問:我司生產(chǎn)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(chǎn)線就出現(xiàn)這樣那樣的問題:析晶溫度為790~820 ℃,產(chǎn)品遇水后會變色、變脆甚至炸裂;試著通過調(diào)整析晶溫度來解決 ,降低析晶溫度至780~810 ℃問題更加嚴(yán)重
;提高析晶溫度至800~830 ℃
,炸裂雖然好轉(zhuǎn)
,但是強(qiáng)度會下降;繼續(xù)提高晶化溫度至820~850 ℃會產(chǎn)生大的晶花,強(qiáng)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(rèn)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(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、溫度計檢測計量范圍已經(jīng)殘余晶相的影響,會出現(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。1) 析晶溫度為780~810 ℃
,產(chǎn)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(chǎn)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(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(jīng)轉(zhuǎn)化更加完全
,過渡新微晶體可能開始產(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。
3) 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。
4) 析晶溫度為820~850 ℃
,已經(jīng)可以用肉眼看到巨大晶花,晶體之間也會產(chǎn)生固溶玻璃體,強(qiáng)度下降會更加明顯。
►►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(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。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(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
。
3) 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
。
4) 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(yīng)迅速,控制難度大
,尤其是對于較為粗放的生產(chǎn)
,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(chǎn)中不一致有關(guān)系,甚至實驗室坩堝材質(zhì)不一樣也會改變或者調(diào)整玻璃的性能
。
作者:韓復(fù)興
節(jié)選自《佛山陶瓷》2016.04期
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