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TWI460140B - 用於消除玻璃製造設備中含鉑部件的碳污染的方法 - Google Patents

用於消除玻璃製造設備中含鉑部件的碳污染的方法 Download PDF

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TWI460140B
TWI460140B TW100130746A TW100130746A TWI460140B TW I460140 B TWI460140 B TW I460140B TW 100130746 A TW100130746 A TW 100130746A TW 100130746 A TW100130746 A TW 100130746A TW I460140 B TWI460140 B TW I460140B
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William Gurney Dorfeld
Susan Lee Schiefelbein
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Corning Inc
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Description

用於消除玻璃製造設備中含鉑部件的碳污染的方法
本申請案根據專利法主張2010年8月30日提出申請之美國專利申請案第12/871222號及2011年3月29日提出申請之美國申請案第13/074,133號之優先權權益，該等申請案之內容依賴於本文且以引用之方式全部併入本文，並且在此根據專利法主張優先權權益。
本發明係有關於一種改善用於玻璃製造設備中的含鉑部件的碳污染效應的方法。
用來在精密玻璃物件的製造中交付高品質玻璃的玻璃製造設備需要審慎留意輸送系統。此類精密產品可包含光學透鏡和用於顯示元件製造的玻璃面板，例如電視、電腦、行動電話等。
用於高精密度產品的熔融玻璃輸送系統通常可由貴重金屬形成，並且常是鉑或鉑合金，例如鉑銠合金。此類貴重金屬，常選自鉑族金屬，具有高融點，並且較不易對流經該等「鉑」輸送系統的熔融玻璃(熔化液)造成污染。在許多例子中，特定鉑輸送系統的個別部件，例如淨化器(finer)，或攪拌容器，係由接合多個子部件製成。例如，圓管的形成可能是藉由軋輥數個平坦的鉑板成半圓形片段，然後焊接該等片段而形成該圓管。在另一範例中，攪拌該熔融玻璃的攪拌器可藉由焊接個別的攪拌葉片至攪拌桿來形成。即便是該攪拌桿也可由多個部件形成。
除了浸沒在腐蝕性熔融玻璃內時，鉑(或鉑合金)相對良性的反應之外，發現該等鉑部件的其中某些可能在無意間以氣態包體，或氣泡，的形態對熔融玻璃造成污染。
咸信源自貴重金屬部件，例如用來攪拌熔融玻璃的設備，的氣泡已被認定為LCD顯示器基板用的玻璃片製造中之重要破壞議題。此問題在啟動熔爐期間特別普遍，但也在製造中被觀察到。由於該等缺陷係由大於約90%的二氧化碳組成，咸信潛伏問題是該等部件的碳污染。碳污染可能存在從部件製造商到貨的部件中，或可能在操作期間被導入該部件。
下方揭示提出在使用前及/或使用期間處理個別部件及/或子部件，以減少該等氣態包體的形成。
在此揭示的是生產用於玻璃製造系統中之含鉑物件的方法之實施例，該等含鉑物件在該物件使用期間(例如，該物件與熔融玻璃接觸期間)僅產生少量或不產生碳擴散離開該物件。低至數ppm的物件碳含量可能導致二氧化碳氣體形成在鉑與熔融玻璃間之介面處，如此在熔融材料中產生氣泡，並留存，不樂見的，至最終玻璃物件中。內部碳污染的一種態樣是在製造物件時，例如攪拌桿(攪拌器)，碳被導入所產生的密封空腔內。有若干發生此情況的機會：某些攪拌桿係雙壁結構，介於該等壁之間的空間係用焊接來密封，且使用套筒來連結葉片組件至該攪拌桿，若該等套筒也是焊接的，則可能會在該攪拌葉片利用焊接與外壁連結處產生一連續空腔。碳可有諸多來源，但最常在含鉑子組件與組件的製造上使用含碳潤滑劑時發生。不適當的淨化技術可能在組裝前於該等攪拌部件表面上留下碳質殘餘物。
