浮法超薄电子玻璃常见熔化结石缺陷分析

郑 旭，乔 伟，聂 航，周 雪

（1 河北视窗玻璃有限公司 河北 廊坊 065000）

（2 河北省企业技术中心 河北 廊坊 065000）

（3 河北省超薄电子玻璃技术创新中心 河北 廊坊 065000）

0 引言

随着柔性电子、光电显示等领域的发展，浮法超薄电子玻璃作为一种性能优异的新型透明材料，受到了广泛的关注和应用。 浮法超薄电子玻璃具有优异的透明性和强化性能，是制备高清晰度和节能显示器的重要材料之一。在制备过程中，常常会出现一些缺陷，熔化结石缺陷就是其中一种。 熔化结石缺陷会降低浮法超薄电子玻璃的光学和机械性能，甚至导致设备失效［1］。 因此，熔化结石缺陷的分析和解决对于提高浮法超薄电子玻璃的质量和稳定性具有重要意义。 本文将介绍浮法超薄电子玻璃中常见的熔化结石缺陷，分析其形成机制，提出了一些常见的检测方法和解决方案。

1 浮法超薄电子玻璃的制备及熔化结石缺陷的形成原因

1.1 浮法超薄电子玻璃的制备

浮法超薄电子玻璃制备的过程是通过浮法池将玻璃熔融成薄片，然后通过降温固化，最后形成薄的玻璃片。整个制备过程中，需要对熔融温度、熔融时间、出料量等关键因素进行控制，从而确保制备出的玻璃材料具有高质量和良好的性能［2］。 以下是制备过程中的几个关键点：

（1）熔融温度。 熔融温度是制备浮法超薄电子玻璃的重要因素。 熔融温度太低会导致材料不够均匀，玻璃的厚度也不够均匀，而熔融温度太高会使玻璃变得易碎、易破裂。 因此，在制备过程中，需要调整熔融温度，以确保玻璃的质量以及能够从浮法系统中稳定送出。

（2）熔融时间。 熔融时间是浮法超薄电子玻璃制备过程中的另一个重要因素。 通常，熔融时间越长，制备出的玻璃材料的质量就会越好，然而，过长的熔融时间也可能导致熔窑耐材烧损、侵蚀，尤其是超薄玻璃或大面积玻璃。 因此，在控制熔融时间时，需要进行适当调控以确保玻璃材料的质量。

（3）出料量大小变化。 出料量是直接影响玻璃材料厚度和质量的因素之一。 如果出料量过大，会导致玻璃液均化不足，从而导致玻璃料纹不均；而出料量过小会导致熔窑池底温度过高，从而影响生产稳定性［3］。 因此，出料量应该适宜，并且要在制备过程中进行密切的监控和调整。

1.2 熔化结石缺陷的形成原因

熔化结石缺陷是浮法超薄电子玻璃制备中常见的问题，不仅在制备过程中会造成质量问题，而且会影响玻璃的性能和使用寿命［4］。 熔化结石缺陷的形成原因主要包括以下几个方面：

（1）杂质和气泡含量高。 在制备浮法超薄电子玻璃的过程中，存在一些污染物，如铁、铬、镍等，污染物会使得熔融体中存在一些不均匀性，局部温度波动或出料量波动会造成玻璃成分不均。 在玻璃熔融体中，上述污染物、气泡和颗粒会聚集在一起，形成类似于石头的小结构，最终形成熔化结石缺陷。

（2）出料量不均匀。 浮法超薄电子玻璃的制备需要通过玻璃熔融体在熔融池中扩展，熔融体在扩展的过程中会因为出料量不均匀而出现厚度和质量不均匀的问题，特别是在熔融池角落处，当玻璃流速下降时，熔融体中结晶导致杂质、气泡等存在会随着流体运动而聚集在一起，形成沉积，从而形成类似于石头的小结构，最终形成熔化结石缺陷。

（3）玻璃中成分控制不佳。 浮法超薄电子玻璃的制备需要控制浮法池中的成分和状态，如果控制不好，会导致浮法超薄电子玻璃中的杂质和颗粒积聚，气泡存在而形成熔化结石缺陷。

