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關于壓延微晶玻璃遇水變色、變脆和炸裂問題的答疑

時間:2016-12-15 13:36:11  來源:創(chuàng)新陶業(yè)    閱讀:   體字: [ ]
摘要: 生產白色壓延微晶玻璃,配方和析晶溫度是通過實驗確定的,實驗室樣品沒有遇水變色、變脆或炸裂現(xiàn)象,即使在水里浸泡24 h也沒有問題。可是一上生產線就出現(xiàn)這樣那樣的問題……

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問:我司生產白色壓延微晶玻璃,配方和析晶溫度是通過實驗確定的,實驗室樣品沒有遇水變色、變脆或炸裂現(xiàn)象,即使在水里浸泡24 h也沒有問題。可是一上生產線就出現(xiàn)這樣那樣的問題:析晶溫度為790~820 ℃,產品遇水后會變色、變脆甚至炸裂;試著通過調整析晶溫度來解決,降低析晶溫度至780~810 ℃問題更加嚴重;提高析晶溫度至800~830 ℃,炸裂雖然好轉,但是強度會下降;繼續(xù)提高晶化溫度至820~850 ℃會產生大的晶花,強度會明顯下降,請問韓工這是什么原因?如何解決?

 

答:根據(jù)您提供的微晶玻璃析晶溫度范圍,基本可以認為是氟硅堿鈣石系微晶玻璃[Na4K2Ca5Si12O30(OH,F)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晶核劑集聚能力強且在富鈉情況下,溫度較高情況下也有可能產生的是四硅鈉云母晶體或四硅鋰云母晶,甚至是產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、溫度計檢測計量范圍已經殘余晶相的影響,會出現(xiàn)結晶復雜的局面。下面逐步分析你所提及的幾種現(xiàn)象的產生原因。

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

  2) 析晶溫度為790~820 ℃,氟化鎂晶核劑已經轉化更加完全,過渡新微晶體可能開始產生,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,強度有所提高以及爆裂有所緩解。

  3) 析晶溫度為800~830 ℃,氟化鎂晶核劑已經完全轉化,新的巨大晶體可能已經產生,譬如氟鉀鈉鈣鎂閃石晶體,晶體增大后,缺陷和強度增加,水化能力好轉,但是強度和物理性質急劇下降。

  4) 析晶溫度為820~850 ℃,已經可以用肉眼看到巨大晶花,晶體之間也會產生固溶玻璃體,強度下降會更加明顯。

 

►►現(xiàn)在大家明白了產生的原因,如何解決呢?筆者認為可以從以下幾點著手:

  1) 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,不過這樣晶體數(shù)量和物理性質(強度、白度和透光度)就不一定達到產品要求,也不節(jié)能。

  2) 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,不過這樣晶體數(shù)量和物理性質(強度、白度和透光度)就不一定達到產品要求,也不節(jié)能。

  3) 調整配方,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。

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

  至于您說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,因為氣相引晶劑反應迅速,控制難度大,尤其是對于較為粗放的生產,范圍窄幾乎難以控制。至于實驗室中沒有出現(xiàn)這些問題,也與實驗室溫度,玻璃粘度與玻璃中殘余晶相譬如方石英與生產中不一致有關系,甚至實驗室坩堝材質不一樣也會改變或者調整玻璃的性能。

作者:韓復興

節(jié)選自《佛山陶瓷》2016.04期

 

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