含鉑部件常用於輸送系統，以將熔融材料從一處傳送至另一處，或用以處理熔融體，例如應用金屬的耐高溫能力來均質化該材料。此類物件可用鉑，或鉑合金形成，例如但不限於，鉑-銠合金與鉑-銥合金。習知淨化方法，例如以清潔劑清洗，可能無法除去擴散進入鉑物件主體內的碳。因此，或可應用其他除碳方法。
熔融玻璃也可稱為玻璃熔化液或簡稱為「熔化液」。應了解一般認知的玻璃包含處於彈性態的材料，並且雖然熔化器所產出的熔融材料在該時點並非真正的玻璃，但該熔融材料能夠在冷卻之後形成玻璃，並且熟知玻璃製造技藝者可了解該術語之使用。因此，如在此所使用者，「熔融玻璃」一詞表示由無機氧化材料構成的熔融流體材料，該熔融流體材料當冷卻時，能夠形成玻璃。
根據一實施例，揭示一種製造用於玻璃製造系統中的含鉑部件的方法，該方法包含提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以產氧材料(能夠在加熱時釋放氧的材料，如多價氧材料，例如錫氧化物，或硝酸鹽化合物)塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；以及接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內。
本方法可更包含在熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間。
該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件的接合可包含，例如，焊接該第一含鉑金屬構件至該第二含鉑金屬構件。
在某些例子中，可在該間隙體積與該間隙體積外部的環境間提供排氣通道，並可在熱處理後密封該排氣通道。
較佳地，該產氧材料包含錫氧化物，但也可以是另一種加熱時會釋放氣體(例如，氧)的材料。此類材料可以是多價材料，如錫氧化物，或是，例如，氮化物，如硝酸鉀。
在另一實施例中，描述一種從含鉑物件除去碳污染的方法，該方法包含提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以多價氧化物材料塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金 屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內；在該間隙體積與外部環境間形成排氣通道；在熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間；以及在該加熱步驟後密封該排氣通道。該塗佈步驟可包含以粉末形態沉積該產氧材料。
該方法可更包含以含有該組件的攪拌設備攪拌熔融玻璃材料。
在又另一實施例中，提出一種從含鉑物件除去碳污染的方法，該方法包含提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以氧化錫塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的氧化錫係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內；以及在該組件內形成排氣通道，該排氣通道連接該間隙體積與外部環境。氧化錫可以粉末形態沉積。
該方法可更包含在熱處理步驟中於含有至少20體積%的氧之環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間。若需要，可在該加熱步驟後密封該排氣通道。
該方法可更包含利用該組件處理熔融玻璃材料。處理該熔融玻璃材料可包含，例如，攪拌該熔融玻璃或淨化該熔融玻璃。
在另一實施例中，揭示一種從含鉑部件的內部體積除去碳污染的方法，該方法包含提供含鉑部件，該含鉑部件包含中空內部部分與通道，該通道延伸在該含鉑部件外部的周圍環境與該中空內部部分之間；透過該通道設置氣體供應管至該中空內部部分中；流動含氧氣體通過該氣體供應管至該含鉑部件的內部中空部分中，以使該含鉑部件的中空內部部分內的壓力大於該周圍環境的壓力；以及加熱該含鉑部件至高於約1400℃的溫度。
在又另一實施例中，描述一種從含鉑部件的內部體積除去碳污染的方法，該方法包含提供含鉑部件，該含鉑部件包含中空內部部分與通道，該通道延伸在該含鉑部件外部的周圍環境與該中空內部部分之間；設置氧化材料在該中空內部部分內；以及加熱該含鉑部件至大於約1400℃的溫度，以使該氧化材料與還原碳反應而產生二氧化碳及金屬或還原氧化物蒸氣，例如氧化錫。
