玻璃生产中铂金颗粒缺陷产生的原因与改善措施.docx

0??引言

在特种玻璃的生产中，为了提高玻璃的品质和良率，通常会在一些关键部位使用铂金（本文指以铂基，铂铑合金的统称），如在溢流下拉法超薄玻璃的生产中，均配置了铂金通道。因为工艺上需要较高的温度来输送熔融玻璃，一般陶瓷材料通道虽能承受高温，但熔融玻璃的品质往往无法保证；采用铂金通道，可以实现铂金直接加热和温度精准调节，能精确控制熔融玻璃的流速，从而使超薄玻璃的成形过程更加稳定，相比其它未采用铂金通道的成形工艺，玻璃外观品质会更好。但是，铂金在高温下易发生氧化挥发，在高温流动玻璃液的作用下，也会发生一定程度的物理侵蚀与化学腐蚀，继而产生铂金颗粒缺陷，对生产的稳定性也会造成不利的影响。本文以铂金通道在高铝盖板玻璃生产中产生铂金颗粒为例，对铂金颗粒缺陷产生的原因进行分析，并提出改善措施。

1??铂金

在溢流法高铝盖板玻璃的生产中，铂金通道上游与窑炉相接，下游通向成形，其工艺流程见图1。

图1铂金通道示意图

铂金能够用作高温熔融玻璃液的输送通道，缘于以下优点：①熔点高，在高温下具有极高的机械强度；②对侵蚀性熔融玻璃及玻璃中的气体、盐有较高的抗蚀性；③几何形状易加工、焊接性能良好；④导电性能好、能用作直接加热；⑤可以回收再利用。

2??铂金颗粒缺陷

（1）挥发型铂金颗粒

铂金在400～500℃时，表面就会生成一层非常薄的固态氧化物膜，温度继续升高，氧化物膜就会从固态转变为气态，且随温度的升高，该转变更加剧烈，生成的铂金氧化物气体也更多。如果铂金表面是开放的，又有流动空气作为动力，那么，所生成的氧化物气体就被驱散到外界空气中，从而形成铂金的强力挥发；若挥发出的铂金氧化物气体遇到封闭耐火材料的阻挡，又没有流动的空气作为动力时，铂金氧化物的平衡分压值将降低，气态氧化物就不能以固态沉积，而是离解成金属单质沉积下来，以使气相中的氧化物达到平衡状态。铂和铑的一种氧化还原反应表示为：

由于在1100℃以上时，铑及其氧化物的饱和蒸气压要高于铂及其氧化物的饱和蒸气压，代表着铑比铂在高温下容易氧化挥发，这种挥发型铂金颗粒经X射线能谱分析仪（EDS，卡尔蔡司）分析，铑成分通常会高于铂金本体PtRh20中铑的含量（表1）。

表1铂金颗粒（铑丝）EDS分析结果

这种机理形成的一种铂金颗粒光学显微镜（OM，OLYMPUS，BX51）照片及扫描电子显微镜（SEM，卡尔蔡司，SUPRA40）图像见图2、图3。

图2铂金颗粒（铑丝）平面OM照片

图3铂金颗粒（铑丝）断面SEM图像

由于这种铂金颗粒的铑成分相对于铂金本体PtRh20含量中的铑含量20%还要高，从其形状来看为丝线状，故通常称之为铑丝或铑线。这种含量的铂金颗粒通常发生于运行初期或后期，主要产生于具有开放空间的部位，前期铂金通道空管升温时铂金表面的氧化挥发，运行后期如澄清段排气孔、液位测量孔、搅拌桶上部挥发物的集聚，均容易产生此类铂金颗粒缺陷。

（2）析出型铂金颗粒

铂金通道具有自由液面空间的区域，铂金高温氧化物蒸汽也会扩散进入熔融玻璃液，在高温玻璃液中溶解。另外，铂金在高温玻璃液的作用下，也会发生一定程度的化学腐蚀，铂金化学腐蚀的根本原因是其热力学上的不稳定性造成的，即铂金本身较玻璃中的氧化物原子处于自由能较高的状态，这种倾向在动力学条件具备时，就会发生金属单质向铂金的氧化物或化合物的转化。这种腐蚀虽然微小，但却不容忽视。

该种原因形成的铂金颗粒如图4所示。

图4铂金在熔融玻璃液中的腐蚀

高温熔解于玻璃液中的铂金，当温度下降，熔解度减小后，重新析出产生杂质。在生产中，析出型铂金颗粒缺陷占有相当大的比例，当数量较多时，直径往往趋小。这种类型的铂金颗粒通常以六边形、三角形结晶呈现（图5），EDS分析成分显示铂含量相对于铂金本体PtRh20中的铂含量80%要高（表2）。

（a）三角形铂金颗粒平面OM照片

（b）三角形铂金颗粒断面OM照片

（c）三角形铂金颗粒断面SEM图像

图5三角形铂金颗粒

表2三角形铂金颗粒EDS分析结果

析出型铂金颗粒在外观形貌上也有针状等其它形状，但数量相对较少。

（3）冲刷型铂金颗粒

由于玻璃液的长期冲刷、侵蚀和铂金搅拌棒的机械磨蚀，导致铂金从通道本体上剥落，进入到玻璃液中形成缺陷。如直角连接处、搅拌段中搅拌棒的高速运转，通常会加速铂金的物理侵蚀与磨损，在比较恶劣的条件下，会造成铂金的大块儿剥落。这种原因造成的铂金颗粒形状不规则（图8），做EDS分析为铂金主体PtRh20成分。

（a）剥落的铂金颗粒OM照片1

（b）剥落的铂金颗粒OM照片2

图6剥落的铂金颗粒

3铂金颗粒缺陷的改善措施

当铂金通道在运行过程中出现数量较多的铂金颗粒时，会严重影响生产的稳定，需要采取必要的措施加以改善。

挥发型铂金颗粒改善措施

（1）清理澄清段上部排气孔周围的挥发物；

（2）适当