综上所述，浮法超薄电子玻璃制备过程中需要对关键的制备参数进行严格的控制，以确保制备出的玻璃材料的高质量和稳定性［5］。 对于熔化结石缺陷等缺陷问题，需要对制备过程进行精细化控制和科学分析，从而找到解决方案并解决问题。

2 常见的熔化结石缺陷及其形成机制

浮法超薄电子玻璃在电子显示、太阳能电池、高精度仪器等领域有着广泛的应用。 然而，在其生产过程中，常常会出现一些质量问题，如熔化结石缺陷、气泡等［6］。 其中，熔化结石缺陷是影响玻璃产品质量的重要问题之一。下面将主要讨论浮法超薄电子玻璃中常见的熔化结石缺陷及其形成机制。

2.1 耐火材料缺陷

在浮法超薄电子玻璃生产过程中，耐火材料是必不可少的，一些耐火材料缺陷会引起玻璃熔炼中的结石缺陷。例如，如果使用的铝酸盐材料含有不溶性氧化物，就会导致铝的还原不能完成，残留下来的铝杂质会在玻璃中形成结石。

另外，如果使用的耐火材料含有较高的碱金属氧化物，如钠、钾等，就会导致玻璃中出现结石。 造成该现象的原因是，当玻璃液与碱性氧化物反应时，会形成难溶的物质并沉淀下来，最终形成结石。

2.2 均化不良缺陷

均化是浮法超薄电子玻璃生产过程中必须进行的一个步骤，其中均化剂的使用对于玻璃质量有着重要的影响。 如果均化剂添加量不足，或者使用的均化剂质量差，就容易导致均化不良现象。

均化不良的表现是玻璃中存在不均匀的颜色、结石等缺陷。 导致该现象的原因是均化剂作用不足，无法将玻璃中的杂质溶解均匀，而杂质物质在玻璃中则会形成结石和不均匀的色斑。

2.3 熔化结石缺陷

浮法超薄电子玻璃熔炼过程中的结石缺陷是制约玻璃质量的重要问题之一。 熔化结石缺陷是玻璃中存在的硬质物质，在玻璃的生产和加工过程中，硬质物质会导致刮伤、破裂等问题，从而降低玻璃的质量［7］。

熔化结石缺陷的形成原因比较复杂，主要与玻璃中的化学成分、熔化温度、熔化时间、熔化气氛等因素有关。 一般情况下，熔化结石是由玻璃中的杂质物质聚集形成的。杂质物质在玻璃熔炼过程中无法完全溶解，而聚集在一起形成熔化结石。 另外，熔化结石可能还与均化剂的使用不当、炉子清洁不彻底等因素有关。

熔化结石缺陷对玻璃产品质量的影响很大，因此生产中必须采取有效的措施，防止熔化结石的形成和存在。

3 熔化结石缺陷的检测方法

熔化结石缺陷是一种玻璃缺陷，它常常会影响到玻璃的质量和机械强度。 因此，对于浮法超薄电子玻璃制备过程中的熔化结石缺陷，需要使用一定的检测方法进行检查和控制［8］。 以下是几种常用的熔化结石缺陷检测方法。

3.1 视觉检查法

视觉检查法是最常用的一种检测方法。 在制备过程中，需要使用专业的显微镜、光源和照明设备，观察玻璃材料的表面和断面是否存在熔化结石缺陷和其他缺陷。 该方法不仅简单易行，并且效率较高，但它对于缺陷大小、位置、形态等要求较高，而且操作人员需要具备一定的经验。如图1、图2 所示。

图1 未熔石英（夹带气泡）

图2 氧化硅结石（玻璃化）

3.2 X 射线探伤

X 射线探伤是一种非破坏性检测方法，它利用X 射线穿透物质的能力，通过检测被测材料放射出的X 射线强度和吸收能力来检测熔化结石缺陷。 虽然此方法灵敏度高，无须接触被测材料，但需要专业设备和丰富的技术经验，同时成本较高。 见图3。

