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鋁硅酸鹽超薄電子玻璃

2022-09-16 06:05姜宏
玻璃 2022年9期
關(guān)鍵詞:成形黏度玻璃

姜宏

(1. 海南大學 ???570228;2. 特種玻璃國家重點實驗室 ???571924)

1 鋁硅酸鹽超薄電子玻璃的定義及其特性

鋁硅酸鹽超薄電子玻璃是指以鋁硅酸鹽玻璃成分體系為基礎,厚度1.3 mm以下的平板玻璃,具有高強、耐磨、透明、平整等優(yōu)異的性能,是目前國內(nèi)外平板顯示器蓋板玻璃的主要材料,也可用于其他電子領(lǐng)域。

目前市場在用的鋁硅酸鹽超薄電子玻璃主要有三種類型,即高鋁硅酸鹽玻璃、鋰鋁硅酸鹽玻璃、鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃,鋁硅酸鹽系列玻璃憑借其良好的綜合性能和突出的化學強化特性,在顯示蓋板保護玻璃中獲得廣泛應用。

鋁硅酸鹽玻璃是以堿金屬氧化物R2O(Li2O、Na2O、K2O)、Al2O3、 SiO2三者為主要成分,典型代表為Na2O-Al2O3- SiO2系統(tǒng)玻璃,玻璃的性能和化學強化特性與玻璃化學組成密切相關(guān)。根據(jù)Al2O3含量的不同,也可細分為中鋁、高鋁、超高鋁,玻璃中Al2O3質(zhì)量分數(shù)可以達到24%以上。受R2O含量影響,Al2O3在玻璃中的結(jié)構(gòu)單元有[AlO4]和[AlO6]兩種結(jié)構(gòu)存在形式,當R2O /Al2O3( mol)≥1時,Al2O3主 要以[AlO4]存在,R2O /Al2O3( mol)<1 時,Al2O3以 [AlO4]和[AlO6]共存。Al2O3提高玻璃結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡的完整性,顯著改善耐壓、抗沖擊和抗彎折性能,由于A12O3可 以有效銜接[SiO4]與網(wǎng)絡外體,其結(jié)構(gòu)單元[AlO4]體積相對[SiO4]大,可創(chuàng)造更大結(jié)構(gòu)空隙,有利于提高離子交換速度。高鋁玻璃隨著鋁含量的升高,化學強化后玻璃的強度也不斷提高,但Al2O3熔點高達2045 ℃,使玻璃黏度增加,也會導致玻璃熔化溫度提高,加大了制備的難度。此外,由于高鋁玻璃化學強化離子交換層深度一般小于50 mm,裂紋壓制層淺,抗沖擊性不穩(wěn)定,安全性存在一定問題。因此,高鋁硅酸鹽玻璃的發(fā)展受鋁含量及應力層深度的限制。

近年來,在手機蓋板玻璃等領(lǐng)域,為解決高鋁玻璃遇到的困境,用鋰鋁硅玻璃替代高鋁硅玻璃體系玻璃,發(fā)展了兩步離子交換法。高鋁硅玻璃主要堿金屬成分是鈉,化學強化主要鉀-鈉離子交換;而鋰鋁硅玻璃的堿金屬成分為鋰和鈉,鋰、鈉共同存在,可為二次離子交換創(chuàng)造條件,鋰鋁硅玻璃一般依次進行鈉-鋰離子交換和鉀-鈉離子交換。雖然鈉-鋰離子的小體積差導致其產(chǎn)生應力不高,但交換速率高、交換程度大,后續(xù)進行的鉀-鈉交換亦可獲得和鋁硅玻璃一樣的高CS值。如此可獲得具有高表面壓應力和厚壓應力深度的復合壓應力層,使得玻璃具有更好的力學性能,玻璃自爆的安全性也大大提高,主要用于高端顯示器產(chǎn)品。但是Li2O的引入使得玻璃生產(chǎn)時析晶傾向嚴重,控制玻璃析晶是此種玻璃生產(chǎn)面臨的重大問題;另外,Li2O對耐火材料侵蝕的加劇也是突出問題。在手機蓋板玻璃最主要的抗跌落高度指標上,鋰鋁硅玻璃比高鋁硅玻璃提高了2倍以上,從0.6 m增高到1.2 m以上(196 g負載,2.5D玻璃,50 mm×50 mm×0.7 mm)。經(jīng)過不斷優(yōu)化改進,包括玻璃本體與后續(xù)化學強化的改進,鋰鋁硅手機蓋板抗跌落高度已經(jīng)達到1.6 m以上,成為高端手機蓋板的主流材料。