在又另一實施例中，揭示一種攪拌熔融玻璃材料的設備，該設備包含攪拌桿，該攪拌桿含有鉑或鉑合金，該攪拌桿界定排氣通道並包含側壁，該側壁圍封該攪拌桿的中空內部部分；以及氣體供應管，延伸通過該排氣通道至該中空內部部分內，以供應氣體至該攪拌桿的內部部分。
在更另一實施例中，描述一種攪拌熔融玻璃材料的設備，該設備包含攪拌桿，該攪拌桿含有鉑或鉑合金，該攪拌桿界定排氣通道並包含側壁，該側壁圍封該攪拌桿的中空內部部分；支撐構件，從該攪拌桿側壁的內部部分延伸至該攪拌桿的中空內部部分內，該支撐構件支撐耐火容器；以及熱輻射屏障，設置在該支撐構件與該排氣通道之間。在該耐火容器內提供氧化材料。
本發明的其他特徵結構及優勢在後方的詳細描述中提出，並且在某種程度上對熟知技藝者而言會因該描述而是顯而易見的或是藉由如在此描述般實施本發明而獲得理解。包含附圖以提供對本發明的進一步了解，並且係併入且構成本說明書的一部分。應了解可以任何及所有組合形態來運用本說明書及圖式中所揭示的本發明之種種特徵結構。
在如下詳細描述中，目的在解釋而非限制，提出揭露具體細節的範例實施例以提供對本發明的通盤了解。但是，對熟知技藝者而言應當顯而易見的是，具備本發明優勢，本發明可在背離此間揭示的具體細節之其他實施例中實施。此外，可能省略對熟知元件、方法與材料的敘述，以避免混淆本發明的說明。最後，在可能時，相似的元件符號指涉相似元件。
許多現代化玻璃製造系統運用貴重金屬部件，該等貴重金屬部件係用來輸送及/或處理熔融玻璃材料，一旦該材料已經由融化批次材料形成。典型的貴重金屬包含選自鉑族的金屬，包含鉑、銠、銥、釕、鈀及鋨，及上述各者之合金，雖然因為高熔點與良好至中等的可使用性，最常選用的是鉑、銠，並且在某些情況中是銥。
除了對於熔融玻璃製程設備的適用性之外，此類貴重金屬部件承受若干缺點。例如，氫擴散是一個眾所周知的現象，其中熔融玻璃材料內含的水可能分解成成分氫和氧。氫擴散通過該貴重金屬至周圍環境，留下氧在熔融玻璃材料內。氧形成小泡泡，通常稱為「氣泡」，該等氣泡可在該形成製程全程持續夾帶，並以出現在完工的玻璃製品內告終。就精密玻璃產品而言，該等氣泡是不受歡迎的。
玻璃製造系統的貴重金屬部件之範例是用來均質化熔融玻璃材料的玻璃攪拌設備。中空桿狀攪拌器的發展係藉由引進從該攪拌器中心至大氣的排氣孔來實現，原因是密封體積會在受園限氣體在該攪拌桿來到操作溫度下而膨脹時導致無法接受的應力。由於該攪拌器排氣系統呈現有些曲折的路徑，並且該攪拌桿頗長且窄，該攪拌器中心與大氣之間的交換會很緩慢。因此，任何含碳材料(無論是位於輻射屏障上或是在該攪拌桿中心底部處)均可產生還原碳分壓，此舉可能會導致在玻璃側之二氧化碳的形成。
另一個氣泡來源是由可能污染該等貴重金屬部件的隔離區之碳而生。如第1圖所示，碳在鉑中的溶解度頗高，在攪拌器操作溫度下高至約0.1%，並且沒有中間相。此外，在攪拌器操作溫度下，碳在鉑內的擴散性相當高(約10-5 平方公分/秒)。
要將所觀察到的二氧化碳氣泡歸咎於碳擴散尚須滿足熱化學條件。欲集結二氧化碳氣泡，二氧化碳分壓(pCO2 )必須大於約1大氣壓。第2圖示出達到pCO2 =1大氣壓並集結氣泡所需的碳在鉑中以莫耳分率計的最小濃度，該濃度係以1425℃下玻璃熔化物中的氧分壓(pO2 )為函數(由曲線6示出)，該溫度係典型的攪拌設備操作溫度。
第3圖所示者是一範例玻璃製造設備10的側視圖，該設備10含有熔爐或熔化器12、淨化器14、攪拌設備16、收集容器18、以及降流管20，用以供應熔融玻璃至形成主體22以生產玻璃薄帶。淨化器14係透過熔化器至淨化器連接管24連接至熔化器12，並透過連接管26連接至攪拌設備16。收集容器18係透過連接管28逆流連接至攪拌設備16。降流管20係經連接至收集容器18，並供應熔融玻璃至入口30，該入口30係連接至形成主體22。熔化器12通常是用耐火材料製成，例如鋁或鋯，並且接受批次材料供應，該批次材料係利用，例如，瓦斯焰及/或通過該熔化器結構內的電極之間的電流來熔化。同樣地，形成主體22通常也是用耐火材料製成。在此例中，玻璃製造設備10包含一融合下拉系統，如此命名是因為輸送至該形成主體的熔融玻璃(玻璃熔化物)係以分流形態溢流該形成主體的兩側，然後在該形成主體底部再會合或混合成該熔融玻璃，該熔融玻璃經拉輥下拉而產生薄的、原始的玻璃帶31。