图3 X 射线探伤检测熔化结石缺陷

3.3 热平衡断面法

热平衡断面法是一种基于玻璃材料的热传导性质的检测方法。 将待测样品加热到一定温度并保持相对稳定状态，再对其中的温度分布进行检测分析，以判断其是否存在熔化结石缺陷。 此方法操作简单、无须特殊设备，但需要具备一定的分析技能和经验，并且也会对被检测的样品造成一定的热损伤。

3.4 超声波检测

超声波检测是一种基于声波的检测方法，可以用来探测玻璃材料中的缺陷和裂纹。 它利用超声波在不同材料中的传播速度和反射能力来检测熔化结石缺陷以及其他缺陷。 此方法操作简单、效率高，但需要超声波检测仪器和相关软件设备，对检测人员的技术要求也较高。 见图4。

图4 超声波检测熔化结石缺陷

综上所述，熔化结石缺陷的检测方法需要根据实际情况选择，采用多种手段进行综合检测，以确保被测材料的熔化结石缺陷和其他缺陷得到有效的控制和排除，最终保证浮法超薄电子玻璃的制备品质［4］。

4 熔化结石缺陷的解决方案

熔化结石缺陷是浮法超薄电子玻璃制备过程中常见的问题，为了解决该问题，需要从生产过程控制、原材料性能优化和熔化技术改进等方面入手，下面分别进行详细阐述。

4.1 加强生产过程控制

生产过程中，需要加强控制各个参数的稳定性和精确度，避免产生温度不均、气流湍动等不利因素。 特别是在玻璃液槽的温度控制上，应尽可能地控制在稳定的温度范围内，避免过高或过低的温度引发熔化结石缺陷的产生［9］。 因此，要注意控制氧气、天然气等气体的流量和压力，以及各种化学试剂的加入和排出的时间和数量，实现各项参数的精确控制。在生产过程中应注意清洗设备、及时更换易于受污染的原材料，避免污染导致控制不良产生结石缺陷。

4.2 优化原材料性能

在浮法超薄电子玻璃制备过程中，不同的原材料对熔化结石缺陷的影响是不同的。 因此，在选材方面，应优选具有较高纯度、均匀性好、化学活性低的原材料，来降低玻璃生产过程中造成结石缺陷的概率。 还有，应尽量避免使用含硫化物和离子渣等的原材料，并且要对各原材料进行配方和调整，控制原材料的质量和比例，降低将原材料带入玻璃中的机会，从而避免产生不良的结石缺陷。

4.3 改进熔化技术

为了防止熔化结石缺陷的产生，需要改进熔化技术，提高玻璃的熔化质量和均匀性。 其中，熔化过程中应加大搅拌力度，促进玻璃的均匀混合，降低分子的聚集率，有利于防止熔化结石缺陷的产生［10］。 因此，采用较高的熔化温度，使玻璃的黏度降低，从而促进均匀混合，并且减少流动时对之前形成的结石缺陷的影响。 在玻璃熔化过程中可以加入一些辅助剂，如氧化铁、氧化铬等，来促进熔化过程中玻璃的均匀混合。

总之，浮法超薄电子玻璃的熔化结石缺陷可以通过加强生产过程控制、优化原材料性能和改进熔化技术等手段来解决。 而且需要生产过程的精细化管理，准确地掌握熔化和混合过程中的各项参数，调整和优化原材料配方和比例，实现高质量的玻璃制备［11-12］。 因此，对于产生熔化结石缺陷的厂家来说，应该从多个角度入手，尽可能地降低结石缺陷的概率，为客户提供高质量的玻璃产品。

5 结语

综上所述，浮法超薄电子玻璃是一种重要的透明导电材料，但是其制备过程中常常会出现熔化结石缺陷，能够影响材料的光学和机械性能。 通过了解熔化结石缺陷的形成机制，选择合适的检测方法和采取有效的解决方案，可以减少和消除熔化结石缺陷，提高了浮法超薄电子玻璃的质量和稳定性。 本文结合常见的检测方法提出了一些解决方案，希望能为实际生产提供一定的指导参考。