[发明专利]一种玻璃熔体高温电导率测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种玻璃熔体高温电导率测量装置，包括：带有炉温控制系统的高温炉，在高温炉内放置耐高温且绝缘的坩埚，坩埚内侧底部设有用于放置待测玻璃样品的凹槽，熔融的玻璃熔体体积大于凹槽容积；凹槽内部相对的两侧分别连接一个电极片，两个电极片均电连接电化学工作站；凹槽上方设有耐高温且绝缘的压盖，压盖上方设有升降装置，通过升降装置挤压或松开压盖，实现压盖与凹槽的贴合或分离，确保凹槽、电极片和压盖共同构成的封闭电导池内充满玻璃熔体。本发明的测量装置具有准确度高、稳定性强、且能够实现不同种类的玻璃熔体在不同温度下的电导率测试等优点。本发明还公开了玻璃熔体高温电导率测量方法，实现玻璃熔体电导率的稳定精准测量。

技术领域

本发明属于玻璃生产测试技术领域，具体涉及一种玻璃熔体高温电导率测量装置及方法，该装置适合不同粘度玻璃熔体电导率的快速测量。

背景技术

通常，玻璃在常温下是很好的绝缘体，在高温状态下，由于其中所含的碱金属离子的迁移率较常温下大大提高，故呈现出较低的电阻率。但国际上尚无测定高温熔融玻璃电导率的标准方法。

在现有的高温熔融玻璃电导率测试装置中，在高温炉上设有观察窗，在透明石英坩埚的锅壁上刻有刻度线，在透明石英坩埚内部的两侧分别连接一个电极，两个电极均连接电化学工作站。工作过程中，通过高温炉正面的透明观察窗观察不同温度下熔融玻璃液在透明石英坩埚内的高度，观察玻璃液面在刻度线所在位置便可知道玻璃液的准确高度，通过计算机记录炉体的温度即在各温度条件下待测玻璃的电阻值。利用公式σ＝L/RA计算出待测玻璃在各温度条件下的电导率。σ为待测玻璃的电导率，R为待测玻璃在不同温度下电化学工作站测量的玻璃电阻，L为两个电极片之间的距离，A为两个电极片之间的相对面积，其中A＝h*b，h是透明石英坩埚中熔融玻璃液的高度，b是透明石英坩埚的纵向宽度。

上述现有技术存在的不足主要包括：(1)、通过高温炉上的观察窗及透明石英坩埚上所标刻度来得到玻璃熔体的横截面积，在读数方面存在较大的主观性，具有一定的误差，而且不同材质的玻璃和不同温度下的玻璃熔体的粘度也会存在差异，导致玻璃熔体在透明石英坩埚内的流动性存在差异，最终难以准确读数；(2)部分玻璃熔体是不透明的，一般带有其他颜色(如含有铁、铜等金属离子的玻璃熔体)，又由于高温下玻璃熔体容易飞溅，导致难以准确判断玻璃熔体液面位置，从而无法精确读数；(3)常用透明石英坩埚的使用温度一般不超过1100℃，即使是高纯度石英坩埚，在高温下也会因晶型转变导致开裂，或发生析晶行为而使得透明坩埚变为白色，导致无法读数，当使用温度超过1450℃时，石英坩埚相对较脆，容易破碎；(4)对于玻璃熔体高温电导率测量技术而言，其测试温度一般不低于1200℃，若采用特制的透明坩埚，价格一般较高，造成测试成本增加。

另外，测量熔融玻璃电导率的常用方法还包括电位探针直接测量电阻法和用容器系数间接测量电阻法。前者准确性较高，但需要专门的一次性测试容器槽，成本高。后者可通过容器系数与熔体电导率之间的关系，间接得到高温下的玻璃熔体电导率。但目前所采取的测量方法中，受玻璃熔体粘度和毛细作用的影响，玻璃熔体液面和电极位置的再现精度普遍不高，从而影响测量结果的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的两个电极片之间的相对面积的数据测量不准确，导致熔融玻璃电导率测量结果的精确度低、再现性差，以及测量装置的通用性差的缺点，提供一种结构紧凑、原理简单、准确度高、稳定性强、且能够实现不同种类的玻璃熔体在不同温度下的电导率测试的玻璃熔体高温电导率测量装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种玻璃熔体高温电导率测量装置，包括：带有炉温控制系统的高温炉，在高温炉内放置耐高温且绝缘的坩埚，所述坩埚内侧底部设有用于放置待测玻璃样品的凹槽，且熔融的玻璃熔体体积大于凹槽的容积；所述凹槽内部相对的两侧分别连接一个电极片，两个电极片均电连接电化学工作站；所述凹槽上方设有耐高温且绝缘的压盖，所述压盖上方设有升降装置，通过升降装置挤压或松开压盖，实现压盖与凹槽的贴合或分离，以确保凹槽、电极片和压盖共同构成的封闭电导池内充满玻璃熔体。