真空玻璃的使用寿命

2013-04-22 董镛 沈阳真空技术研究所

  真空玻璃主要用作建筑物及工业产品(如冰柜门、车船窗等)的外围护材料,在其长达数十年的服役期间要经受日光照射、高低温变化的反复作用,在此期间能否稳定地保持其良好的性能是真空玻璃做为工业产品能否生存发展的关键。

  所谓“真空玻璃使用寿命”是指真空玻璃隔层内的工作真空度(≤0.1 Pa)所能保持的时间。导致工作真空度下降的主要因素有:

1、渗漏

  真空玻璃周边及抽气管均采用显象管工业大量使用的低熔点玻璃粉熔封,半个多世纪的应用实践证明(1939 年黑白电视问世,1953年彩电问世):这种密封材料足以满足显象管等各种电真空器件的密封要求(电真空器件的允许漏率≤10- 12 Pa·m3/s)。

2、渗透

  气体对玻璃的渗透以分子态进行,分子直径逾小逾易渗透。在各种气体中,He 气对玻璃的渗透率最高, 尽管空气中He 的分压只有0.53 Pa,对玻璃的渗透主要还应考虑He。渗透系数Ks 是表征气体渗透性能的物理参数,玻璃越硬Ks 越大,反之Ks 越小。改变玻璃成份,Ks 最多可变化6 个数量级。浮法玻璃为钠钙玻璃,其中碱性氧化物(Na2O,K2O,CaO 等),阻塞了He 分子的渗透孔道,使He 气的Ks 值大大降低。对20℃, 钠钙玻璃, 外推求得He 的Ks 值约为7.5×10-13cm3·Pa/cm2·s·Pa·mm-1 量级。对1 m2 真空玻璃,He 的渗透率按下式估算:

Qs = Ks·(P2- P1)·2×A/d (8)

  式中Ks为He 对钠钙玻璃的渗透系数cm3·Pa/cm2·s·Pa·mm-1;(P2- P1)———玻璃内外He 压差,Pa;A———玻璃面积,cm2;d ———玻璃壁厚,mm

  Qs=7.5×10- 13×0.53×2×100×100/(4+4)=1×10- 9 Pa·cm3/s = 1×10- 15 Pa·m3/s

  由上述结果可见:Qs<< 电真空器件允许漏率10- 12 Pa·m3/s,实不足虑。

3、玻璃内表面放气

  影响真空玻璃寿命的主要因素玻璃表面和体内含有大量气体,主要是H2O(占90%以上)、及少量CO2、O2 和SO2,这些气体在玻璃熔炼或热加工期间溶入或吸附于表面,约有102 Pa·L/cm3 之多。在温度、光照等外部条件作用下,这些气体可从玻璃表面或表层解吸,或扩散进入真空层内。

  加热、烘烤是电真空行业对玻璃除气的主要方法,历经百年,行之有效。玻璃烘烤放气源自三个层次: 表面、表层及内部, 对钠钙玻璃,经350℃烘烤, 其放气成分中H2o 占75.3%,CO2 占22%,CO 占0.4%。其中58%为表面放气,31%为表层放气,内部放气只占11%。

  为使的磨砂磨砂玻璃纸除气充分,>350℃的高温度烘烤是肯定须要的, 对重力作用的磨砂磨砂玻璃纸内放气法则的新型测试也确认:这类保障措施对重力作用的磨砂磨砂玻璃纸制作也是有效率。图6 为几块重力作用的磨砂磨砂玻璃纸样本在热脱落测试中内压强发生变化对比图。基本测试状况及最终为:

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  组成类似的另一组组样片在户外做了200 天左右两太阳辐照衰老测试, 报告一样的是前面一种(350℃)相较于前面一种(150℃),参看图7。

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  Low- E 膜层虽然说只些纳米的板材厚度, 但在压制电磁散发冷却上至关非常必要,是进口真空箱破璃的非常必要组成的那部分,软件测试认为:在进口真空箱中400℃的较高温度烘烤有无效消除(SnO2:F)低电磁散发膜表面层的粘附碳,进行稳定可靠的耐紫外线的线(UV)辐照的低电磁散发膜层,这丝毫对长久的实现进口真空箱破璃的顺畅性能方面至关非常必要。   国产某总部2000 节前后曾对首批负压夹丝玻璃样机做好了期为上百天的风吹日晒脆化试验台,其报告部件显现于图8 中。

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  ※ ①②号检样的空间格局为:(3+V+3);⑤⑥⑦号检样的空间格局为(4+V+4);⑧⑨号检样的空间格局为:(4L+V+3);③④⑩号检样的空间格局(4L+V+4);L- 为在线免费Low- E 表层的镀膜,发送率~0.2。由图8 因而:1)经400℃烘烤制作的高压气夹层有机有机玻璃纸窗,其换热标准值U 有点突出不超200℃烘烤制作的同空间格局高压气夹层有机有机玻璃纸窗;2)有点高、高湿下制作的高压气夹层有机有机玻璃纸窗破裂后的U 值增加拟合曲线,因而后面的斜率要不超第一个,再度證明高湿烘烤的高压气夹层有机有机玻璃纸窗除气不根除,决定高压气夹层有机有机玻璃纸窗的远期安全性能。

4、吸气剂

  为为了保证涡流钢化钢化窗玻璃窗运行耐用度≥20年, 除选择以上保护外近两年以来我还在涡流钢化钢化窗玻璃窗中装到长久吸气剂, 进一步的一个脚印提供涡流钢化钢化窗玻璃窗的涡流度。以显像管为代表英文的电涡流元件的应该用实践性行证明: 涡流钢化钢化窗玻璃窗是信得过长耐用度的冗余涡流元件。