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微晶玻璃的化學(xué)組成

來源: 2013/7/26 16:14:27

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  微晶玻璃的化學(xué)組成包括基礎(chǔ)玻璃成分和成核劑兩部分.為了滿足玻璃的形成和工藝要求,基礎(chǔ)玻璃成分一般都含有一定量的SiO2、B2O3、P2O5和以【AlO4】形式存在的Al2O3等中玻網(wǎng)絡(luò)形成體,以【AlO6】形式存在的Al2O3和ZnO等中玻網(wǎng)絡(luò)中間體及包括堿金屬與堿土金屬氧化物在內(nèi)的中玻網(wǎng)絡(luò)調(diào)整體。而為了獲得無氣泡的基礎(chǔ)玻璃,通常在基礎(chǔ)玻璃組分中引入一定量的澄清劑(如Na2SO4/C、Sb2O3、Na2SiF6等)。此外,為了誘導(dǎo)或促進基礎(chǔ)玻璃在熱處理過程中的晶核形成,促進玻璃的整體晶化,通常需要引入成核劑。根據(jù)基礎(chǔ)玻璃成分,可將微晶玻璃分為硅酸鹽、硅酸鹽、硼硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸五大系統(tǒng)。成核劑可以分成三大類:一類是Au、Ag、Cu、Pt、Ru等貨品鹽類物質(zhì),當這里物質(zhì)與玻璃配合料一起熔融時,貨品元素在高溫時以離子狀態(tài)存在,而在低溫下則分解還原成貨品原子,這些原子經(jīng)過一定的熱處理將在玻璃結(jié)構(gòu)中形成高度分散的金屬晶體顆粒,從而實現(xiàn)誘導(dǎo)析晶。另一類是陽離子電荷高、場強大、積聚作用強的氧化物,如ZrO2、TiO2、P2O5等,這三種物質(zhì)對玻璃的成核作用有所不同。一般認為,ZrO2的成核作用是先從母體玻璃中析出富含鋯氧的微不均勻區(qū),進而誘導(dǎo)母體玻璃成核;TiO2的成核作用是先從母體玻璃中析出富含鈦酸鹽相(無定形態(tài)),在一定條件下,這種液相將轉(zhuǎn)變成結(jié)晶相,進而使母體玻璃形成晶核;P2O5與前兩種成核劑的作用機制不同,由于P5+的場強比Si4+大,有加速硅酸鹽玻璃分相的作用,從而促使玻璃核化。ZrO2、TiO2與P2O5是制備微晶玻璃較常用的三種成核劑,除此之外,Cr2O3、Fe2O3等也可作為成核劑使用,但由于它們能使玻璃著色,故很少采用。還有一類成核劑是氟化鈣(CaF2)、冰晶石(Na2AlF6)、氟硅酸鈉(Na2SiF­6)和氟化鎂(MgF2)等氧化物。一般認為氟的加入起減弱玻璃結(jié)構(gòu)的作用,用F-取代O2-造成硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的斷裂,這是氟化物誘導(dǎo)玻璃成核的主要原因。另外,當氟含量大于2%~4%時,氟化物就會在冷卻(或熱處理)過程中從熔體中分離出來,形成細結(jié)晶狀的沉淀物而引起玻璃乳濁(分相),從而促使玻璃成核。

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