成形过程中锡对浮法玻璃渗透.doc

成形过程中锡对浮法玻璃的渗透成形过程中锡对浮法玻璃的渗透戴善良(中国凯盛国际工裎公司蚌埠玻璃工业设计研究院上海200063)摘要:中国大多数浮法线生产的玻璃,与国际优质浮法玻璃相比,渗锡量过大是主要差距之一。本文依据有关文献资抖,综述了在成型过程中锡对浮法玻璃表面的渗透、扩散、离子交换和氧化还原反应介绍了流体力学和热力学模拟结果讨论了影响因***提出了降{氐和控制渗锡的一些措施。关键词:浮法玻璃潘锡英国皮尔金顿公司发明和采用浮法生产平板玻璃以来,许多玻璃工作者对玻璃和锡之间的相互作用进行了大量的研究。美国PPG公司Sieger于1975年发表文章“浮法玻璃表面的化学特性”[I],首次讨论了锡对浮法玻璃下表面的扩散特征,在锡深度分布曲线上具有特征峰。接着,人们用各种可能的技术,测定浮法玻璃上下表面的成份和性质的差别,同时也在探讨渗锡桐理、影响因素和特征蜂的成因。1994年Swift论述了“表面化学如何影f生质”[2]。1995年Franz在第3届玻璃科学和技术年会E报告了“锡槽内离子交换和氧化还原反响浮法玻璃应”[3]。1996年Edge发表了“锡对浮法玻璃的扩散”[4]。中国研究人员也参加了渗锡的研究,如中国建材科学研究院T(J(Wang于1997年在《非晶态固体》上发表了“锡对浮法玻璃表面的渗透”[5]。1997年英国利榭甫大学Williams和皮尔金顿公司的Johnson等人共同发表了“用MSssbauer光谱研究浮法玻璃中锡的氧化状态,sn?和sn”的深度分布和氧的扩散”[6],从而把锡的分布推进到确定Sn2+和Sn“的分布。1998年法国里戈本公司Patrice用二次离子光谱(SIMS)更精细地测定了浮法玻璃上、下表面各种成份的分布,发现上表面也存在锡分布的特征峰[7]。1998年利物浦大学Willi8111s和皮尔金顿公司技术部的Greengrass测定了各类浮法玻璃的锡的深度分布,发现无铁无硫酸钠时锡分布图上无特征峰[8]。同年,美国Park大学材料科学和工程系Thomas等人用热力学分析模拟出了高铁浮法玻璃S《+和Sn4?的深度分布[9];PPG技术中心的Edge等人引入浮法成形操作参数,用扩散、流体力学模型和氧化还原反应,也模拟出了锡、Snz"和sr的深度分布[IO]。现就以卜儿个方面进行介绍和讨论。1浮法玻璃表面成份温度为1050?左右的钠钙硅酸盐熔体,由唇砖流到锡槽内的熔融锡上,经摊平、抛光和成形,600"C左右出锡槽,通过过渡辊台。进入退火窑。进入锡槽的玻璃液呈氧化性,锡槽内的保护气体和锡液为还原性,退火窑气氛又呈氧化性。玻璃在成形过程中经历了一系列的物理变化和化学反应。从液态,塑性变形。到固态。上表面与保护气体接触,下表面与锡液接触,会发生,系列相互作用和反应,如挥发、渗透、扩散、离子置换和氧化还原等,尤其在锡槽热端,从而使浮法玻璃上、下表面的化学成份和玻璃本体不,。1锡和铁的氧化物文献i,用蚀x萤光分析刻和(?F)测得的浮法椰表面锡的深度浓度示于图1。浮法玻璃下表面,含锡量约为2wt,(SnQ),锡渗入深度10-30微米,甚至更深。在深度分布曲线上有特征峰。上表面也含有少量锡,约01wt,。二十多年后,文献7用SMIS更精细地测定了浮法玻璃E、下表面的成份,兄图lO、儿,发现上表面锡的分布也有类似下表面的特征峰,但峰值只有下表面的百分之一。图2,保文献1作者用电子探针(腓A)测得的高铁浮法玻璃E、下表面层内铁的深度分布。下表面(有耗损谷,约在15微米处为谷底。上表面,有峰值,表面铁含量最低,20微米达最大值,40微米附近恢复到我噙本体的含铁鼙。,,,,、、((、,(一。,夯。,。(j=(、t、HL斗,,L一一古L帕}({2一一一添,。(。一图2高铁浮法玻璃上、下袭面铁的分布图1不同厚度浮法玻璃下表面锡的深度分布文献8,从三条浮矬线取了9个不同羹望怕?试样:有葫硼垌盼的透明浮法珐目璃。台锣遣为n04m01,:确冶铁量为0(4m01,的着色浮法玻璃:尤其是取了无铁无硫酸钠和无铁有硫酸钠两类浮法玻璃列于表1。用XRF测含锡总量,用FI“PA测下表面锡的深度分布(按Mossauer光谱计算四价锡含量,结果示于表1和图3_5。表1试样成份和测定结果玻璃成分生产缱玻璃厚度锡指散Sn4+l总锈量Sn4+,总锡量Fe2+,总铁量Fe2+,总铁量(,)母(毫米)件)(,)(,)旧兽氧化铁氧化硫021045000031120304031041645403244383520(471819482760(0422912I360239022I,836O2090745I60(452540399l图3为表1所列试样1、2的下表面锡的分布,均是标准成份的6毫米透明浮法琥随含氧化铁0(04mol卿常量的s如,两者分布特征一致,主要差别在第一