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微晶玻璃的化学组成

发布时间:2016/5/31

微晶玻璃的化学组成

微晶玻璃的化学组成包括基础玻璃成分和成核剂两部分。为了满足玻璃形成和工艺要求,基 础玻璃成分一般都含有一定量Si〇2、B203、P25和以[A10J形式存在的A1203等玻璃网络形 成体,以[A106]形式存在的A1203和ZnO等玻璃网络中间体和包括碱金属与碱土金属氧化物 在内的玻璃网络调整体;而为获得无气泡的基础玻璃,通常要在基础玻璃组分中引入一定量澄清 剂(如Na2S04/C、Sb2C)3、Na2SiF6等)。此外,为了诱导或促进基础玻璃在热处理过程中的晶 核形成,促进玻璃的整体晶化,通常需要引入成核剂。根据基础玻璃成分,可将微晶玻璃分为硅 酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐五大系统。成核剂可以分成三大类:一类是Au、 Ag、Cu、Pt、Ru等贵金属盐类物质,当这类物质与玻璃配合料一起熔融时,贵金属元素在高温 时以离子状态存在,而在低温下则分解还原成贵金属原子,这些原子经过一定的热处理将在玻璃 结构中形成高度分散的金属晶体颗粒,从而实现诱导析晶。另一类是阳离子电荷高、场强大、积 聚作用强的氧化物,如Zr02、Ti02、P205等,这三种物质对玻璃的成核作用有所不同。一般认 为,Zr()2的成核作用是先从母体玻璃中析出富含锆氧的微不均匀区,进而诱导母体玻璃成核; Ti02的成核作用则是先从母体玻璃中析出富含钛氧的钛酸盐液相(无定形态),在一定条件下, 这种液相将转变成结晶相,进而使母体玻璃形成晶核;p2o5与前两种成核剂的作用机制不同, 由于P5+的场强比Si4+大,有加速硅酸盐玻璃分相的作用,从而促使玻璃核化。Zr()2、Ti02、 P205是制备微晶玻璃最常用的三种成核剂,除此以外,Cr203,Fe203等也可作为成核剂使用, 但由于它们能使玻璃着色,故很少采用。还有一类成核剂是氟化钙(CaF2)、冰晶石 (Na3AlF6)、氟硅酸钠(Na2SiF6)和氟化镁(MgF2)等氟化物。一般认为氟的加入起减弱玻璃结构的作用,用F取代O2造成硅氧网络结构的断裂,这是氟化物诱导玻璃成核的主要原因。 另外,当氟含量大于2%〜4%时,氟化物就会在冷却(或热处理)过程中从熔体中分离出来, 形成细结晶状的沉淀物而引起玻璃乳浊(分相),从而促使玻璃成核。表2-6列出了常用微晶玻 璃成核剂及其适用的基础玻璃系统。

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