可在下拉區底部將該玻璃帶切割成個別的玻璃片。但應注意的是，該形成製程本身可以其他形成製程取代，因為本揭示的標的物係該輸送系統，即該熔化器和該形成主體間的該等貴重金屬部件。該等部件包含淨化器14、攪拌設備16、收集容器18、降流管20、入口30及連接管24、26和28，並且在此統稱為鉑系統，如此稱之是因為每一個部件皆利用鉑或鉑合金形成，例如鉑銠合金，或者是塗覆或覆蓋以鉑或鉑合金。此外，雖然本揭示係以上述範例鉑系統的背景呈現，但本揭示的原理與教示可在任何組裝鉑部件以運用在玻璃製造系統中的時候實施。另外，本發明並不受限於融合玻璃製造系統，而是可應用在有玻璃熔化物形成的其他玻璃製造製程上，例如上拉製程或浮式製程。
根據上述範例融合玻璃製造系統，供應未加工的批次材料32至該熔爐(如箭頭34所示)，在此施加熱以融化該批次的個別成分並形成該熔融玻璃36。該等批次材料通常包含多種金屬氧化物與特定玻璃組成所需的其他添加劑。該熔化器本身通常是用耐火材料製成，例如耐火磚。適合的耐火材料包含鋁土或鋯土。該融化製程產生多種氣體，除了其他的之外，夾帶在該熔融玻璃內並且必須被排除，若欲從該熔融混合物生產出高品質產品。因此，包含淨化步驟。例如，該熔融玻璃可經由連接管24從熔化器12流至淨化器14，在此升高該熔融玻璃的溫度。提高的溫度降低該熔融玻璃的黏性，並導致該批次材料內含的特定淨化劑(例如多價化合物，如氧化砷、氧化錫及/或氧化銻)釋放氣體，例如氧氣。淨化劑釋放的氣體進入既存氣泡內，致使該等氣泡成長並因而較快速地上升通過該玻璃熔化物。升高的溫度也導致熔融玻璃的黏性降低，如此使該等氣泡可以較快速上升。淨化在氣泡升至熔融玻璃的自由面並從該熔化物逸散時完成。
一旦該熔融玻璃已經淨化，使該熔融玻璃流經連接管26至攪拌設備16，該攪拌設備包含攪拌容器38、可旋轉地設置在該攪拌容器內的攪拌器40。熔融玻璃透過攪拌容器入口42流入該攪拌容器38並由攪拌器40攪拌。攪拌器40通常包含攪拌桿44，該攪拌桿44透過驅動機構(例如鏈條48和鏈輪50)與連結器52連接至馬達46。攪拌器40也包含配置在該攪拌桿上的攪拌葉片54，使得該等葉片在該攪拌器運作期間淹沒在熔融玻璃內。攪拌器40均質化該熔融玻璃，並除去及/或消除通常起因於折射率差異的筋紋(cord)與其他異常現象，而折射率差異係來自組成的不均質。從攪拌設備16，該熔融玻璃透過連接管28從攪拌容器出口56流至收集容器18，然後透過降流管20至形成主體22的入口30。
上述鉑輸送系統的每一個部件皆可由較小的子部件形成，並組裝，例如藉由焊接。後方描述會檢視攪拌設備16(在第4圖示出)的組裝，並且特別是攪拌器40，但應了解後方原理可應用在鉑系統的其他部件上，而非受限於該攪拌器或攪拌設備。
第5圖示出攪拌葉片54連接至攪拌桿44的攪拌器40部分。攪拌桿44，在某些實施例中，可以是中空圓柱，並且可包含多個含鉑金屬層，該等含鉑金屬層形成該中空圓柱的側壁。例如，該含鉑金屬可以是鉑-銠(Pt-Rh)合金，如80%的鉑與20%的銠。攪拌器40的形成可藉由，例如，粉末製程，然後機械成型為管狀及板狀以製造構成該攪拌器的攪拌桿、葉片以及外緣。為簡化說明，第5圖示出的攪拌桿係單壁設計。攪拌桿的最終組裝通常是利用惰性氣體焊接。如第5圖所示，套筒72係設置在攪拌桿44周圍並在焊接點74處焊接至該攪拌桿上。然後在焊接點76處將攪拌葉片54焊接至套筒72上。如所示，間隙空間或體積78係設置在套筒72與攪拌桿44的外表面之間。用來在焊接期間將該等部件金屬件保持在適當位置的機架可由石墨或碳化矽製成，而石墨或碳化矽可能透過組裝期間的摩擦或碰撞成為碳污染來源。例如不完整的清潔或惰性焊接氣體中的含碳雜質氣體等其他因素也可能將碳導入間隙體積78中。例如，壓出成形、軋製(rolling)或沖壓(pressing)操作期間慣常使用潤滑劑。構成潤滑劑的碳質(含碳)材料可能被囿限在該攪拌器結構內該結構的多個含鉑金屬層之間。若未完全清潔，此類潤滑劑也可成為碳來源。由於形成二氧化碳氣泡的潛在可能，即使密封在焊接空腔內的毫克量的碳也是不受歡迎的。
避免起因於可能在攪拌器組裝期間被導入的碳之氣泡問題的一個簡單方式是將空腔排氣並在空氣或其他氧化環境中熱處理該完成的攪拌器。但是，供應氧氣及從受限空間，例如介於葉片套筒與攪拌桿之間，除去所產生的二氧化碳的氣體路徑可能需要一段長的加熱時間以完全耗盡任何還原碳。
