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硼硅玻璃

发表时间:2014-09-06 13:13作者:硼硅玻璃

 定义

国际标准ISO 4802. 1 - 1988《玻璃器皿、玻璃容器内表面的耐水性第1 部分:用滴定法进行测定和分级》将硼硅玻璃(包括中性玻璃)定义为含三氧化二硼(B-2O-3) 5~13 %(m/ m)的玻璃,但是1997 年发布的ISO 12775《正常大规模生产的玻璃成份分类及其试验方法》中定义硼硅玻璃(包括中性玻璃) 含三氧化二硼(B-2O-3) 大于8 %( m/ m) 。按照1997 年国际标准对玻璃分类原则,我国药用玻璃瓶行业多年来广泛应用的B-2O-3 6 %(m/ m) 左右的玻璃材质不应称为硼硅玻璃或中性玻璃。试验证明,这类材质的玻璃颗粒法耐水性和内表面耐水性试验有的是达不到1 级和HC1 级的,或者是介于1 级和2 级的边缘。实践也证明,这类玻璃在使用中有的会出现中性不合格或脱片现象,但这类玻璃在我国已生产使用多年,新标准保留了这种材质的玻璃并规定其B-2O-3 的含量应符合5 - 8 %(m/ m) 的要求,明确定义了这类玻璃不能称为硼硅玻璃(或中性玻璃) ,而将其命名为低硼硅玻璃。
玻璃材质类型:新标准中共有4 种玻璃类型,其中硼硅玻璃2 种,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 种,钠钙玻璃[α= (7. 6~9. 0) ×10 ( - 6) K( - 1) ]l 种,所以按材质分共有4 种玻璃类型。

2硼硅玻璃分类

1、低碱硼硅玻璃:指SiO2-B2O3-R2O成分,含R2O低、SiO2高的玻璃,线膨胀系数小、色散小、化学稳定性好、热稳定性高、电绝缘性好,用作以前玻璃(如Pyrex)、耐热炊具、安瓿玻璃、中性玻璃、电真空玻璃、光学玻璃、LCD基片、太阳能电池板和集热器。
2、碱土硼硅玻璃:指SiO2-B2O3-RO成分,如SiO2-B2O3-PbO成分,利用制备光学玻璃、低温釉料;SiO2-B2O3-PbO/ZnO成分用于结晶性粉末焊料,作阴极射线管(CRT)封接用;SiO2-B2O3-ZnO成分,用于整流器、电子器件钝化方面。
3、镧硼硅玻璃: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,化学温度性较好,失透能力较低,用作光学玻璃。
4、稀土掺杂硼硅玻璃:以SiO2-B2O3-RmOn为基础成分,掺杂Pr、Nd的激光玻璃、掺杂Au、Ag、Cu的非线性光学玻璃、参杂CdS、ZnS:Mn纳米晶的发光玻璃。 

3成形工艺技术

浮法玻璃成形工艺技术是将熔窑熔化、澄清、均化好的玻璃液,高温下在锡槽中漂浮在熔融锡液表面,利用熔融玻璃液的表面张力、玻璃液与锡液间的表面张力、玻璃液的重力的共同作用,完成玻璃液的摊平、展薄、抛光、冷却、固型等过程,使之成为优于磨光玻璃的高质量平板玻璃。对浮法玻璃成形起决定作用的因素主要是玻璃的黏度、表面张力和自身重力。在这3个因素中,玻璃液黏度主要起玻璃定型的作用,玻璃液表面张力主要起玻璃抛光的作用,玻璃液重力则主要起玻璃摊平作用,这三者对玻璃液的摊平、抛光和展薄都有一定作用,相互之间结合才能进行浮法玻璃的生产。
浮法玻璃下表面渗锡量和渗锡价态及渗锡深度对浮法玻璃的质量和玻璃深加工有较大的影响。目前浮法玻璃下表面渗锡量常用CPM值表示,它是浮法玻璃下表面单位面积每分钟锡的特征谱线计数,称为每分钟计锡数,一般来说,曲线越低越平坦,代表整板渗锡越少且均匀。国内与国外及合资企业的玻璃CPM值相比还有比较大的差距,玻璃渗锡量严重玻璃的深加工处理,具体数值见表33。
表33 国内与国外及合资企业的玻璃实物CPM值对比/CPM
法国样品
比利时样品
国内企业
国内某500 t/d级浮法线
21
21
18~25
46~51
根据资料介绍,锡蒸气压随着锡液温度升高急剧增加,见表6所示,730 ℃时锡蒸气压为1.35×10Pa,1 440 ℃时锡蒸气压为133.32 Pa,可以看出温度-4提高1倍,蒸气压提高了7.04×10 倍。因此,对比高硼硅玻璃和钠钙硅玻璃,假如锡槽前端温度提高300℃左右,则锡蒸气压就提高了142倍。这样,在浮法生产高硼硅玻璃时,玻璃液就好像处于锡的蒸气浴中,同时由于生产高硼硅玻璃的温度提高了好几百度,锡离子的活性大大增强,锡离子渗透到玻璃极表面的能力大大增强,渗锡量增加的可能性大大增加,渗锡对玻璃表面性质改变的影响更大,这是采用浮法玻璃工艺需要解决的问题之一。


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