淺談玻璃缺陷的化學(xué)成分檢測與鑒定

郭學(xué)謙

摘 要：本文主要詮釋了玻璃缺陷基本分類，綜合分析了玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定方法，進(jìn)而對玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定實(shí)例，進(jìn)行了深度的驗(yàn)證研究。從而能夠通過玻璃缺陷化學(xué)成分最佳檢測及鑒定方法的科學(xué)性運(yùn)用，從根本上提升玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定精準(zhǔn)性，有針對性地對玻璃產(chǎn)線進(jìn)行改良，提升玻璃產(chǎn)品合格率，為玻璃加工制造業(yè)的長期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：玻璃缺陷；化學(xué)成分；檢測；鑒定

前言

由于我國近幾年玻璃產(chǎn)品的質(zhì)檢部門及使用客戶對玻璃產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，導(dǎo)致一些玻璃加工制造企業(yè)因玻璃的缺陷問題未達(dá)標(biāo)而出現(xiàn)較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失情況。為了盡可能地改善這種情況，就需從玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定入手，依據(jù)玻璃缺陷的基本分類，擇取最佳的檢測及鑒定方法，以切實(shí)地提升玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定的準(zhǔn)確性，查找出玻璃產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷問題的根本原因，實(shí)施相應(yīng)的干預(yù)措施，以增加玻璃產(chǎn)品質(zhì)檢的合格率，從根本上降低玻璃加工制造業(yè)生產(chǎn)成本，為玻璃加工制造企業(yè)贏得更多經(jīng)濟(jì)收益。

1.玻璃缺陷基本分類

從玻璃缺陷所存在于玻璃的內(nèi)部或者表面的物理形態(tài)上劃分，可分為氣態(tài)化與固態(tài)化的玻璃缺陷兩類。固態(tài)化的玻璃缺陷還可分成非玻璃態(tài)與玻璃態(tài)的缺陷。而從玻璃的缺陷化學(xué)性成分方面來劃分，還可把固態(tài)化的玻璃缺陷劃分為富鋯質(zhì)、富鋁質(zhì)、富硅質(zhì)的結(jié)石，或是鋯、鋁、硅這三種元素任意兩種以上混合物；氣態(tài)化的玻璃缺陷，即為氣泡，依據(jù)氣泡內(nèi)部氣體成分還可分為一氧化碳的氣泡、氫氣泡、氧氣泡、二氧化碳的氣泡等，或者是兩種以上混合性氣體所形成的一種氣泡等。

2.檢測及鑒定方法

通常情況下，針對于玻璃產(chǎn)品缺陷的檢測及鑒定方法以巖相分析為主，主要就是通過對玻璃產(chǎn)品缺陷的顯微性結(jié)構(gòu)及形貌，來對玻璃缺陷類別及成因進(jìn)行判斷。而對玻璃缺陷進(jìn)行化學(xué)成分檢測及鑒定的方法，我國還處于初級應(yīng)用階段。玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定，通常會(huì)受到客觀因素所限制。一方面為玻璃產(chǎn)品缺陷的尺寸一般較為微小，增加了準(zhǔn)確性取樣的難度性，會(huì)夾帶較多的基礎(chǔ)性玻璃，以至于所檢測鑒定出的玻璃產(chǎn)品缺陷化學(xué)成分與其基礎(chǔ)性玻璃化學(xué)成分之間并未存在較大差異；另一方面，則是會(huì)受到分析方法及工具所限制，以至于針對玻璃產(chǎn)品缺陷化學(xué)成分檢測及鑒定的準(zhǔn)確性難以保證。那么，基于玻璃產(chǎn)品缺陷的外觀尺寸通常較小，本次研究主要是圍繞著微區(qū)的分析技術(shù)，以攻破該微小性玻璃缺陷的取樣及分析難題，以全面提升玻璃產(chǎn)品缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定水準(zhǔn)。電子探針的微小區(qū)分析性技術(shù)，它主要是把聚焦性電子束在玻璃產(chǎn)品缺陷表面的選定區(qū)域掃描，或者是固定于某一點(diǎn)來照射，無損地對微小區(qū)域固體樣品進(jìn)行化學(xué)分析。與電鏡掃描功能相一致，但也具備化學(xué)分析功能，該項(xiàng)功能也是電子式探針主要功能之一。通過電子式探針分析，可同時(shí)獲取玻璃缺陷表面的形貌信息及化學(xué)成分的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，也就是二次的電子會(huì)給出形貌的基礎(chǔ)信息，而特征的X射線與背散射的電子（BSE）會(huì)通過該波長色散及能量色散的光譜性分析方法給出化學(xué)成分的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。而后，對比分析玻璃缺陷的化學(xué)成分及其基礎(chǔ)性玻璃的化學(xué)成分，進(jìn)而高效地完成該玻璃缺陷化學(xué)成分的檢測及鑒定工作。