根據在此揭示的實施例，為確保從組裝零組件除去所有的碳，供氧材料80，例如多價化合物(如二氧化錫)，在熱處理前即包含在形成的空腔內。如在此所使用者，多價化合物係含有成分元素之氧化物化合物，該成分元素能夠有至少兩個電子價態。已知此類化合物，例如二氧化錫，在加熱時，會改變價態並產生氧。應注意到也可使用其他多價化合物，例如五氧化二銻和五氧化二砷。但是，因為砷和銻化合物有毒且會對組裝該等部件的工作者的健康造成危害，因此並不建議使用。
如第5圖所示，所形成的空腔，例如焊接部件形成的空腔，可藉由提供排氣通道82來排氣，以提供釋出氣體離開該空腔的路徑。在製造攪拌桿的情況中，可提供該攪拌桿永久排氣通道82至該中空桿內部，該通道82最終通向外部環境，例如透過排氣孔70。但是，存在無法被排氣至該攪拌設備外部環境之位於其他部件零組件上的焊接空腔，例如在該攪拌葉片外緣上。於是所釋出的氧具備扭曲該空腔周圍的鉑的潛在可能性，因為鉑在高溫下較差的機械強度。因此，必須小心不讓過量的二氧化錫在該高溫氧化步驟後餘留在該空腔內。就該等情況而言，可提供排氣孔，例如透過該葉片外緣，然後熱處理該物件。可在該物件於含氧環境中熱處理之後以小焊接點封閉該排氣孔。
焊接前應加入該空腔區的二氧化錫量可從預期的碳污染量判定。實驗室實驗指出密封鉑(或鉑合金)空腔內毫克量的石墨會因為碳擴散通過鉑金屬而在熔融玻璃內產生氣泡。例如，若一毫克的碳被囿限在攪拌葉片套筒下，此按重量計相當於約6ppm的碳，基於套筒重量算出。若在使用後分析該套筒，此數量會很難用習知方法測出。欲完全反應，應包含在該空腔內以與1毫克石墨反應的二氧化錫量會是最少12.5毫克的二氧化錫。若該空腔也會對氧化環境開放，並不需要較多的量，除非預期會有嚴重的污染。二氧化錫的主要功能是氧化離排氣孔很遠的碳。釋出的二氧化碳所產生的壓力會迫使氣體離開該空腔。若密封空腔內沒有雜質污染，該等材料對該貴重金屬部件並無害。二氧化錫會反應而形成氧氣、錫和氧化錫。元素錫可溶於鉑。但是，藉由限制二氧化錫粉末的量，不會有液相形成。
該產氧材料80可以粉末塗層型態沉積，並且可藉由，例如，電泳沉積施加，並遮罩該焊接區以避免焊接點被氧化物污染。
為確保除去任何殘餘的碳質材料，可藉由在含有等於或大於約20體積%的氧之環境中加熱該組件至至少約 1450℃的溫度持續一段等於或大於約12小時的時間來熱處理該第一組件(例如，接合的套筒72和攪拌桿44)。該環境可以是空氣。或者，該環境可含有≧30體積%的氧、≧40體積%的氧、≧50體積%的氧、≧60體積%的氧、≧70體積%的氧、≧80體積%的氧、≧90體積%的氧或甚至100體積%的氧。在某些實施例中，溫度可高至1600℃或甚至1650℃。但是，應留意不要對該組件造成氧化傷害，因此溫度與氧含量應適當平衡。基於，除了其他的之外，該套筒及/或攪拌桿的厚度，熱處理時間可延長至多達，例如，72小時或甚至更久。應注意上述熱處理步驟有別於習知回火步驟，回火步驟可讓含鉑構件承受最高約1000℃至約1200℃的溫度一段短時間，一小時或更短的水準，因此回火步驟不足以除去已溶解在含鉑構件內的碳。一旦完成熱處理，可塞住排氣孔，若該排氣孔會在玻璃製造製程中的操作期間對熔融玻璃開放，或者可保持開啟，若該排氣孔導向外部環境並因此不對熔融玻璃開放。
第6圖之實施例中示出正向氣壓控制系統，其中含氧氣體84，例如空氣或氧氣，係經引導至攪拌桿44的中空內部部分86，透過延伸通過上攪拌器排氣通道90的氣體供應管88。較佳地氣體供應管88與該攪拌桿同軸。該攪拌桿較佳地含有圓柱剖面形狀。該氣體係經加壓至高於周圍大氣壓，以確保正向流動進出攪拌器內部86。藉此做法，不需依賴擴散以供應氧氣至該攪拌器內部或 除去含碳材料和氧氣的任何反應產物。在一較佳實施例中，氣體供應管88係經加工至該高溫合金的中央，該合金含有攪拌器套管接頭92，例如不銹鋼或英高鎳(Inconel)合金，並且該氣體供應管係由相同或相似材料製成。雖然供應該含氧氣體的氣體供應管88會被進氣流冷卻，但氣體供應管88也會被來自中空攪拌器內部86的回返氣體加熱，因此需為該氣體供應管使用高溫材料。氣流係控制在低水準，在約0.5至約1.5公升/分鐘範圍內，以最小化對該等氣體供應部件的加熱，包含該氣體供應管本身。此氣流足以提供數分鐘的循環時間，此應足以在短時間內氧化(燒盡)任何周遊的含碳污染。
