浮法玻璃錫缺陷治理的研究及進(jìn)展

    引言

               浮法玻璃生產(chǎn)工藝是將熔化、澄清的玻璃液在錫槽中熔融錫液面上進(jìn)行攤平、拋光成形的工藝，采用浮法技術(shù)生產(chǎn)的玻璃具有高的平整度、優(yōu)良的拋光效果，同時(shí)浮法工藝可進(jìn)行大規(guī)模、大規(guī)格、不同厚度（0.3～25 mm）玻璃的生產(chǎn)。隨著玻璃在電子信息、太陽(yáng)能行業(yè)的應(yīng)用，對(duì)玻璃的質(zhì)量缺陷提出更嚴(yán)格的要求，針對(duì)采用浮法生產(chǎn)的電子玻璃質(zhì)量檢測(cè)中，錫缺陷是造成玻璃質(zhì)量不合格的主要問(wèn)題。由于浮法工藝中錫槽是玻璃成形的關(guān)鍵設(shè)備，玻璃與錫液的接觸不可避免地會(huì)產(chǎn)生缺陷，對(duì)浮法玻璃進(jìn)行錫缺陷治理，提高產(chǎn)品質(zhì)量成為研究的重點(diǎn)。

　　1、錫缺陷的形成

　　對(duì)浮法玻璃產(chǎn)品錫缺陷的研究表明，常見(jiàn)的錫缺陷有上表面的滴落物、錫灰、錫石等，其主要成分為SnO2、SnO、SnS、Sn等，這是由于氧、硫進(jìn)入錫槽，在高溫環(huán)境中與錫及保護(hù)氣體發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物揮發(fā)后掉落在玻璃上面形成。下表面主要有沾錫及鋼化虹彩等，這是由于錫與氧或硫反應(yīng)物溶于錫液中，改變了錫的表面張力或潤(rùn)濕性使玻璃產(chǎn)生沾錫，同時(shí)Sn4+和Sn2+會(huì)滲入玻璃下表面，當(dāng)進(jìn)行熱彎、鋼化時(shí)，玻璃表面產(chǎn)生微小裂紋，在光照射下產(chǎn)生光干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)彩虹。從浮法玻璃的錫缺陷成分可以看出，氧和硫的滲入是產(chǎn)生缺陷的主要原因。

　　氧和硫的來(lái)源及在錫槽的反應(yīng)為：氧的來(lái)源主要有錫槽密封不嚴(yán)，造成環(huán)境空氣進(jìn)入錫槽，玻璃液中的氧氣、保護(hù)氣體帶入氧氣。氧與錫高溫反應(yīng)可生成SnO、SnO2，氧化亞錫易揮發(fā)在保護(hù)氣體中，氧化亞錫可氧化成氧化錫或還原成錫及以氧化亞錫存在，當(dāng)達(dá)到一定量或者環(huán)境發(fā)生變化時(shí)掉落在玻璃表面形成缺陷。研究認(rèn)為，滲錫量中Sn2+的含量決定著是否產(chǎn)生鋼化虹彩以及其程度，溶于錫液中的氧化亞錫容易造成鋼化虹彩。

　　硫的來(lái)源主要有玻璃自身由于使用芒硝澄清會(huì)含有SO3、電解氨制備氫氣引入、錫槽出口端吸入的SO2以及熔窯廢氣中的SO2滲入。硫在錫槽氣氛中可反應(yīng)轉(zhuǎn)化為SO2、H2S、S，與Sn反應(yīng)可生成SnS，SnS易揮發(fā)，易溶于錫液，揮發(fā)物在溫度低于870℃時(shí)，在錫槽空間“涼面”冷凝聚集，容易掉落到玻璃板上形成缺陷。溶解在錫液中的SnS是造成鋼化虹彩的主要因素。

　　    2、錫缺陷治理研究現(xiàn)狀

　　隨著玻璃的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是應(yīng)用于電子信息顯示產(chǎn)業(yè)，錫缺陷會(huì)導(dǎo)致鍍膜膜層不均勻，導(dǎo)電膜上的蝕刻電路出現(xiàn)短線、連線等問(wèn)題，嚴(yán)重影響顯示效果。目前浮法玻璃生產(chǎn)中常用的預(yù)防與治理方法有：錫槽密封、氣氛控制、定期吹掃排氣及錫液還原等方法。

　　2.1錫槽密封

　　防止氧和硫滲入錫槽減少錫缺陷，錫槽密封是最重要的環(huán)節(jié)。由于錫槽設(shè)計(jì)原因，氧主要由錫槽的側(cè)封、拉邊機(jī)桿周圍、錫槽觀察窗等部位進(jìn)入，應(yīng)針對(duì)這些區(qū)域采用專用的密封泥密封；錫槽出口端和過(guò)渡輥臺(tái)提升輥處可采用軟擋簾，增加槽內(nèi)壓力，減少氧和硫的滲入。可以通過(guò)測(cè)定和監(jiān)視錫槽的壓力對(duì)錫槽的密封情況進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)反饋錫槽密封狀況。

　　2.2錫槽氣氛控制

　　浮法生產(chǎn)錫槽中常采用N2、H2還原性保護(hù)氣體，在生產(chǎn)中錫槽氣氛不僅要控制保護(hù)氣體的比例及氣體穩(wěn)定，還有對(duì)氮、氫氣體的純度進(jìn)行控制。張華盛等研究認(rèn)為要控制氣體中的殘氧量小于3×10-6，保證露點(diǎn)小于-60℃。對(duì)氫氣的量也要嚴(yán)格控制，氫氣過(guò)多會(huì)與錫槽中的二氧化錫發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生頂錫造成錫缺陷，氫氣的量應(yīng)控制在消耗盡錫槽中的氧氣。孫波等對(duì)錫槽長(zhǎng)度方向不同位置進(jìn)行氣體濃度分析，SO2氣體濃度的分布狀況為在前端及尾端高，錫槽中部低。建議在錫槽前端降低氫氣的濃度含量，減少因上下層玻璃液交換再次產(chǎn)生SO2，同時(shí)緩解玻璃液進(jìn)入錫槽因氣氛變化影響SO3的溶解度，降低因SO2污染造成的錫缺陷。

　　2.3定期吹掃及設(shè)置排氣裝置

　　錫的氧化物及硫化物（如SnO、SnS）在高溫情況下極易揮發(fā)到錫槽氣氛中，會(huì)凝結(jié)在錫槽頂蓋的下表面，尤其會(huì)聚集在溫度較低的部位（如：錫槽出口、冷卻水包、拉邊機(jī)桿及硅碳棒等），當(dāng)錫槽內(nèi)部溫度、壓力等環(huán)境發(fā)生變化后，就會(huì)掉落在玻璃帶上形成錫缺陷。齊濟(jì)等提出可采用在錫槽的1區(qū)或2區(qū)安裝排氣裝置，使揮發(fā)在保護(hù)氣體中的錫氧化物或硫化物排除掉，減少頂錫和滴落物的形成。當(dāng)玻璃可能已經(jīng)出現(xiàn)大面積錫缺陷時(shí)，國(guó)內(nèi)常用的辦法是保護(hù)氣分區(qū)吹掃，方法簡(jiǎn)單且對(duì)磚縫存在污染物處理比較徹底。除這種之外，還有純N2氣吹掃、超聲波吹掃及氯氣吹掃等方法。