玻璃的電熔化過程中,電極是非常重要的部件,有效防止電極的腐蝕是十分必要的。電池電極端應塗上防鏽油或防鏽膏以減少電極端的腐蝕。
當今顯示領域中 LCD(液晶顯示器件)被廣泛套用,ITO 電極腐蝕問題是 LCD 製造和 LCM(液晶顯示模組)加工質量控制中面臨的難題。許多工廠都有控制的方法,有的實現了很好的效果,但很多工廠對此還沒有足夠的認識,在生產過程中 ITO 電極腐蝕的問題仍是困擾產品可靠性的難題。
基本介紹
- 中文名:電極端腐蝕
- 外文名:Electrode corrosion
- 地位:非常重要的部件
- 措施:防鏽油或防鏽膏
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鉬電極
原理
電熔爐中,玻璃在電場的作用下鈉離子的前後移動,對殘餘石英砂的熔解是有助的。
全電熔爐中,鈉離子的兩種運動,第一種運動是由於熱能引起的,這次運動是短暫的,是在分子尺寸的水平上運動,有很高的頻率,每秒鐘大約有幾百萬次。這樣熱運動具有足夠的能量使SiO2砂粒熔化。鈉離子第二種運動是由於電流方向的改變。對60赫芝的交流電來說,這種運動是每秒鐘120次,離子移動的距離大約為0.001英寸。這種離子移動的距離相對於石英砂粒來說是小的,但是相對於砂粒的晶格結構來說是大的。
在電熔爐中鈉離子移動的距離通過一個淺的氧化鋁舟進行測量。氧化鋁舟兩端裝有電極,並裝滿了熔融的玻璃,預先加熱的玻璃(由在特殊的位置裝有放射性的鈉),當兩邊加上電壓後,放射性的鈉離子(以上述所提的速度)向陰極移動。
由於電解的作用,鈉離子的移動向石英砂晶體碰撞,此時由於熱能分解的石英砂晶體而形成矽玻璃,並分散到熔融體內。
保護
實踐證明,接近電極那一層中由於硫酸鹽耗盡而對電極的腐蝕減小,而當電極表層的玻璃離開,新的玻璃液又會帶來新的硫酸鹽而加劇對電極的侵蝕。在電極周圍的對流運動,對於水平電極和垂直電極來說是不同的。水平電極沿電極的長度方向有更多的低強度擴散流。垂直電極從窯爐的底部拉引熔融玻璃。垂直電極由於電極附近特殊的加熱效果。玻璃的表面則更熱並一直升至電極端部,這種上升的玻璃液由底部粘在電極周圍新鮮的玻璃液來代替。這樣引起電極直徑變細,直至電極完全腐蝕掉。
在容器玻璃中,硫酸鹽的侵蝕是常見的。這同樣的反應可能出現在其它玻璃的氧化物成份中。例如當配合料中含有相當數量的硝酸鹽時,並不是所有的硝酸鹽都參與反應,引起電極的腐蝕。白砒和銻粉也是很容易還原的氧化物,它們也會引起電極的腐蝕。
安瓿玻璃,雖然在配合料中含有還原劑、含有很少的氧,但由於鉬電極在安瓿玻璃中由於Mo晶體的長大,從而影響其壽命,大約僅能使用一年時間。
ITO電極腐蝕現象及防護
ITO電極腐蝕的現象和機理
1、腐蝕現象分析
ITO 電極腐蝕大都是在存儲條件或外加電場促進的條件下以電化學反應的方式產生的,周期有的只有數小時,有的可達數月之久,主要取決於腐蝕產生的條件的強弱。
ITO 電極腐蝕的失效曲線如圖所示。
![電極端腐蝕 電極端腐蝕](/img/f/e62/nBnauUzY2UGNkFGOzcTZyQWZ2QTYxY2Y4IDZkhTM2gTOxgjZxUDMiJWMyI2LtVGdp9yYpB3LltWahJ2Lt92YuUHZpFmYuMmczdWbp9yL6MHc0RHa.jpg)
2、腐蝕的產生條件分析
a.雜質或污染:材料、設施和環境。
b.電荷:電子移動、過壓或過流。
c.水分:吸潮、水滲透或材料界面殘留水分。
所以要對 ITO 電極腐蝕進行防護先要從過程中避免腐蝕條件的建立和產生。
TOP層對ITO電極腐蝕的防護作用分析
為了保護 LCD 的電極,很多廠家採用塗 TOP層進行產品主動防護,這是一個比較有效的辦法。LCD 產品中使用的 TOP 塗層是一種非常緻密的材料,多用鈦矽材料,大量 LCD 廠家在使用。其主要由二氧化矽 SiO2和二氧化鈦 TiO2兩種成份組成,這兩種物質化學性質穩定,硬度高,用來保護 ITO 外電極,防止電極輕度劃傷或異物腐蝕,可提高LCD的可靠性。塗TOP層後的LCD增加了防護性能,但是仍存在腐蝕的可能性。對於TOP層的腐蝕條件這裡進行分析,以便在防護過程中加以考慮。
二氧化矽膜SiO2的化學性質:有極高的化學穩定性,不溶於水,除氫氟酸外,其他酸與其不發生反應。
反應方程如下:
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF= H2SiF6
二氧化矽膜 SiO2也可以被強鹼腐蝕,反應方程為:2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O。
因為反應生成的 Na2SiO3是一種粘合劑,可以覆蓋在表面防止腐蝕,具有對表層的保護作用。
二氧化鈦TiO2的化學性質:不溶於水,溶於氫氟酸、濃硫酸,反應方程如下:
TiO2+6HF=H2[TiF6]+2H2O
TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
TiO2+2H2SO4=Ti(SO4)2+2H2O
TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
由以上分析可知保證塗 TOP 層的 LCD 電極腐蝕首要的問題是保證 TOP 層不被腐蝕的問題,即不可在TOP 層上引入氫氟酸、硫酸和強鹼物質,如果產生腐蝕也要先從這方面進行分析。