2 透明微晶玻璃在電子玻璃中的興起

盡管如此,人們還是在研發(fā)更好力學性能的新一代玻璃,將鋰鋁硅微晶玻璃作為新的研究對象代替鋰鋁硅玻璃。

微晶玻璃力學性能優(yōu)勢來源于其遭遇外力破壞時呈現(xiàn)的三重阻力效應:玻璃本征強度+晶格阻擋+化學增強。

①玻璃本征強度:晶體本身具有更高強度,析晶后玻璃力學性能提升;

②晶格阻擋:晶體具有阻礙裂紋擴展的作用,使微晶玻璃不易發(fā)生破裂;

③化學增強:微晶玻璃也可通過化學強化提高本體強度和韌性。

微晶玻璃具有更好的裂紋壓制層,阻止裂紋擴展。高鋁硅玻璃單側(cè)的“裂紋壓制層”僅為玻璃厚度的5%左右,而微晶玻璃單側(cè)的“裂紋壓制層”高達玻璃厚度的25%左右。圖1為晶體阻礙裂紋擴展的示意圖,也顯示了晶體對裂紋擴展的阻礙。

圖1 晶體阻礙裂紋擴展的示意圖

鋰鋁硅酸鹽體系微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)低、透明度高、化學穩(wěn)定性和機械強度優(yōu)異。鋰鋁硅微晶玻璃成分及熱處理工藝不同,主要析晶相及晶體形態(tài)不同,析出的主要晶體有b-石英固溶體、b-鋰輝石、透鋰長石、二硅酸鋰等,晶相總結(jié)晶度從百分之幾到百分之九十以上。析出的晶相、晶體尺寸和粒度、晶相總結(jié)晶度及各相的體積分數(shù)、微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定了玻璃的性能。鋰鋁硅微晶玻璃體系成分可變范圍較大,得到的主晶相及結(jié)晶度等指標有很大不同。

最近推出的旗艦機其手機蓋板玻璃都是采用了主晶相為二硅酸鋰和透鋰長石的微晶玻璃。這款微晶玻璃的特點是高鋰低鋁、高結(jié)晶度(達90%),成分范圍見表1。鋰鋁硅微晶玻璃的性能比鋰鋁硅二步強化的玻璃又有了極大的提升,抗跌落高度指標上,鋰鋁硅微晶玻璃比鋰鋁硅玻璃提高了近2倍,從1.2 m增高到2.0 m以上(196 g負載,2.5D玻璃,50 mm×50 mm×0.7 mm)。

表1 微晶玻璃組成

3 高鋁硅酸鹽及鋰鋁硅酸鹽玻璃生產(chǎn)工藝

浮法和溢流法是生產(chǎn)高鋁和鋰鋁硅酸鹽超薄電子玻璃主流的工藝方法。溢流下拉法不依靠介質(zhì)通過垂直下拉成形,其優(yōu)點在于玻璃兩側(cè)應力分布均勻,產(chǎn)品平坦度更好。但是存在較高的技術(shù)壁壘,投資強度大且產(chǎn)能較低。浮法成形由于玻璃在錫槽成形過程中玻璃面與錫面及保護氣體面張力差異導致大尺寸產(chǎn)品翹曲度大,優(yōu)勢在于成形產(chǎn)能大、成本低,浮法單線產(chǎn)能可以做到30~150 t/d,而溢流法單線產(chǎn)能20 t/d左右??傮w上兩種工藝的對比見表2。

