提高日用玻璃陶瓷抗热震性的方法
玻璃制品热处理工艺流程
玻璃制品热处理工艺流程玻璃制品热处理工艺流程是玻璃制品生产过程中的一个重要环节。
通过热处理，可以改善玻璃制品的物理性能，提高其强度和耐热性。
下面介绍一下玻璃制品热处理的工艺流程。
首先，玻璃制品的热处理工艺流程可以分为三个阶段：加热阶段、保温阶段和冷却阶段。
首先是加热阶段，其目的是将玻璃制品加热至预定的温度。
玻璃的加热温度通常在600至650摄氏度之间。
加热时，需要将玻璃制品放置在加热炉中，通过高温的热风循环，使玻璃均匀加热。
然后是保温阶段，保温温度根据玻璃制品的不同要求而定。
在保温阶段，玻璃制品的温度会保持在预定的温度范围内，这个过程的时间长短也取决于玻璃制品的厚度以及所需的物理性能。
保温的时间越长，玻璃制品的强度和耐热性就会越高。
最后是冷却阶段，冷却速度对于玻璃制品的物理性能也有着重要的影响。
较快的冷却速度可以增加玻璃制品的表面硬化层，提高其抗热冲击性能。
冷却方法有水冷、气冷和玻璃制品自然冷却等。
其中，水冷是最常用的一种冷却方式。
通过将玻璃制品迅速浸入水中，可以迅速降低玻璃的温度，使其快速冷却。
但是需要注意的是，冷却速度过快可能会导致玻璃制品的破裂，因此需要根据具体情况来选择合适的冷却速度。
在整个热处理工艺流程中，温度和时间的控制非常重要。
温度过高或持续时间过长都会导致玻璃制品变形或破裂。
因此，必须严格控制加热和保温的温度和时间，确保玻璃制品热处理过程的稳定性和一致性。
此外，值得注意的是，不同类型的玻璃制品可能需要不同的热处理工艺流程。
例如，钢化玻璃的热处理需要将玻璃加热至更高的温度，然后通过较快的冷却来增强玻璃的强度。
总之，玻璃制品热处理工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要合理控制温度和时间，以保证玻璃制品的质量和性能。
随着科技的进步和热处理工艺的不断改进，玻璃制品的物理性能将不断提高，为我们生活带来更多的便利和安全。
在玻璃制品热处理工艺流程中，除了上述提到的基本步骤外，还有一些额外的工艺控制和特殊要求。
陶瓷材料的增韧方法
陶瓷材料的增韧方法
陶瓷材料的增韧方法可以采用以下几种途径：
1. 添加增韧剂：向陶瓷材料中添加一定比例的增韧剂，如纤维、颗粒等微观颗粒，通过增加材料的断裂面积来阻止裂纹扩展，从而提高材料的韧性。
2. 控制晶粒尺寸：通过控制陶瓷材料的晶粒尺寸，可以增加材料的韧性。
通常，晶粒尺寸越小，材料的韧性越高，因为小晶粒可以提供更多的晶界来阻碍裂纹扩展。
3. 调节成分配比：通过调节陶瓷材料中的成分配比，可以改变材料的晶格结构和传输性能，从而影响材料的韧性。
例如，添加一些特定的元素，可以形成固溶体或次微晶结构，从而提高材料的韧性。
4. 控制材料微观结构：通过控制材料的微观结构，如孔隙度、烧结密度等，可以影响陶瓷材料的韧性。
通常，降低材料的孔隙度和提高烧结密度可以增加材料的韧性。
需要注意的是，以上方法并非适用于所有陶瓷材料，具体的增韧方法需要根据具体材料的性质和应用需求进行选择和优化。
碳酸锂 用途
碳酸锂用途碳酸锂是一种无机化合物，化学式为Li2CO3，它具有广泛的用途。
以下将详细介绍碳酸锂在各个领域的应用。
1. 锂离子电池：碳酸锂是锂离子电池的重要原料之一。
锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池，用于手机、电动车、电脑等电子设备。
碳酸锂作为锂离子电池正极材料的前驱体，可通过烧结等工艺制成氧化锂、磷酸锂等正极材料，从而提高锂离子电池的性能。
2. 玻璃陶瓷工业：碳酸锂可以作为玻璃陶瓷工业的重要添加剂。
它能够降低玻璃软化点，提高玻璃的热稳定性，增加玻璃的抗热震性能和力学强度。
此外，碳酸锂还可以使玻璃具有较高的透明度和光学性能，用于光学玻璃、太阳能玻璃、面板玻璃等领域。
