專利名稱:一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于TFT-LCD玻璃基板的制造領(lǐng)域,涉及 到在玻璃窯爐中的配套設(shè)備,特別是用于玻璃窯爐熔化池的、以二氧化錫為基料的加熱電極。
背景技術(shù):
在液晶玻璃基板制程中,窯爐溶解池是對玻璃進(jìn)行熔化的設(shè)備。液晶玻璃屬于硼硅酸鹽玻璃,其原料組分決定,該玻璃液需要更高的熔解溫度?;鹧嫒紵龝訜崛芙獬厣喜坎Aб旱臏囟?,玻璃液底部由于距離火焰空間較遠(yuǎn),溫度較低。玻璃液的導(dǎo)熱性和流動性較差,使得溶解池池底的玻璃液保持較低的溫度和較長的滯留時間。這對玻璃液的下一步澄清不利,同時過長的滯留時間會改變?nèi)芙獬氐撞坎Aб旱慕M分。玻璃電熔是將電流通過電極引入玻璃液中,通電后兩電極問的玻璃液在交流電的作用下產(chǎn)生焦耳熱,從而達(dá)到熔化和調(diào)溫的目的。玻璃液之所以具有導(dǎo)電性,主要是基于液態(tài)下的玻璃中離子在電場力的驅(qū)動下發(fā)生遷移。1902年,沃爾克獲準(zhǔn)了一個基本專利,其內(nèi)容是利用對離子態(tài)電流的調(diào)控、借助玻璃配料在混合液態(tài)下離子流產(chǎn)生的熱效應(yīng)熔化玻璃。隨著熔窯設(shè)計和電極的不斷改進(jìn)和發(fā)展,這種電助熔方法得到廣泛應(yīng)用。玻璃窯爐的電助熔加熱技術(shù)的優(yōu)點在于1)、大幅度地提高熔化率。熔化率可提高60%,甚至100%。2)、提高玻璃的熔化質(zhì)量。在任何情況下采用電助熔都能改善玻璃的質(zhì)量。這是因為加強了玻璃液的流動使玻璃液的均勻性提高了。3)、靈活調(diào)節(jié)出料量。采用電助熔加熱的池窯能夠根據(jù)市場需要迅速調(diào)節(jié)池窯的出料量。4)、電助熔裝置尤其適用于難熔玻璃。TFT-IXD玻璃為高硼硅玻璃,屬于難熔玻璃的一種。布置于池壁的電極通電后,處于熔融狀態(tài)的玻璃液為一導(dǎo)體。根據(jù)電阻的熱效應(yīng)原理,兩電極間的玻璃液就會發(fā)熱。同時,由于電極端部的邊緣效應(yīng),電極端部附近的玻璃液溫度最高,此處溫度甚至可達(dá)1700°C以上。由于比重的差別,在電極附近就形成了玻璃液流,池深方向各層的玻璃都充分參加了這一流動,從而消除了高硼硅玻璃分層所帶來的問題。另外,電極端部在玻璃液中的“放熱”現(xiàn)象及由此而產(chǎn)生的玻璃液流提高了底層玻璃液的溫度,加快了石英顆粒的溶解速度,促進(jìn)了玻璃的澄清和均化。一般作為電助熔電極的材料有石墨電極、鉬電極、二氧化錫電極和鉬金電極。普通二氧化錫電極因受到二氧化錫材料性能的限制,一般用于1500°C以內(nèi)的玻璃的電加熱。 TFT-IXD玻璃是一種高熔點硼硅酸鹽玻璃,其熔化溫度約為1600°C。傳統(tǒng)的二氧化錫電極的燒結(jié)能力差、常溫電阻很大、致密度不夠、不耐高溫且摻雜物中含有對TFT-LCD玻璃液有害的成分,用于電助熔的電極因焦耳熱效應(yīng),工作溫度為1650 1700°C,不能直接應(yīng)用于該類玻璃的電加熱。行業(yè)中通常采用鉬金電極對玻璃液進(jìn)行電加熱。由于鉬金電極在工頻電的驅(qū)動下,在玻璃液中會產(chǎn)生濺射現(xiàn)象,需要使用價格昂貴的中頻電源。同時,受鉬金電極使用的限制,電助熔功率僅占玻璃液吸收總功率的5 12%。鉬金電極分布于玻璃窯爐溶解池的底部或池壁與底部,僅對電極間的部分玻璃液進(jìn)行加熱。電極間電力線長度差異較大,不僅對玻璃液的加熱不均勻,而且在鉬金電極的端部易因電流密度的集中分布產(chǎn)生鉬金電極的過度損耗。鉬金電極不僅價格昂貴,而且電極消耗產(chǎn)生的鉬金顆粒亦會造成產(chǎn)品缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在降低成本的同時減少或消除電極材料損耗對玻璃液造成的缺陷的技術(shù)難題,設(shè)計了一種用于玻璃窯爐熔化池以二氧化錫及添加劑混合作為加熱電極, 對傳統(tǒng)二氧化錫電極進(jìn)行改造,在電極摻雜物的選材上進(jìn)行優(yōu)化,選擇適合于TFT-LCD玻璃液的電加熱、不產(chǎn)生玻璃缺陷并且能夠促進(jìn)玻璃液澄清的摻雜物。通過合理的電加熱回路設(shè)計,使玻璃液 中的電力線均勻分布,同時增大電加熱所占比例,使之達(dá)到混合熔化的效^ ο本發(fā)明為實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,以上電助熔電極對稱安裝在熔化池的池壁上,上述的電極以二氧化錫為基料、并在二氧化錫中添加包括三氧化二銻、二氧化鈰、二氧化鋅配比形成的添加劑,以上三氧化二銻、二氧化鈰、二氧化鋅的成分組成百分比為=Sb2O3 0. 6% 1. 2% ;CeO2 0. 8% 1. 2% ;ZnO 0. 8% 1. 2%。進(jìn)一步地,本發(fā)明技術(shù)方案中所述的Sb2O3 與 CeO2 的重量比例為3 4 彡 Sb2O3 CeO2 ^ 1 2。所述的CeO2與ZnO的重量比例為1 1彡CeO2 ZnO ^ 6 5。所述的Sb203、CeO2、ZnO 的總重量百分比滿足2. 0%彡 Sb203+Ce02+Zn0 彡 3. 4%。所述電極的室溫電阻率為80 300Ω · cm,工作溫度電阻率小于或等于 10-2 Ω · cm。本發(fā)明的關(guān)鍵在于對傳統(tǒng)二氧化錫電極進(jìn)行改造,在純二氧化錫材料的基礎(chǔ)上添加三氧化二銻Sb2O3、與氧化鋅ZnO,改善其導(dǎo)電性能。同時添加二氧化鈰CeO2,改善其維氏硬度與斷裂韌性,達(dá)到增韌的目的。