表2 蓋板玻璃基板制備工藝對比

對于生產(chǎn)高鋁硅酸鹽玻璃而言,溢流法有鉑金通道,可以實現(xiàn)高溫澄清;溢流成形黏度與浮法成形黏度接近,但是溢流磚成形磚是采用高鋯磚包覆鉑金,可以承受較高的溫度,受高溫制約小,所以溢流法更適用于高氧化鋁含量的高黏度玻璃所需的高溫熔化、成形生產(chǎn)。而浮法工藝受Al2O3含量的制約較大,即便采用全氧燃燒+電助熔熔化工藝,如果在成形過程中流道溫度超過1350 ℃,對應唇磚下沿的溫度將超過1300 ℃,首對拉邊機處的溫度將超過1200 ℃,流量閘板、唇磚、錫槽高溫區(qū)等部位材料的選擇就會受到很大限制,錫槽出口溫度也會達到700 ℃甚至更高,對過渡輥臺、退火窯高溫區(qū)部位材料的選擇就會受到很大限制。采用鉑金通道生產(chǎn)線產(chǎn)能會受到限制,投資也會大幅度增加,浮法玻璃的規(guī)模、效率、成本等優(yōu)勢會大大抵消。用浮法工藝生產(chǎn)高鋁玻璃一般不用鉑金通道,玻璃中Al2O3含量一般不超過18%,通常Al2O3含量在15%以下。

對于生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽玻璃,因為加入了離子半徑非常小的Li+使得玻璃黏度大大降低,熔化、成形溫度也大大降低,對于浮法工藝而言,Al2O3含量的制約就會大大減少。但是隨著Li2O含量的提高,玻璃析晶能力增強,由于浮法成形的特點,在錫槽八字磚、背襯磚處存有滯留的玻璃液,容易產(chǎn)生析晶,就要使得這些部位的溫度高于玻璃析晶上限50 ℃以上,析晶是浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅玻璃在生產(chǎn)過程中需要控制的一個關(guān)鍵問題,通過改進成形及錫槽特殊結(jié)構(gòu)設計和調(diào)整成形工藝參數(shù),可有效改善甚至解決該類問題。

在國外,康寧、電氣硝子等采用溢流法,旭硝子、肖特等采用浮法生產(chǎn)高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃。在國內(nèi),彩虹等采用溢流法成功生產(chǎn)了高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃,值得肯定的是,我國通過對自主知識產(chǎn)權(quán)實現(xiàn)了浮法工藝的優(yōu)化和裝備的升級。旗濱、旭虹、南玻、鑫景等均采用浮法工藝成功生產(chǎn)了浮法高鋁及鋰鋁硅酸鹽玻璃,產(chǎn)品性能達到電子玻璃要求的同時,產(chǎn)品成本大大降低。以旗濱集團為例,在醴陵旗濱電子玻璃有限公司第一條高性能電子玻璃生產(chǎn)線成功運行生產(chǎn)3年后,為更好覆蓋高鋁超薄電子玻璃全系列產(chǎn)品,滿足市場進一步需求,該公司第二條生產(chǎn)線于2022年7月點火投產(chǎn),兩條浮法生產(chǎn)線將覆蓋高鋁、鋰鋁硅玻璃的生產(chǎn)。據(jù)悉,旗濱集團也會在鋁硅酸鹽電子玻璃領(lǐng)域持續(xù)加大研發(fā)投入,深度布局電子玻璃新材料、新工藝升級研發(fā),聚焦電子顯示蓋板玻璃抗摔、抗劃的目標,不斷推出新產(chǎn)品。

4 微晶玻璃

目前鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃有兩種生產(chǎn)工藝,一是采用光學玻璃的生產(chǎn)方法:熔化+澆筑+切片+研磨+拋光;二是采用壓延或者流孔下拉+壓延組合方法。同時,國內(nèi)外也在研究采用浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃。

