微晶玻璃
一,概述
微晶玻璃属新型硅酸盐材料,是以 SiO 2 为主要组分的玻璃相制品(材料),经过特定的热加工工艺处理制成的晶相制品(材料).微晶玻璃具有比一般玻璃更为优良的特性,主要表现为: 1 ,具有更加稳定的化学性能:抗水合,抗水化能力,抗阳离子交换能力. 2 ,具有更高的机械强度. 3 ,具有更优良的电学性能:介电损耗率最低. 4 ,具有良好的热学性能:热膨胀系数低,热振稳定性能好,高温软化的温度点高.由于微晶玻璃有很多独特优良的特性,因此,也被广泛地应用到各个领域,目前的主要应用有:
一机械工程技术领域
1 ,机械轴承:表面光洁度高.
2 ,用于强腐蚀性气体,液体的轴承,阀门及管道.
3 ,用作热交换器的孔圆盘.
二电力工程及电子技术领域
1 ,用作高频绝缘及高压绝缘套管材料
2 ,在电子技术领域中制作预制电路,包括"多层电路板"
3 ,在电子计算机中制作高精密的硅片元件(扩散性)
4 ,高频介电材料
5 ,光电材料
三光学领域
1 ,用作激器元件
2 ,用作巨型天文望远镜的镜坯
四其它 1. 航天飞机天线外罩.
任何物质的结构都决定性质,性质又决定用途,作为微晶玻璃有那么多优良特性,又有广泛用途,必然对应着其独特的组构:化学成份 SiO 2 ,成核组分 P 2 O 5 , Li 2 OTiO 2 , Al 2 O 3 等;物相:气相 95% ,隐晶质 ~ 玻璃质 <5% ;结构:铝质结构——细晶等粒紧密镶结构及缺陷结构.
二,生产工艺过程及其要点
所有玻璃生产工艺原理均为,根据岩浆形成,成岩演化的基本原理,也就是主体组分在高温条件下熔融,生成熔体,然后控制物理,化学条件的变化制成不同硅酸盐材料的过程.微晶玻璃是普通硅酸盐玻璃的深加工产品,在玻璃生产的熔融工艺体系中,熔融重结晶起主要作用(原料组分在高温熔融,生成熔体,通过控制温度,压力的变化,制成高纯晶质材料的过程)其实质是使玻璃态制品转变为晶态制品,在一定温度条件下生成大量晶核.
在整个生产工艺过程中应特别注意三个工艺要点:
1 ,准确确定不同硅酸盐玻璃制品的最佳成核温度( Tg )
最佳成核温度( Tg )由熔体粘度确定,熔体粘度大,则成核很困难,而且速度很慢;若熔体粘度小,则成核容易,但是也易造成核归并,核数量减少.一般地,最好粘度为 10 11 ~10 12 之间,最佳成核温度 Tg------ 过冷凝固点( T N ) +30 ℃ ~50 ℃.在实际生产中,可通过一定的方法步骤确定 Tg ,如珠球突透法,晶核统计及生产状态鉴定法.
2 ,控制最佳成核时间
若时间太长,发生晶核归并,导致晶核数量少,晶核过大;若时间过短,易造成核不完全,晶核数量少.
3 ,严格控制晶化的升温速度和晶化的最高温度点
晶化玻璃的熔点高于同种玻璃,晶化玻璃的软化点高于同种玻璃,升温太快,制品中晶相数量小,制品容易发生形变,升温太慢,晶核归并.一般地,晶化的最高温度点( T H )为同种玻璃软化温度加上 30 ℃ ~50 ℃,从最佳成核温度到最佳晶化温度的升温速度为 5 ℃ /min .
其生产工艺的简单流程为
原料选择→原料配合→炉料制备→熔融→冷却→(非晶态)——→ → 最佳成核温度( Tg )下恒温结晶——→微晶玻璃→质检→产品(合格)
在生产过程中再经过一些工系,微晶玻璃又可生产成光导纤维材料,工程玻璃以及功能玻璃等制品,形成多元化生产体系,产出多元化品种.
三,硅酸盐玻璃中主要组分的作用,含量及其主要原料
硅酸盐玻璃中主要组分有 SiO 2 , Na 2 O , Al 2 O 3 , CaO 及 MgO 等这些组分在玻璃制品的含量及其结构直接影响产品性能,由于这些组分含量与原料来源性质有关,而且因产品性能标准要求不同而有所差异,在此不多累叙.但原料配合这一工艺环节是玻璃生产的关键部分.