同時,采用等靜壓成型法增加其致密度,減小玻璃液對電極的侵蝕。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)Cu、Ag、Au、Co、Ni、Fe、Mn、Zn、V、K等氧化物可以作為燒結(jié)的促進(jìn)劑;而As、Sb、Bi、Ta、U、Cr、Te、Nb、V、W、Th等氧化物可降低SnO2電極的電阻。本發(fā)明的有益效果是將使用耐高溫1500-1650°C的二氧化錫電極的替代了昂貴的鉬金電極與中頻變壓器組合的傳統(tǒng)TFT-LCD玻璃電加熱電極,極大地降低了電助熔裝置的成本。同時,增大了電助熔所占玻璃液吸收熱量的比例,優(yōu)化了電力線在玻璃液中的分布, 減少了鉬金顆粒缺陷的產(chǎn)生。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。該用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,以上電助熔電極對稱安裝在熔化池的池壁上,上述的電極以二氧化錫為基料、并在二氧化錫中添加包括三氧化二銻、二氧化鈰、二氧化鋅配比形成的添加劑,以上三氧化二銻、二氧化鈰、二氧化鋅的成分組成百分比為=Sb2O3 0. 6% 1· 2% ;CeO2 0. 8% 1. 2% ;ZnO 0. 8% 1. 2%。實施例1 以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加所占其重量百分比含量為0. 6%的 Sb2O3 ;0. 8%的 CeO2 ;0. 8%的 ZnO。實施例2 以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫電極板中所占的重量百分比含量為 0. 6%的 Sb2O3 ;1. 2%的 CeO2 ; 1. 0%的 ZnO0實施例3 以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫電極板中所占的重量百分比含量為 1. 2%的 Sb2O3 ;1. 2%的 CeO2 ;的 ZnO0實施例4 以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫電極板中所占的重量百分比含量為 0. 6%的 Sb2O3 ;1. 2%的 CeO2 ; 1. 2%的 ZnO0實施例5:以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫電極板中所占的重量百分比含量為0. 75 %的Sb2O3 ; 1 %的CeO2 ; 1 %的ZnO。實施例6 以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫電極板中所占的重量百分比含量為 0. 6%的 Sb2O3 ;0. 8%的 CeO2 ;0. 8%的 ZnO0所述電極的室溫電阻率為80 300Ω · cm,工作溫度電阻率小于或等于 10-2 Ω · cm。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此,對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干簡單的推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,其特征在于該電極以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加所占二氧化錫重量百分比含量為0. 6% 1. 2%的Sb2O3 ;0. 8% 1. 2%的 CeO2 ;0. 8% 1. 2%的 ZnO。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,其特征在于所述的 Sb2O3 與 CeO2 的重量比例為3 4 ^ Sb2O3 CeO2 <1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,其特征在于所述的 CeO2與ZnO的重量比例為1 1彡CeO2 ZnO彡6 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,其特征在于所述的 Sb203、CeO2、ZnO 的總重量百分比滿足2. 0%^ Sb203+Ce02+Zn0 ^ 3. 4%
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,其特征在于所述電極的室溫電阻率為80 300 Ω · cm,工作溫度電阻率小于或等于10_2 Ω · cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于玻璃窯爐熔化池的加熱電極,該電極以二氧化錫SnO2為基料、并在二氧化錫中添加在二氧化錫中所占的重量百分比含量為0.6%~1.2%的Sb2O3;0.8%~1.2%的CeO2;0.8%~1.2%的ZnO。該電極對傳統(tǒng)二氧化錫電極進(jìn)行了改造,在電極摻雜物的選材上進(jìn)行優(yōu)化,使用耐高溫1500-1650℃的二氧化錫電極的替代了昂貴的鉑金電極與中頻變壓器組合的傳統(tǒng)TFT-LCD玻璃電加熱電極,極大地降低了電助熔裝置的成本。同時,增大了電助熔所占玻璃液吸收熱量的比例,優(yōu)化了電力線在玻璃液中的分布,減少了鉑金顆粒缺陷的產(chǎn)生。
文檔編號C03B5/027GK102329063SQ20111019955
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者陳偉 申請人:彩虹集團公司