4.1 澆筑法與壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的工藝對比

光學玻璃通常采用澆筑法生產(chǎn),小批量也可采用不連續(xù)熔化澆筑,每一爐最大可到幾噸,最小可到幾克;有一定產(chǎn)量規(guī)模的一般采用連續(xù)熔化澆筑,日熔化量最小數(shù)百公斤,最大一般不超過20噸。在繼承和借鑒光學玻璃工藝基礎上,鋰鋁硅微晶超薄電子玻璃也可使用間歇或連續(xù)熔化澆筑法生產(chǎn),日熔化量一般不超過3噸,其生產(chǎn)流程為:

配料→熔化→玻璃磚成形→熱處理→整形→切片→減薄→拋光→CNC→包裝出貨

玻璃熔化后澆筑成厚度約30 mm的玻璃磚,再經(jīng)過晶化處理得到微晶玻璃磚,在整形后用線切割工藝將玻璃磚切割成玻璃片,再將玻璃片研磨拋光得到滿足厚度和表面質(zhì)量要求的玻璃片,最后經(jīng)過CNC加工后就可以包裝出貨。

澆筑法生產(chǎn)微晶玻璃的優(yōu)勢:①熔化爐小,可靈活調(diào)整玻璃品種;②采用光學玻璃工藝生產(chǎn),玻璃質(zhì)量高;③成型過程中幾乎無涼玻璃滯留,不易析晶。

澆筑法生產(chǎn)微晶玻璃的劣勢:①生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)能低,且光學玻璃級別的玻璃熔制澆筑對坩堝、熔制工藝、澆筑經(jīng)驗要求較高,需要一定程度的經(jīng)驗積累;②玻璃要先制成厚的玻璃磚再退火、晶化,能耗高,效率低;③要將厚的玻璃磚切割成薄片,還要進行研磨、拋光,物料損耗大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本大幅度提高。

壓延法是一個很成熟、傳統(tǒng)的平板玻璃生產(chǎn)方法,通過壓延輥快速成形的特性可有效避免玻璃的析晶,生產(chǎn)電子微晶玻璃成形退火方式與傳統(tǒng)壓延工藝相同,增加了晶化熱處理以及后加工環(huán)節(jié),其生產(chǎn)流程為:

配料→熔化→壓延成片→熱處理→減薄→拋光→CNC→包裝出貨

玻璃熔化后送入壓延機壓成薄片,經(jīng)過晶化處理得到微晶玻璃薄片,再將玻璃片研磨拋光得到滿足厚度和表面質(zhì)量要求的玻璃片,最后經(jīng)過CNC加工后就可以包裝出貨。

壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的優(yōu)勢:①直接壓成玻璃薄片,在后續(xù)加工中省去了整形、切割工序,生產(chǎn)效率大大提升,生產(chǎn)成本大大降低;②壓延成形對不同微晶玻璃品種的適應性廣,玻璃在經(jīng)過壓延輥時玻璃被快速冷卻,可以阻止玻璃析晶;③日熔化量可大于熔鑄法。

壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的劣勢:①經(jīng)過壓延后玻璃表面粗糙,仍然要經(jīng)過研磨、拋光才能達到電子玻璃對表面質(zhì)量要求;②傳統(tǒng)常規(guī)的玻璃壓延成形一步達到超薄玻璃的厚度及厚薄差有一定難度;③進入壓延機前玻璃在供料口邊部或底部容易形成滯留低溫區(qū)玻璃,容易析晶。

國外用澆筑法生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃的企業(yè)有日本小原等;用壓延法生產(chǎn)的廠家有美國康寧等。流孔下拉玻璃成形黏度在102Pa·s左右,而壓延成形玻璃黏度在103Pa·s左右,成形溫度差別在100 ℃以上,這兩種工藝從成形黏度方面來說,可以組合對玻璃進行拉薄。

