浮法玻璃表面的理化特征

摘 要：浮法玻璃在實(shí)際應(yīng)用過程中，具有平整度高和生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。為了保證浮法玻璃生產(chǎn)質(zhì)量，在實(shí)際過程中，需要對浮法玻璃表面理化特征進(jìn)行分析，從而提升浮法玻璃生產(chǎn)工藝水平，創(chuàng)造跟多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，本文從浮法玻璃形成的特點(diǎn)出發(fā)，接著論述了浮法玻璃表面的理化特征。

關(guān)鍵詞：浮法玻璃；表面；理化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.228

0 引言

隨著浮法玻璃的應(yīng)用，其良好的性能逐漸被人們接受。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，受到自身生產(chǎn)工藝過程的影響，導(dǎo)致錫朝著玻璃內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，這種擴(kuò)散情況，導(dǎo)致玻璃避免與玻璃本體之間成分變得不同，并且在外界因素的影響下，影響了玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由此可知，與其他普通玻璃相比，浮法玻璃表面具有獨(dú)特的物理化學(xué)特征。因此，本文針對浮法玻璃表面理化特征展開論述。

1 錫在浮法玻璃表面層熱擴(kuò)散特征

在浮化玻璃生產(chǎn)過程中，受到生產(chǎn)工藝的影響，導(dǎo)致錫在玻璃表層會產(chǎn)生一定的熱擴(kuò)散現(xiàn)象，出現(xiàn)與其他玻璃不同的特征。下面就針對錫在浮法玻璃表面層熱擴(kuò)散特征展開論述。

第一，滲錫量特征。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，玻璃溶體就會漂浮在熔融的錫液上，在這種條件下，錫就會通過玻璃的下面進(jìn)行擴(kuò)散。并受到錫高溫?fù)]發(fā)的影響，導(dǎo)致玻璃熔體上部的空間錫槽內(nèi)存在一定的氣態(tài)錫，會隨著時(shí)間的推移，深入到浮法玻璃的表面。在通常情況下，錫在玻璃下表面擴(kuò)散深度大約為10微米，受到生產(chǎn)條件的不同，也會存在的不同的差異。在錫擴(kuò)散到玻璃表面以后，錫液與玻璃液接觸時(shí)間越長，就會導(dǎo)致錫槽溫度越高，周圍保護(hù)氣體的純度就會越低。

第二，駝峰特征。在距離浮法玻璃表面0.001微米處，就能夠觀察到氧化錫，但是在超過20微米以后，就很難再檢測到錫了，但是在進(jìn)行檢測過程中，在浮法玻璃表面下4—10微米處，會出現(xiàn)滲錫量的峰值，呈現(xiàn)出駝峰的特征，峰值的出現(xiàn)于錫價(jià)態(tài)的變化有著很大的關(guān)系。

第三，在硅酸鹽玻璃生產(chǎn)過程中，Sn2+配位會呈現(xiàn)出四面體的結(jié)構(gòu)形式，3個(gè)軌道會分貝和3個(gè)氧絡(luò)結(jié)合，而剩余的一對孤對電子占據(jù)第4個(gè)軌道。Sn4+配位狀態(tài)呈現(xiàn)為八面體結(jié)構(gòu)。因此，在進(jìn)行浮法玻璃生產(chǎn)過程中，由于Sn2+占據(jù)多數(shù)，并且內(nèi)部玻璃網(wǎng)絡(luò)具有很好的連接性，需要生產(chǎn)人員結(jié)合實(shí)際情況，增加表面的硬度和彈性模量。

2 浮法玻璃表面化學(xué)成分分部特征

在浮法玻璃表面，化學(xué)組成主要在高溫的影響下，有的元素出現(xiàn)了揮發(fā)情況，導(dǎo)致玻璃本體組成出現(xiàn)一定的差異。Na+會從浮法玻璃帶表面出現(xiàn)散失的情況，使得表面層的氧化鈉含量比玻璃本體底。Ca2+也會從玻璃兩個(gè)表面散失，導(dǎo)致氧化鈣含量也會比玻璃本體低。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，S會從表面散失量較少，但是留在下表面的S，會轉(zhuǎn)化成硫化物，這是導(dǎo)致浮法玻璃變黃的原因。但是隨著其他元素的蒸發(fā)，就會增加浮法玻璃表面的二氧化硫。

在錫離子的影響下，浮法玻璃要具有熒光特征，在玻璃下表面，隨著錫的擴(kuò)散，從而形成了一層富錫層，當(dāng)玻璃受到地強(qiáng)度的紫外光線照射時(shí)，就會出現(xiàn)黃色熒光，這種特性被應(yīng)用在浮法玻璃判定上。

在通常情況下，檢測人員可以利用X-射線熒光光譜法對浮法玻璃表面進(jìn)行元素分析和測試。經(jīng)過測試的結(jié)果，浮法玻璃下表面40nm深度內(nèi)錫和鐵的含量和上表面的含量存在很大差距。

3 浮法玻璃表面物理性質(zhì)的變化特征

根據(jù)國外學(xué)者研究，采用納米壓痕法，可以測定2mm浮法玻璃表面的硬度和彈性模量，根據(jù)最終的結(jié)果，玻璃上下硬度和彈性模量出現(xiàn)一定程度的增加。并且在100nm表面層內(nèi)，相應(yīng)的玻璃硬度就會增加10%。因此，就針對浮法玻璃表面物理性質(zhì)的變化特征展開論述。

第一，在實(shí)際應(yīng)用過程中，浮法玻璃上下兩個(gè)表面強(qiáng)度和缺陷尺寸存在著很大的差異。尤其在下表面具有較大的缺陷尺寸，表面強(qiáng)度比較弱。還有的學(xué)者，詳細(xì)測定了浮法玻璃表面的瑕疵尺寸，發(fā)現(xiàn)浮法玻璃下面的瑕疵長度要比上表面的瑕疵長度要長。在浮法玻璃表面瑕疵深度上，下表面就會比上表面深。這說明在很大程度上，影響浮法玻璃表面狀態(tài)因素很多，具體包括化學(xué)成分、玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。在進(jìn)行浮法玻璃表面滲錫量與折射率測定過程中，隨著身錫量的增加，相應(yīng)的就會增加玻璃的折射率。

在進(jìn)行浮法玻耐風(fēng)化性測定過程中，浮法玻璃鈉鈣硅玻璃下表面比上表面更具有耐風(fēng)化性能，并且在離子浸析作用下，鈉離子會隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)析出的現(xiàn)象，并且會增加硅和氫的含量，因此，就會在浮法玻璃表面形成一層大約10納米的薄層，在實(shí)際過程中，薄層在第一年內(nèi)增加速度較快，隨著時(shí)間增加，厚度不會再增加，這種薄層形成以后，就發(fā)揮保護(hù)作用，從而避免玻璃內(nèi)部受到風(fēng)化影響。

綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于浮法玻璃生產(chǎn)工藝的特殊性，在玻璃表面呈現(xiàn)化學(xué)和物理成分的變化，并且玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)細(xì)微的變動(dòng)，就會導(dǎo)致浮法玻璃表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的變動(dòng)，影響到玻璃內(nèi)部的折射率、強(qiáng)度、硬度、耐久性以及耐風(fēng)化性等性質(zhì)。因此，為了發(fā)揮浮法玻璃在實(shí)際應(yīng)用中的作用，還需要對浮法玻璃表面理化性能特征進(jìn)行分析，從而提升浮法玻璃性能，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

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作者簡介：范衛(wèi)華（1977-），男，河南駐馬店人，本科，助理工程師，研究方向：浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備。