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关于压延微晶玻璃遇水变色、变脆和炸裂问题的答疑

时间:2016-12-15 阅读:
摘要: 生产白色压延微晶玻璃,配方和析晶温度是通过实验确定的,实验室样品没有遇水变色、变脆或炸裂现象,即使在水里浸泡24 h也没有问题。可是一上生产线就出现这样那样的问题……

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问:我司生产白色压延微晶玻璃,配方和析晶温度是通过实验确定的,实验室样品没有遇水变色、变脆或炸裂现象,即使在水里浸泡24 h也没有问题。可是一上生产线就出现这样那样的问题:析晶温度为790~820 ℃,产品遇水后会变色、变脆甚至炸裂;试着通过调整析晶温度来解决,降低析晶温度至780~810 ℃问题更加严重;提高析晶温度至800~830 ℃,炸裂虽然好转,但是强度会下降;继续提高晶化温度至820~850 ℃会产生大的晶花,强度会明显下降,请问韩工这是什么原因?如何解决?

 

答:根据您提供的微晶玻璃析晶温度范围,基本可以认为是氟硅碱钙石系微晶玻璃[Na4K2Ca5Si12O30(OH,F)4]。氟硅碱钙石系微晶玻璃的核化温度较低,一般在550~580 ℃保温处理才核化形成晶核剂CaF2晶体,700~740 ℃晶化处理会形成硬钙硅石晶体,750~850 ℃保温处理才晶化形成氟硅钙碱石晶体。由于配方中可能存在镁元素,甚至锂元素,如果采用一步法析晶,可能在800~850 ℃间保温形成晶核剂MgF2晶体或者氟化方镁石晶体,由于MgF2晶核剂集聚能力强且在富钠情况下,温度较高情况下也有可能产生的是四硅钠云母晶体或四硅锂云母晶,甚至是产生氟钾钠钙镁闪石晶体。由于玻璃成分、核化温度、晶化温度、晶化温度区间的不同,以及控制手段、温度计检测计量范围已经残余晶相的影响,会出现结晶复杂的局面。下面逐步分析你所提及的几种现象的产生原因。

  1) 析晶温度为780~810 ℃,产品遇水后会变色、变脆甚至炸裂。由于采用一步法析晶,在该温度保温会快速生成氟硅碱钙石晶体,同时也会产生MgF2晶体或者氟化方镁石晶体。由于析晶会从界面开始(包括玻璃界面或残余固溶体及包融气体晶相界面),此时MgF2晶体或者氟化方镁石晶体也来不及集聚被存在于界面中,方镁石晶体水化作用并不强,但是由于氟化镁和方镁石晶体的半包融,造成应力缺陷,导致水化作用能力增加,会与水膨胀,从而出现变色、变脆甚至炸裂缺陷。

  2) 析晶温度为790~820 ℃,氟化镁晶核剂已经转化更加完全,过渡新微晶体可能开始产生,譬如四硅钠云母晶体或四硅锂云母晶,尽管晶体也有水溶膨胀性,但是由于晶体种类多,晶体小,就有了弥散增韧作用,强度有所提高以及爆裂有所缓解。

  3) 析晶温度为800~830 ℃,氟化镁晶核剂已经完全转化,新的巨大晶体可能已经产生,譬如氟钾钠钙镁闪石晶体,晶体增大后,缺陷和强度增加,水化能力好转,但是强度和物理性质急剧下降。

  4) 析晶温度为820~850 ℃,已经可以用肉眼看到巨大晶花,晶体之间也会产生固溶玻璃体,强度下降会更加明显。

 

►►现在大家明白了产生的原因,如何解决呢?笔者认为可以从以下几点着手:

  1) 改一步法为两步法,先在540~560 ℃核化,形成晶核剂CaF2晶体,再在700~750 ℃间核化,使得玻璃析出硬钙硅石晶体,不过这样晶体数量和物理性质(强度、白度和透光度)就不一定达到产品要求,也不节能。

  2) 改一步法为两步法,先在540~560 ℃核化,形成晶核剂CaF2晶体,再在750~790 ℃间核化,使得玻璃析出氟硅碱钙石晶体,不过这样晶体数量和物理性质(强度、白度和透光度)就不一定达到产品要求,也不节能。

  3) 调整配方,提高玻璃组份中铝、钾、镁含量,降低钠、钙、硅含量,采用一步法析晶,初始析晶温度850 ℃,二次析晶温度900 ℃,析出以MgF2为晶核剂的氟钾钠钙镁闪石系微晶玻璃或云母系微晶玻璃。

  4) 调整配方,引入第二种引晶剂,譬如磷化物磷灰石,抑制氟引晶剂CaF2、MgF2的产生速度,抑制大的晶体产生,并将一步法析晶温度提高至800 ℃以上。

  至于您说的引入其他气相引晶剂如硝酸盐、卤化盐,笔者建议最好不要,因为气相引晶剂反应迅速,控制难度大,尤其是对于较为粗放的生产,范围窄几乎难以控制。至于实验室中没有出现这些问题,也与实验室温度,玻璃粘度与玻璃中残余晶相譬如方石英与生产中不一致有关系,甚至实验室坩埚材质不一样也会改变或者调整玻璃的性能。

作者:韩复兴

节选自《佛山陶瓷》2016.04期

 

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来源:创新陶业   

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