國內(nèi)澆筑法用于超薄電子微晶玻璃生產(chǎn)并在手機產(chǎn)品商業(yè)化應用的是光明光電的“飛鳥”、鑫景“昆侖”。采用澆筑法研發(fā)和其他工藝路線試制超薄電子微晶玻璃產(chǎn)品的單位很多,近期有很多微晶電子玻璃研制的報道,產(chǎn)品性能也有很大不同。

國內(nèi)用壓延法生產(chǎn)微晶玻璃的廠家較多,主要是不透明的建筑微晶,多利用尾礦來制做。電磁爐面板微晶玻璃也是壓延法生產(chǎn)的,一般厚度為3~5 mm,產(chǎn)品可以做成透明和不透明,白色不透明的微晶玻璃主晶相是b-鋰輝石,透明和黑色半透明的主晶相是b-鋰霞石。德國某公司推出了一款低膨脹透明微晶玻璃,玻璃厚度在3 mm以上,可用于航空及防火玻璃,據(jù)了解也是采用壓延法生產(chǎn)的,玻璃的析晶上限為1350 ℃左右,析晶下限為800℃左右;主晶相是b-石英和b-鋰輝石的共熔體:LixA lxS i(1-x)O2。但國內(nèi)用壓延法生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃仍在研發(fā)和試制中,目前還未見實現(xiàn)最終的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)報道。

由于微晶玻璃表現(xiàn)出的優(yōu)異性能,手機前后蓋板采用微晶玻璃是一個發(fā)展趨勢,但是微晶玻璃產(chǎn)能及價格是制約其快速推廣的原因。隨著微晶玻璃產(chǎn)能提升及工藝改進(如實現(xiàn)壓延法生產(chǎn)),其價格將會有大幅度降低,使用量將會有大的提升。

針對澆筑法和壓延法必須對微晶玻璃進行后續(xù)研磨、拋光等問題,人們希望能用浮法工藝來實現(xiàn)微晶玻璃的生產(chǎn),如果能夠采用浮法工藝生產(chǎn)超薄電子微晶玻璃,將會是一個革命性的改變。

4.2 浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃的技術(shù)分析

4.2.1 鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃工藝進展

國內(nèi)外已經(jīng)有少量關(guān)于浮法工藝生產(chǎn)鋰鋁硅酸鹽玻璃的專利報道。專利US2005/0250639Al提到LAS浮法平板玻璃的生產(chǎn)專利,并給出了玻璃主要成分:Li2O 2.5%~2.6%;A12O315.30%;SiO255%~75%; TiO2+ZrO22%。專利CN108863051B提出5G通信移動終端的微晶玻璃浮法制備工藝,給出了玻璃原料配比:石英砂45~75份、氧化鋁10~25份、碳酸鈉14.5~39.6份、硝酸鉀2.3~9.2份、碳酸鋰0~12.5份、氧化鎂0~20份、氧化鈦0~8份、氧化錯0~20份、氧化鋅0~10份、磷酸二氫銨0~9份、氧化銻0~3份、氧化銪0~3份、氧化鐵0~5份。

2008年9月28日,在中國,晶牛集團宣告世界首條浮法透明微晶玻璃生產(chǎn)線在河北邢臺問世,晶牛集團將微晶玻璃的生產(chǎn)工藝特性和浮法成形的工藝特性結(jié)合,把壓延微晶的技術(shù)與浮法工藝的技術(shù)進行嫁接,晶牛集團生產(chǎn)的浮法微晶玻璃也屬于LAS體系,主晶相為透鋰長石;生產(chǎn)玻璃厚度達2 mm,產(chǎn)品用于防火等方面。

