關(guān)于壓延微晶玻璃遇水變色、變脆和炸裂問(wèn)題的答疑

問(wèn)：我司生產(chǎn)白色壓延微晶玻璃，配方和析晶溫度是通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的，實(shí)驗(yàn)室樣品沒(méi)有遇水變色、變脆或炸裂現(xiàn)象，即使在水里浸泡24 h也沒(méi)有問(wèn)題?？墒且簧仙a(chǎn)線就出現(xiàn)各種問(wèn)題：析晶溫度為790～820 ℃，產(chǎn)品遇a水后會(huì)變色、變脆甚至炸裂；試著通過(guò)調(diào)整析晶溫度來(lái)解決，降低析晶溫度至780～810 ℃問(wèn)題更加嚴(yán)重；提高析晶溫度至800～830 ℃，炸裂雖然好轉(zhuǎn)，但是強(qiáng)度會(huì)下降；繼續(xù)提高晶化溫度至820～850 ℃會(huì)產(chǎn)生大的晶花，強(qiáng)度會(huì)明顯下降，請(qǐng)問(wèn)韓工這是什么原因？如何解決？

答：根據(jù)您提供的微晶玻璃析晶溫度范圍，基本可以認(rèn)為是氟硅堿鈣石系微晶玻璃[Na4K2Ca5Si12O30（OH，F(xiàn)）4]。氟硅堿鈣石系微晶玻璃的核化溫度較低，一般在550～580 ℃保溫處理才核化形成晶核劑CaF2晶體，700～740 ℃晶化處理會(huì)形成硬鈣硅石晶體，750～850 ℃保溫處理才晶化形成氟硅鈣堿石晶體。由于配方中可能存在鎂元素，甚至鋰元素，如果采用一步法析晶，可能在800～850 ℃間保溫形成晶核劑MgF2晶體或者氟化方鎂石晶體，由于MgF2晶核劑集聚能力強(qiáng)且在富鈉情況下，溫度較高情況下也有可能產(chǎn)生的是四硅鈉云母晶體或四硅鋰云母晶，甚至是產(chǎn)生氟鉀鈉鈣鎂閃石晶體。由于玻璃成分、核化溫度、晶化溫度、晶化溫度區(qū)間的不同，以及控制手段、溫度計(jì)檢測(cè)計(jì)量范圍已經(jīng)殘余晶相的影響，會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶復(fù)雜的局面。下面逐步分析你所提及的幾種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

析晶溫度為780～810 ℃，產(chǎn)品遇水后會(huì)變色、變脆甚至炸裂。由于采用一步法析晶，在該溫度保溫會(huì)快速生成氟硅堿鈣石晶體，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生MgF2晶體或者氟化方鎂石晶體。由于析晶會(huì)從界面開(kāi)始（包括玻璃界面或殘余固溶體及包融氣體晶相界面），此時(shí)MgF2晶體或者氟化方鎂石晶體也來(lái)不及集聚被存在于界面中，方鎂石晶體水化作用并不強(qiáng)，但是由于氟化鎂和方鎂石晶體的半包融，造成應(yīng)力缺陷，導(dǎo)致水化作用能力增加，會(huì)與水膨脹，從而出現(xiàn)變色、變脆甚至炸裂缺陷。

析晶溫度為790～820 ℃，氟化鎂晶核劑已經(jīng)轉(zhuǎn)化更加完全，過(guò)渡新微晶體可能開(kāi)始產(chǎn)生，譬如四硅鈉云母晶體或四硅鋰云母晶，盡管晶體也有水溶膨脹性，但是由于晶體種類多，晶體小，就有了彌散增韌作用，強(qiáng)度有所提高以及爆裂有所緩解。

析晶溫度為800～830 ℃，氟化鎂晶核劑已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化，新的巨大晶體可能已經(jīng)產(chǎn)生，譬如氟鉀鈉鈣鎂閃石晶體，晶體增大后，缺陷和強(qiáng)度增加，水化能力好轉(zhuǎn)，但是強(qiáng)度和物理性質(zhì)急劇下降。

析晶溫度為820～850 ℃，已經(jīng)可以用肉眼看到巨大晶花，晶體之間也會(huì)產(chǎn)生固溶玻璃體，強(qiáng)度下降會(huì)更加明顯。

現(xiàn)在大家明白了產(chǎn)生的原因，如何解決呢？筆者認(rèn)為可以從以下幾點(diǎn)著手。

改一步法為兩步法，先在540～560 ℃核化，形成晶核劑CaF2晶體，再在700～750 ℃間核化，使得玻璃析出硬鈣硅石晶體，不過(guò)這樣晶體數(shù)量和物理性質(zhì)（強(qiáng)度、白度和透光度）就不一定達(dá)到產(chǎn)品要求，也不節(jié)能。

改一步法為兩步法，先在540～560 ℃核化，形成晶核劑CaF2晶體，再在750～790 ℃間核化，使得玻璃析出氟硅堿鈣石晶體，不過(guò)這樣晶體數(shù)量和物理性質(zhì)（強(qiáng)度、白度和透光度）就不一定達(dá)到產(chǎn)品要求，也不節(jié)能。

調(diào)整配方，提高玻璃組份中鋁、鉀、鎂含量，降低鈉、鈣、硅含量，采用一步法析晶，初始析晶溫度850 ℃，二次析晶溫度900 ℃，析出以MgF2為晶核劑的氟鉀鈉鈣鎂閃石系微晶玻璃或云母系微晶玻璃。

調(diào)整配方，引入第二種引晶劑，譬如磷化物磷灰石，抑制氟引晶劑CaF2、MgF2的產(chǎn)生速度，抑制大的晶體產(chǎn)生，并將一步法析晶溫度提高至800 ℃以上。

至于您說(shuō)的引入其他氣相引晶劑如硝酸鹽、鹵化鹽，筆者建議最好不要，因?yàn)闅庀嘁┓磻?yīng)迅速，控制難度大，尤其是對(duì)于較為粗放的生產(chǎn)，范圍窄幾乎難以控制。至于實(shí)驗(yàn)室中沒(méi)有出現(xiàn)這些問(wèn)題，也與實(shí)驗(yàn)室溫度，玻璃粘度與玻璃中殘余晶相譬如方石英與生產(chǎn)中不一致有關(guān)系，甚至實(shí)驗(yàn)室坩堝材質(zhì)不一樣也會(huì)改變或者調(diào)整玻璃的性能。

（韓復(fù)興）

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