3.檢測及鑒定實(shí)例

3. 硅質(zhì)條紋類玻璃缺陷

通過電子式探針顯微性分析技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，綜合分析了浮法玻璃內(nèi)的條紋，沿著該條紋長度的方向分別擇取了10個(gè)點(diǎn)。在與該條紋的平行邊緣間距為1.5mm位置，為基礎(chǔ)性玻璃條紋區(qū)域，也分別擇取了10個(gè)點(diǎn)。對二者開展EPMA化學(xué)成分的檢測及鑒定工作，分別擇取該10個(gè)點(diǎn)的平均數(shù)值，那么，從分析結(jié)果即能表明，該玻璃缺陷是富硅質(zhì)的玻璃條紋。從該條紋光學(xué)性顯微鏡的圖像及酸腐蝕之后所遺留的一些凹凸性條紋痕跡上，足以進(jìn)一步驗(yàn)證該玻璃缺陷化學(xué)性成分是富硅質(zhì)的玻璃條紋。

3. 鋁質(zhì)節(jié)瘤類玻璃缺陷

運(yùn)用SEM-EDS來檢測及鑒定鋁質(zhì)節(jié)瘤類的玻璃缺陷，由外來的耐火泥、陶瓷碎片所誘發(fā)的玻璃產(chǎn)品結(jié)石化學(xué)成分綜合分析，還有結(jié)石周圍玻璃相及基礎(chǔ)性玻璃化學(xué)成分的檢測及鑒定結(jié)果分析，其檢測及鑒定分析結(jié)果表明，結(jié)石所在的核心部分逐漸向基礎(chǔ)性玻璃體方向上的氧化鋁化學(xué)成分含量降低，而氧化硅的實(shí)際含量有所增加，氧化鈉的實(shí)際含量為持平狀態(tài)。可證明結(jié)石化學(xué)成分空間的分布特點(diǎn)為，由核心位置逐漸向著外部延伸，一直到基礎(chǔ)性玻璃體，形成了結(jié)石主成分由高逐漸降低，剩余成分則為補(bǔ)充，其余的化學(xué)成分實(shí)際含量變化的方向與之相反。

4.結(jié)語

綜上所述，電子式探針顯微性分析技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用能較好地對玻璃缺陷進(jìn)行化學(xué)成分檢測及鑒定，為玻璃加工制造企業(yè)有針對性，有目的性地提高自身產(chǎn)品質(zhì)量有著舉足輕重的作用。伴隨著我國工業(yè)化的持續(xù)性發(fā)展，玻璃加工制造業(yè)也逐漸展露頭角，猶如雨后春筍一般呈現(xiàn)著良好的發(fā)展態(tài)勢。而這勢必也對我國的玻璃加工制造業(yè)提出了更高的要求。所以，盡量減少玻璃產(chǎn)品加工制造期間，在玻璃產(chǎn)品內(nèi)部或表面難以避免出現(xiàn)的不同類型的缺陷問題，對玻璃產(chǎn)品加工制造企業(yè)能否良好發(fā)展有著重要影響。

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（作者單位：清遠(yuǎn)南玻節(jié)能新材料有限公司）