近年沙河玻璃研究院技術(shù)支持建設過50 t/d微晶玻璃浮法生產(chǎn)線,進行了建筑裝飾微晶玻璃的生產(chǎn),生產(chǎn)線實現(xiàn)了一步法玻璃晶化。該微晶玻璃退火窯增加了升溫段,玻璃從錫槽進入退火窯后,先在一定溫度下進行核化,再升高溫度在高于核化的溫度下晶化,然后再逐步降溫退火。一步法微晶退火窯承擔了玻璃的熱處理功能,晶化溫度要比退火溫度高出許多,長度達到300 m以上,是一般浮法退火窯的數(shù)倍。該生產(chǎn)線生產(chǎn)的微晶玻璃體系為鈣鎂鋁硅體系,成分范圍見表3。產(chǎn)品主晶相屬尖晶石,不屬于LAS體系,生產(chǎn)的玻璃厚度最薄到了4 mm,玻璃在錫槽中料性短,硬化速度塊,拉薄比較困難。

表3 浮法微晶玻璃組成 質(zhì)量分數(shù)/%

4.2.2 超薄電子微晶玻璃的浮法工藝要求

超薄電子鋰鋁硅酸鹽微晶玻璃產(chǎn)品要滿足透明、厚度達到超薄、表觀缺陷達到質(zhì)量要求、理化性能達到產(chǎn)品要求等條件。用浮法工藝生產(chǎn)這種玻璃必須面臨微晶玻璃透光性、析晶性能等很多問題,最核心的問題是在玻璃成形過程中的析晶問題。

透明微晶玻璃的力學和光學、外觀特性主要由微晶玻璃的晶相種類、微觀結(jié)構(gòu)和各種缺陷決定,其中晶相種類和晶粒大小是必須控制的關(guān)鍵參數(shù),而其又會受到成分波動、熔體熱歷史、后期熱處理等多種因素的影響。

對于浮法玻璃生產(chǎn),各個工藝點的黏度點是相對不變的,玻璃成分不同,玻璃的溫度-黏度曲線不同,玻璃在各處的溫度會有很大差別,但是在各處的黏度值是相同的,即在固定成分和溫黏特性下,浮法玻璃生產(chǎn)的工藝溫度范圍也是基本確定的。浮法生產(chǎn)幾處關(guān)鍵的工藝黏度點見表4。

表4 各特征玻璃黏度點

因此,分析匹配浮法工藝各環(huán)節(jié)與透明微晶玻璃熔化、析晶特性的相互影響,是判斷浮法生產(chǎn)工藝可行性的重要前提。

4.2.3 浮法工藝生產(chǎn)微晶玻璃各工藝環(huán)節(jié)適用性分析

(1)熔化澄清

微晶玻璃在熔化澄清階段的溫度會遠高于其析晶上限溫度,不存在析晶的問題,主要面臨的問題一是需要的熔化溫度可能很高,需要全氧+電助熔才能保證熔化;二是Li2O含量可能很高,對耐火材料侵蝕性強,需要配置優(yōu)質(zhì)耐火材料;三是為保證澄清可能需要復合澄清劑,也可能需要鉑金高溫澄清系統(tǒng)。只要能根據(jù)生產(chǎn)的微晶玻璃成分特性設計好熔窯系統(tǒng)就可以滿足生產(chǎn)需求。

(2)冷卻成形

微晶玻璃在冷卻成形階段存在最大問題就是析晶,這也是微晶玻璃能否采用浮法工藝生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。浮法工藝生產(chǎn)玻璃液必須經(jīng)過流量閘板、唇磚進入錫槽,進入錫槽的玻璃液要經(jīng)過八字磚才能脫離與耐火材料的接觸,完全漂浮在錫液上,不存在滯留的“死玻璃”,離開八字磚時玻璃的黏度log h約為3.7。因此,要保證微晶玻璃在離開八字磚前不產(chǎn)生析晶,玻璃的析晶上限溫度要比此處溫度低30 ℃。所以,微晶玻璃的析晶上限溫度要在低于其自身黏度log h=3.7對應的溫度30 ℃以下,在開展浮法工藝設計前應對玻璃體系進行詳細的熱工參數(shù)測試。

