モリブデン電極の耐用年数に影響を与える要因

 ガラス産業はエネルギー消費量の多い伝統的な産業です。化石エネルギーの価格の高騰と環境保護要件の向上により、溶解技術は従来の火炎加熱技術から電気溶解技術に変わりました。電極はガラス液と直接接触し、電気エネルギーをガラス液に伝える要素であり、ガラス電気融着における重要な装置です。

 

モリブデン電極は、高温強度、耐食性、ガラス着色のしにくさなどから、ガラス電融には欠かせない電極材料です。電極の耐用年数は、窯の使用年数と同じかそれ以上であることが望まれますが、実際の使用中に電極が損傷することはよくあります。ガラス電気融着におけるモリブデン電極の耐用年数に影響を与えるさまざまな要因を完全に理解することは、実用上非常に重要です。

 

 

モリブデン電極の酸化

モリブデン電極は高温に強い特性がありますが、高温になると酸素と反応します。温度が400℃に達すると、モリブデン酸化モリブデン (MoO) と二硫化モリブデン (MoO2) の形成が始まり、モリブデン電極の表面に付着して酸化物層を形成し、モリブデン電極のさらなる酸化を組織化します。温度が500℃～700℃に達すると、モリブデンは三酸化モリブデン（MoO3）に酸化し始めます。これは揮発性ガスであり、元の酸化物の保護層を破壊し、モリブデン電極によって露出した新しい表面が酸化し続けて MoO3 を形成します。このような酸化と揮発の繰り返しにより、モリブデン電極は完全に損傷するまで侵食され続けます。

 

モリブデン電極とガラス内の成分の反応

モリブデン電極は、高温でガラス成分中の一部の成分または不純物と反応し、電極に重大な浸食を引き起こします。たとえば、清澄剤として As2O3、Sb2O3、Na2SO4 を含むガラス溶液はモリブデン電極の浸食に非常に深刻で、モリブデン電極は MoO と MoS2 に酸化されます。

 

ガラス電気融着における電気化学反応

電気化学反応は、モリブデン電極と溶融ガラスの間の接触界面で起こるガラスの電気融解で発生します。 AC 電源の正の半サイクルでは、負の酸素イオンが正極に移動して電子を放出し、電子が酸素を放出してモリブデン電極の酸化を引き起こします。 AC 電源の負の半サイクルでは、ガラス溶融陽イオン (ホウ素など) の一部が負極に移動し、モリブデン電極化合物が生成されます。モリブデン電極化合物は、電極表面に緩い堆積物となって電極に損傷を与えます。

 

温度と電流密度

モリブデン電極の浸食速度は、温度の上昇とともに増加します。ガラス組成とプロセス温度が安定している場合、電流密度が電極の腐食速度を制御する要因になります。モリブデン電極の最大許容電流密度は2~3A/cm2に達しますが、大電流が流れると電極の消耗が大きくなります。