正向氧化氣流的另一種選擇或增加是嵌入氧化材料至該中空攪拌器內部86。根據示出攪拌桿44的一部分之第7圖，鉑支撐94係經連結，例如藉由焊接，至攪拌桿44內壁表面高於該熔融玻璃水位但低於該攪拌器蓋的位置(即，在該熔融玻璃攪拌室的加熱區，未示出)。在一實施例中，耐火容器96，例如用鋁土製成的坩堝，並含有氧化材料97，係設置在支撐94上。氧化材料97可以是金屬氧化物，例如，二氧化錫。在1425℃下，該坩堝的耐火材料與該氧化材料97不會形成液相，因此實質上會保持分離。若中空攪拌桿內部86有含碳材料，還原的碳蒸氣會與該氧化材料97反應，然後氣化。例如，錫氧化物會氣化而產生二氧化碳(元件符號98)和錫金屬或氧化錫。在錫氧化物的例子中，錫蒸氣會沉積在該攪拌桿 壁內部上、溶在該攪拌桿的鉑或鉑合金內並擴散至該玻璃熔化物內，在該處錫可反應而形成溶在該熔化物中的錫氧化物。在攪拌器操作溫度下，錫在鉑內的溶解度是數個百分比(%)，因此藉由在該攪拌桿體積內分佈該蒸氣，鉑失效的危險性係經最小化或排除。應選擇氧化材料97的位置與溫度以平衡與碳之間的有效反應以及從該氧供應材料蒸發的材料冷凝在該上攪拌桿排氣通道90周圍並塞住該排氣通道90的可能性。例如，熱輻射屏障100可設置在支撐94(包含容器96和氧化材料97)與排氣通道90之間。熱輻射屏障100較佳地與該攪拌桿壁垂直並且為圓形。熱輻射屏障100和上攪拌桿壁最小化該排氣通道的阻塞，藉由提供居中的較低溫表面以利錫或其他氣化材料冷凝。
據此，例示的無限制性實施例包含：
C1.一種製造用於玻璃製造系統中的含鉑部件的方法，該方法包含：提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以產氧材料塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；以及接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內。
C2.根據C1的方法，更包含在熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間。
C3.根據C1或C2的方法，其中接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件包含焊接該第一含鉑金屬構件至該第二含鉑金屬構件。
C4.根據C1至C3任一者的方法，更包含在該間隙體積與該間隙體積外部的環境間形成排氣通道。
C5.根據C4的方法，更包含加熱該組件並在該加熱後密封該排氣通道。
C6.根據C1至C3任一者的方法，其中該產氧材料包含錫氧化物。
C7.一種從含鉑物件除去碳污染的方法，該方法包含：提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以產氧材料塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內；在該間隙體積與一外部環境間形成排氣通道；在熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間；以及在該加熱步驟後密封該排氣通道。
C8.根據C7的方法，其中該塗佈步驟包含以粉末形態沉積該產氧材料。
C9.根據C7或C8的方法，更包含以含有該組件的攪拌設備攪拌熔融玻璃材料。
C10.一種從含鉑物件除去碳污染的方法，該方法包 含：提供第一含鉑金屬構件及第二含鉑金屬構件；以氧化錫塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成組件，其中至少一部分的氧化錫係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的間隙體積內；以及在該組件內形成排氣通道，該排氣通道連接該間隙體積與外部環境。
C11.根據C10的方法，更包含在熱處理步驟中於含有至少20體積%的氧之環境中加熱該組件至至少1450℃的溫度持續一段≧12小時的時間。
C12.根據C11的方法，更包含在該加熱步驟後密封該排氣通道。
C13.根據C10至C12任一者的方法，其中該塗佈步驟包含以粉末形態沉積該氧化錫。
C14.根據C10至C13任一者的方法，更包含利用該組件處理熔融玻璃材料。