玻璃離開八字磚后盡管不與耐火材料接觸,但是玻璃后續(xù)將經(jīng)過攤平拋光、拉邊機逐級拉薄,厚度逐步減薄,移動速度逐步加快,溫度逐步降低,在某一處的溫度將進入玻璃析晶上限溫度以內(nèi),如果此時的玻璃降溫速度小于玻璃的析晶速度,玻璃將會在成形過程中產(chǎn)生析晶。所以,微晶玻璃的析晶速度要低于其在錫槽內(nèi)的降溫速度。

另外,玻璃在流量閘板處的溫度以及成形溫度也不能太高。如果流量閘板處溫度高于1350 ℃,流道、唇磚材質(zhì)就不能使用電熔氧化鋁,閘板也不能使用石英陶瓷;成形溫度太高,錫槽電加熱原件也不能使用硅碳棒,錫槽耐火材料也會很大不同,錫槽溫度的提高也會使得錫的揮發(fā)大量增加,產(chǎn)生更多的玻璃缺陷。所以,微晶玻璃成分設計要使其自身對應浮法成形黏度點對應的溫度不能太高。

(3)晶化退火

微晶玻璃浮法生產(chǎn)中如果不考慮一次晶化,僅僅進行玻璃退火,那么主要考慮的是玻璃退火溫度是否在析晶下限溫度以上,也就是退火過程中會不會析晶或因分相發(fā)生而影響后期析晶,一般情況下超薄玻璃拉引速度會很快,玻璃退火的降溫速度會大大高于玻璃析晶速度,所以退火過程電子超薄微晶玻璃析晶風險不大。

微晶玻璃浮法工藝生產(chǎn)中如果考慮一次晶化,就不僅僅進行玻璃退火,還要進行晶化處理;需要考慮玻璃在退火中先要在析晶下限以上的成核溫度范圍內(nèi),某一溫度點保溫一段時間成核,再升高溫度在晶體長大溫度范圍內(nèi)的某一溫度點保溫一段時間使玻璃晶體生長到一定尺寸,然后再逐步降溫冷卻進入切裝工序。一次晶化爐需要根據(jù)玻璃成分及析晶晶相等特性設計,才能有效控制好晶體數(shù)量、大小。由于超薄電子玻璃光邊厚度與中部玻璃厚度差較大,在晶化時可能會不均勻析晶,這也是需要考慮的問題。

(4)切裝

微晶玻璃如果不進行一次晶化,在切裝時與非微晶玻璃差別不大,只是玻璃硬度會有所增加。微晶玻璃如果進行一次晶化,在切裝時與非微晶玻璃差別就會很大,主要是玻璃硬度會有很大程度增加,玻璃切裁、破碎都需要特殊設計。

5 超薄電子浮法鋰鋁硅微晶玻璃成分設計

眾所周知,微晶玻璃成分的設計決定了玻璃基本性能、析晶上、下限及析晶速率,而浮法工藝各工序有其特定的結(jié)構(gòu)、輔材和溫度控制要求,因此,玻璃成分和其固有特性是決定是否適合于浮法玻璃生產(chǎn)的本質(zhì)因素,體系的成分設計則既要適合于浮法工藝特性,又能滿足超薄成形,并保持優(yōu)良玻璃特性和微觀結(jié)構(gòu)受控,需要開展深入系統(tǒng)的研究。

6 結(jié)語

目前國內(nèi)鋁硅酸鹽超薄電子玻璃已經(jīng)獲得工業(yè)化生產(chǎn)突破并獲得廣泛應用,而鋰鋁硅系微晶玻璃剛剛興起,規(guī)?;a(chǎn)還處于開發(fā)階段,尤其是浮法生產(chǎn)研究方面還處于初期探索,要轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)還面臨一些關(guān)鍵問題需要研究解決。但采用浮法工藝生產(chǎn)電子超薄微晶玻璃是今后玻璃工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要方向。

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