微晶玻璃的化学组成

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、P₂〇₅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、N_a2SiF₆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是制备微晶玻璃很常用的三种成核剂，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（M_gF₂)等氟化物。一般认为氟的加入起减弱玻璃结构的作用，用F^一取代O^2—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。