C15.根據C14的方法，其中處理該熔融玻璃材料包含攪拌該熔融玻璃。
C16.根據C14的方法，其中處理該熔融玻璃材料包含淨化該熔融玻璃。
C17.一種從含鉑部件的內部體積除去碳污染的方法，該方法包含：提供含鉑部件，該含鉑部件包含中空內部部分與通道，該通道延伸在該含鉑部件外部的周圍環境與該中空內部部分之間；透過該通道設置氣體供應管至 該中空內部部分中；流動含氧氣體通過該氣體供應管至該含鉑部件的內部中空部分中，以使該含鉑部件的中空內部部分內的壓力大於該周圍環境的壓力；以及加熱該含鉑部件至高於約1400℃的溫度。
C18.根據C17的方法，其中該含鉑部件在該加熱期間與熔融玻璃材料接觸。
C19.根據C17或C18的方法，其中該含鉑部件係玻璃攪拌設備的攪拌桿。
C20.根據C17至C19任一者的方法，其中該氣體供應管不含鉑。
C21.根據C18的方法，其中至少一部分的含鉑組件係浸沒在熔融玻璃材料中。
C22.一種從含鉑部件的內部體積除去碳污染的方法，該方法包含：提供含鉑部件，該含鉑部件包含中空內部部分與通道，該通道延伸在該含鉑部件外部的周圍環境與該中空內部部分之間；設置氧化材料在該中空內部部分內；以及加熱該含鉑部件至大於約1400℃的溫度，以使該氧化材料與還原碳反應而產生二氧化碳及金屬蒸氣。
C23.根據C22的方法，其中該含鉑部件在該加熱期間與熔融玻璃材料接觸。
C24.根據C22或C23的方法，其中該氧化材料係金屬氧化物。
C25.根據C24的方法，其中該金屬氧化物是二氧化錫。
C26.根據C22至C25任一者的方法，其中該氧化材料係容納在耐火容器內。
C27.根據C26的方法，其中該耐火容器包含鋁土。
C28.根據C22至C26任一者的方法，其中熱輻射屏障係設置在該氧化材料與該含鉑部件外部的周圍環境之間。
C29.一種攪拌熔融玻璃材料的設備，該設備包含：攪拌桿，該攪拌桿含有鉑或鉑合金，該攪拌桿界定排氣通道並包含側壁，該側壁圍封該攪拌桿的中空內部部分；一氣體供應管，延伸通過該排氣通道至該中空內部部分內，以供應氣體至該攪拌桿的內部部分。
C30.一種攪拌熔融玻璃材料的設備，該設備包含：攪拌桿，該攪拌桿含有鉑或鉑合金，該攪拌桿界定排氣通道並包含側壁，該側壁圍封該攪拌桿的中空內部部分；支撐構件，從該攪拌桿側壁的內部部分延伸至該攪拌桿的中空內部部分內，該支撐構件支撐耐火容器；以及熱輻射屏障，設置在該支撐構件與該排氣通道之間。
C31.根據C30的設備，其中該耐火容器包含氧化材料。
C32.根據C31的設備，其中該氧化材料係金屬氧化物。
應強調上述本發明實施例僅是可能的實施範例，該等實施例係經提出以求對本發明原理有清晰的了解。可在不實質背離本發明的精神及原理下對上述本發明實施例做出許多變動及調整。例如，雖然上面說明係以攪拌桿呈現，但所述原理可應用在玻璃製造設備與熔融玻璃接 觸的其他單或多層含鉑部件上，包含但不限於用來將熔融玻璃從一處傳送至另一處的單層或雙層壁管線或輸送管、調整熔融玻璃的容器，以及特定部件的子組件，例如耦合或未耦合至該攪拌桿的攪拌葉片。所有此類調整及變動係預期在此被包含在本揭示與本發明的範圍內，並且受到後方申請專利範圍的保護。
6‧‧‧曲線
10‧‧‧玻璃製造設備
12‧‧‧熔化器
14‧‧‧淨化器
16‧‧‧攪拌設備
18‧‧‧收集容器
20‧‧‧降流管
22‧‧‧形成主體
24、26、28‧‧‧連接管
30、42‧‧‧入口
31‧‧‧玻璃帶
32‧‧‧材料
34、66、68‧‧‧箭頭
36‧‧‧熔融玻璃
38‧‧‧攪拌容器
40‧‧‧攪拌器
44‧‧‧攪拌桿
46‧‧‧馬達
48‧‧‧鏈條
50‧‧‧鏈輪
52‧‧‧連結器
54‧‧‧葉片
70‧‧‧排氣孔
72‧‧‧套筒
74、76‧‧‧焊接點
78‧‧‧間隙體積
80‧‧‧供氧材料
82‧‧‧排氣通道
84‧‧‧氣體
86‧‧‧中空內部部分
88‧‧‧氣體供應管
90‧‧‧排氣通道
92‧‧‧攪拌器套管接頭
94‧‧‧鉑支撐
96‧‧‧耐火容器
97‧‧‧氧化材料
98‧‧‧二氧化碳
100‧‧‧熱輻射屏障
第1圖係示出以溫度為函數的碳在鉑內的溶解度的曲線圖。
第2圖係示出以氧在鉑-熔融玻璃介面處的分壓(pO2 )為函數之達到二氧化碳分壓(pCO2 )等於1大氣壓所需的碳在鉑部件，例如攪拌熔融玻璃的設備，表面處的最小濃度之曲線圖。
