[发明专利]一种用于玻璃窑炉熔化池的加热电极

说明书

技术领域

本发明属于TFT-LCD玻璃基板的制造领域，涉及到在玻璃窑炉中的配套设备，特别是用于玻璃窑炉熔化池的、以二氧化锡为基料的加热电极。

背景技术

在液晶玻璃基板制程中，窑炉溶解池是对玻璃进行熔化的设备。液晶玻璃属于硼硅酸盐玻璃，其原料组分决定，该玻璃液需要更高的熔解温度。火焰燃烧会加热溶解池上部玻璃液的温度，玻璃液底部由于距离火焰空间较远，温度较低。玻璃液的导热性和流动性较差，使得溶解池池底的玻璃液保持较低的温度和较长的滞留时间。这对玻璃液的下一步澄清不利，同时过长的滞留时间会改变溶解池底部玻璃液的组分。

玻璃电熔是将电流通过电极引入玻璃液中，通电后两电极问的玻璃液在交流电的作用下产生焦耳热，从而达到熔化和调温的目的。玻璃液之所以具有导电性，主要是基于液态下的玻璃中离子在电场力的驱动下发生迁移。1902年，沃尔克获准了一个基本专利，其内容是利用对离子态电流的调控、借助玻璃配料在混合液态下离子流产生的热效应熔化玻璃。随着熔窑设计和电极的不断改进和发展，这种电助熔方法得到广泛应用。

玻璃窑炉的电助熔加热技术的优点在于：

1)、大幅度地提高熔化率。熔化率可提高60％，甚至100％。

2)、提高玻璃的熔化质量。在任何情况下采用电助熔都能改善玻璃的质量。这是因为加强了玻璃液的流动使玻璃液的均匀性提高了。

3)、灵活调节出料量。采用电助熔加热的池窑能够根据市场需要迅速调节池窑的出料量。

4)、电助熔装置尤其适用于难熔玻璃。TFT-LCD玻璃为高硼硅玻璃，属于难熔玻璃的一种。布置于池壁的电极通电后，处于熔融状态的玻璃液为一导体。根据电阻的热效应原理，两电极间的玻璃液就会发热。同时，由于电极端部的边缘效应，电极端部附近的玻璃液温度最高，此处温度甚至可达1700℃以上。由于比重的差别，在电极附近就形成了玻璃液流，池深方向各层的玻璃都充分参加了这一流动，从而消除了高硼硅玻璃分层所带来的问题。另外，电极端部在玻璃液中的“放热”现象及由此而产生的玻璃液流提高了底层玻璃液的温度，加快了石英颗粒的溶解速度，促进了玻璃的澄清和均化。

一般作为电助熔电极的材料有：石墨电极、钼电极、二氧化锡电极和铂金电极。

普通二氧化锡电极因受到二氧化锡材料性能的限制，一般用于1500℃以内的玻璃的电加热。TFT-LCD玻璃是一种高熔点硼硅酸盐玻璃，其熔化温度约为1600℃。传统的二氧化锡电极的烧结能力差、常温电阻很大、致密度不够、不耐高温且掺杂物中含有对TFT-LCD玻璃液有害的成分，用于电助熔的电极因焦耳热效应，工作温度为1650～1700℃，不能直接应用于该类玻璃的电加热。行业中通常采用铂金电极对玻璃液进行电加热。由于铂金电极在工频电的驱动下，在玻璃液中会产生溅射现象，需要使用价格昂贵的中频电源。同时，受铂金电极使用的限制，电助熔功率仅占玻璃液吸收总功率的5～12％。铂金电极分布于玻璃窑炉溶解池的底部或池壁与底部，仅对电极间的部分玻璃液进行加热。电极间电力线长度差异较大，不仅对玻璃液的加热不均匀，而且在铂金电极的端部易因电流密度的集中分布产生铂金电极的过度损耗。铂金电极不仅价格昂贵，而且电极消耗产生的铂金颗粒亦会造成产品缺陷。

发明内容

本发明的目的是在降低成本的同时减少或消除电极材料损耗对玻璃液造成的缺陷的技术难题，设计了一种用于玻璃窑炉熔化池以二氧化锡及添加剂混合作为加热电极，对传统二氧化锡电极进行改造，在电极掺杂物的选材上进行优化，选择适合于TFT-LCD玻璃液的电加热、不产生玻璃缺陷并且能够促进玻璃液澄清的掺杂物。通过合理的电加热回路设计，使玻璃液中的电力线均匀分布，同时增大电加热所占比例，使之达到混合熔化的效果。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种用于玻璃窑炉熔化池的加热电极，以上电助熔电极对称安装在熔化池的池壁上，上述的电极以二氧化锡为基料、并在二氧化锡中添加包括三氧化二锑、二氧化铈、二氧化锌配比形成的添加剂，以上三氧化二锑、二氧化铈、二氧化锌的成分组成百分比为：

Sb₂O₃：0.8％～2.0％；CeO₂：0.4％～1.0％；ZnO：0.4％～1.0％。