝技術是將熔窯熔化、澄清、均化好的玻璃液,高溫下在錫槽中漂浮在熔融錫液表面,利用熔融玻璃液的表面張力、玻璃液與錫液間的表面張力、玻璃液的重力的共同作用,完成玻璃液的攤平、展薄、拋光、冷卻、固型等過程,使之成為優于磨光玻璃的高質量平板玻璃。對浮法玻璃成形起決定作用的因素主要是玻璃的黏度、表面張力和自身重力。在這3個因素中,玻璃液黏度主要起玻璃定型的作用,玻璃液表面張力主要起玻璃拋光的作用,玻璃液重力則主要起玻璃攤平作用,這三者對玻璃液的攤平、拋光和展薄都有一定作用,相互之間結合才能進行浮法玻璃的生產。
 
  浮法玻璃下表面滲錫量和滲錫價態及滲錫深度對浮法玻璃的質量和玻璃深加工有較大的影響。目前浮法玻璃下表面滲錫量常用CPM值表示,它是浮法玻璃下表面單位面積每分鐘錫的特征譜線計數,稱為每分鐘計錫數,一般來說,曲線越低越平坦,代表整板滲錫越少且均勻。國內與國外及合資企業的玻璃CPM值相比還有比較大的差距,玻璃滲錫量嚴重玻璃的深加工處理,具體數值見表33。
 
  表33 國內與國外及合資企業的玻璃實物CPM值對比/CPM
  法國樣品 比利時樣品 國內企業 國內某500 t/d級浮法線
  21 21 18~25 46~51根據資料介紹,錫蒸氣壓隨著錫液溫度升高急劇增加,見表6所示,730 ℃時錫蒸氣壓為1.35×10Pa,1 440 ℃時錫蒸氣壓為133.32 Pa,可以看出溫度-4提高1倍,蒸氣壓提高了7.04×10 倍。因此,對比高硼硅玻璃和鈉鈣硅玻璃,假如錫槽前端溫度提高300℃左右,則錫蒸氣壓就提高了142倍。這樣,在浮法生產高硼硅玻璃時,玻璃液就好像處于錫的蒸氣浴中,同時由于生產高硼硅玻璃的溫度提高了好幾百度,錫離子的活性大大增強,錫離子滲透到玻璃極表面的能力大大增強,滲錫量增加的可能性大大增加,滲錫對玻璃表面性質改變的影響更大,這是采用浮法玻璃工藝需要解決的問題之一。
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