第3圖係一部分剖面立視圖，示出製造玻璃板的範例融合下拉製程，並且示出用來將熔融玻璃從熔爐傳送至形成主體的鉑輸送系統；第4圖係熔融玻璃流經該鉑輸送系統時將該熔融玻璃均質化的攪拌設備之剖面圖；第5圖係攪拌桿的一部分之特寫剖面圖，示出該攪拌桿的若干成分件之接合，該接合產生間隙體積，以及產氧化合物在該間隙體積內的設置。
第6圖係攪拌桿的一部分之剖面圖，示出氣體供應管經由該攪拌桿的上排氣通道嵌入該攪拌桿的中空內部部 分內。
第7圖係攪拌桿的一部分之剖面圖，示出設置在該攪拌桿中空內部部分內的產氧材料，因此在該攪拌桿被加熱時，例如與熔融玻璃接觸，該產氧材料會產生氧。
40．．．攪拌器
44．．．攪拌桿
54．．．葉片
72．．．套筒
74、76．．．焊接點
78．．．間隙體積
80．．．供氧材料
82．．．排氣通道

Claims (15)

  1. 一種製造用於一玻璃製造系統中的一含鉑部件的方法，該方法包含：提供一第一含鉑金屬構件及一第二含鉑金屬構件；以一產氧材料塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成一組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的一間隙體積內；以及在一熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的一環境中加熱該組件到至少1450℃的一溫度持續一段≧12小時的時間。
  2. 如請求項1所述之方法，其中接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件包含焊接該第一含鉑金屬構件至該第二含鉑金屬構件。
  3. 如請求項1所述之方法，更包含在該間隙體積與該間隙體積外部的一環境間形成一排氣通道。
  4. 如請求項3所述之方法，更包含加熱該組件並在該加熱後密封該排氣通道。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該產氧材料包含一錫氧化物。
  6. 一種自一含鉑物件移除碳污染的方法，該方法包含：提供一第一含鉑金屬構件及一第二含鉑金屬構件；以一產氧材料塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成一組件，其中至少一部分的產氧材料係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的一間隙體積內；在該間隙體積與一外部環境間形成一排氣通道；在一熱處理步驟中於氧含量至少20體積%的一環境中加熱該組件到至少1450℃的一溫度持續一段≧12小時的時間；以及在該加熱步驟後密封該排氣通道。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該塗佈步驟包含該產氧材料以粉末狀沉積。
  8. 如請求項6所述之方法，更包含以含有該組件的一攪拌設備攪拌一熔融玻璃材料。
  9. 一種自一含鉑物件移除碳污染的方法，該方法包含： 提供一第一含鉑金屬構件及一第二含鉑金屬構件；以氧化錫塗佈該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件之任一者或兩者的至少一部分；接合該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件以形成一組件，其中至少一部分的氧化錫係設置在該第一含鉑金屬構件與該第二含鉑金屬構件間的一間隙體積內；以及在該組件內形成一排氣通道，該排氣通道連接該間隙體積與一外部環境。
  10. 如請求項9所述之方法，更包含在一熱處理步驟中於包含至少20體積%的氧之一環境中加熱該組件到至少1450℃的一溫度持續一段≧12小時的時間。
  11. 如請求項10所述之方法，更包含在該加熱步驟後密封該排氣通道。
  12. 如請求項9所述之方法，其中該塗佈步驟包含該氧化錫以粉末狀沉積。
  13. 如請求項9所述之方法，更包含以該組件處理一熔融玻璃材料。
  14. 如請求項13所述之方法，其中處理該熔融玻璃材料 包含攪拌該熔融玻璃。
  15. 如請求項13所述之方法，其中處理該熔融玻璃材料包含淨化該熔融玻璃。
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