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，會出現結晶復雜的局面。下面逐步分析你所提及的幾種現象的產生原因。

　　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

節選自《佛山陶瓷》2016.04期