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液晶显示用玻璃基板中铂族元素金属缺陷产生的原因

玻璃杂志 2019/3/12 10:44:06

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中玻网】全面阐述了溢流下拉法工艺生产的用于液晶显示的玻璃基板中的铂族元素金属缺陷产生的原因和主要影响因素,并提出了可显著减少缺陷水平的对策方案。

  在玻璃基板的主流制造工艺方法溢流下拉法的工艺中,为了避免玻璃熔体和耐火材料接触带入耐火材料氧化物结石杂质和气泡,在池炉中预熔后形成的玻璃熔体直接进入由高熔点难熔金属铂及其合金制成的管道及容器中进行玻璃液的澄清、均化、冷却和输送过程,进入马弗炉的成型溢流槽进行向下拉制成所需厚度的玻璃基板。主要生产流程如以下图1所示。

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  图1溢流下拉法生产流程图

  铂铑合金通道自由玻璃液面上部空间内的化学侵蚀,这里所说的空间具体指澄清段液面线上方与铂铑合金材料壁形成的空间以及搅拌槽和供料槽液面线分别和它们的上盖之间形成的相对密闭空间(图1中所示的a、b、c等处)。在高温下,铂铑合金中的铂或铑与空间内空气中的氧气发生以下可逆氧化反应:

  Pt(s)+O2←→Pt O2

  4Rh(s)+3O2←→2Rh2O3

  实验表明:以上氧化反应的程度与气氛中氧气分压成正比,与空间温度和气氛气体的流动速度成正向指数规律递增。另外应该指出的是:液面线处在三相共存界面处,温度很高,此处的氧化反应剧烈。因此,减少铂铑金属氧化侵蚀缺陷的方法可采取以下几项措施:(1)在满足气泡澄清和玻璃液充分均匀的条件下降低通道玻璃液(空间)的温度。(2)优化铂铑金属通道各段特别是澄清段的温度控制模式和保温方式,超大程度减少空间温度梯度和温度波动范围。(3)在工艺操作中尽量减少液面波动幅度。(4)在如上所述的液面线上方与外界环境相通处增加保温和密封设施,减少空间气体与外界环境之间的热对流和气体对流。(5)在条件允许的情况下,可考虑给以上所述的自由空间通入不与铂铑合金等材料发生氧化反应的氮气或隋性气体。

  高温黏稠玻璃液对搅拌槽内壁及搅拌叶片的高温物理侵蚀。生产实践中发现,在搅拌均化过程中由于搅拌棒在高温黏稠玻璃液中的转动而带入玻璃中的铂铑金属夹杂物的含量也随着转速的提高(搅拌能力的增加)而增加。其直接原因为搅拌棒在高温黏稠玻璃液中转动时作用在搅拌叶片和搅拌槽内壁上的剪切应力造成该处表面铂铑合金的物理侵蚀剥离。而要补偿因转速降低造成的搅拌效率的降低而导致的条纹品位的劣化,必须从源头上改善玻璃液的均匀性,一般较少采用。

  玻璃原材料中带入的杂质污染及侵蚀,污染杂质主要包括两类:①配合料和碎玻璃制备过程中混入的铁粉等还原性杂质;②回收的铂铑超标碎玻璃中直接带入的铂铑结晶缺陷。这就要求在配合料的制备特别是在碎玻璃的制备过程中加装必要的除铁及其它可能带入的金属及氧化物装置,加强过程管控,避免其它还原性异物的混入。注意对回收碎玻璃的管理,避免铂铑超标的碎玻璃再次投入使用,从源头上杜绝铂铑等金属缺陷的产生。

  本文从工艺、设备和原材料等方面全面分析总结了采用铂铑合金通道(容器)对玻璃液进行澄清、均化和输送处理的溢流下拉法工艺中铂铑等贵金属缺陷产生的原因,并提出了相应的解决措施。在日常工艺管理和工作中,按照本文提供的思路去寻找铂铑缺陷产生的根源,并采取相对应的措施,可以将以上缺陷控制在一个较低的水准,使产品能够满足用户需求。但是在实际工作中要灵活运用本文介绍的对策方法,统筹考虑以上措施对玻璃基板其它性能和缺陷的影响(如在减少铂铑缺陷的同时有可能引起诸如气泡发生率的上升和条纹品位劣化),全方位提高玻璃基板的良品率和品位。

作者: 王志安、郭荒25812次浏览

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