3. 制备其他锂化合物：碳酸锂可以用来制备多种锂化合物，如氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂等。
这些化合物在冶金、化工、电子等领域具有重要的应用。
例如，氢氧化锂广泛用于高性能液体锂离子电池的电解液；氯化锂可用于金属锂的提取和精炼过程；硝酸锂可用于钢铁冶炼中的炉渣处理等。
4. 高温反应领域：碳酸锂在高温反应领域也有应用。
碳酸锂可以与铝粉在高温下反应，生成氧化铝和亚甲基丙烯酸锂等产品。
氧化铝广泛用于陶瓷、电磁材料、涂料等工业；亚甲基丙烯酸锂可用于有机合成中的催化剂。
5. 制备锂盐：碳酸锂还可以用于制备各种锂盐，如碳酸锂对电解液和有机合成中的氢氧化锂、氯化锂等进行转化。
这些锂盐广泛应用于电池、化学品制造以及医药、材料等领域。
6. 陶瓷工业：碳酸锂可以用于陶瓷工业，特别是釉料和玻璃釉料的制备中。
碳酸锂作为添加剂能够改善陶瓷的颜色和质感，提高陶瓷制品的质量和美观度。
7. 医药领域：碳酸锂在医药领域也有一定的应用。
研究表明，碳酸锂对于一些精神疾病的治疗有一定的疗效。
碳酸锂可以作为抗精神疾病的药物之一，如用于抗躁狂症、抑郁症等的治疗。
总之，碳酸锂在锂离子电池、玻璃陶瓷、制备其他锂化合物、高温反应、制备锂盐、医药等领域都有重要的应用。
随着科技的进步和工业的发展，碳酸锂的用途还将不断拓展。
陶瓷材料的力学性能
第九章陶瓷材料的力学性能§9-1 陶瓷材料概况陶瓷、金属、高分子材料并列为当代三大固体材料之间的主要区别在于化学键不同。
金属：金属键高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键）陶瓷：离子键和共价键。
普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。
工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。
工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。
硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。
常用的工程陶瓷材料有氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硼等。
一、陶瓷材料的结构和显微组织1、结构特点陶瓷材料通常是金属与非金属元素组成的化合物；以离子键和共价键为主要结合键。
可以通过改变晶体结构的晶型变化改变其性能。
如“六方氮化硼为松散的绝缘材料；立方结构是超硬材料”2、显微组织晶体相，玻璃相，气相晶界、夹杂（种类、数量、尺寸、形态、分布、影响材料的力学性能。
（可通过热处理改善材料的力学性能）§9-2 陶瓷材料的力学性能强度（高温、低温、室温）韧性、硬度、断裂韧度、疲劳等。
一、陶瓷材料的弹性变形、塑性变形与断裂（图9-23）（1）弹性A）弹性模量大是金属材料的2倍以上。
∵共价键结构有较高的抗晶格畸变、阻碍位错运动的阻力。
晶体结构复杂，滑移系很少，位错运动困难。
B）弹性模量呈方向性；压缩模量高于拉伸弹性模量结构不均匀性；缺陷C）气孔率↑，弹性模量↓（2）塑性变形a）室温下，绝大多数陶瓷材料塑性变形极小。
b）1000℃以上，大多数陶瓷材料可发生塑性变形（主滑移系运动）c）陶瓷的超塑性超细等轴晶，第二相弥散分布，晶粒间存在无定形相。
1250℃，3.5×10-2 S-1应变速率ε=400%。
利用陶瓷的超塑性，可以对陶瓷进行超塑加工（包括扩散焊接）（3）断裂以各种缺陷（表面或内部）为裂纹源裂纹扩展，瞬时脆断。
缺陷的存在是概率性的。
用韦伯分布函数表示材料断裂]dv F m v m )'()(exp 1)(0σσςσσ⎰⎢⎣⎡--= F(σ)—断裂概率m —韦伯模数σ0—特征应力，该应力下断裂概率为0.632σ’、 σ—试样内部的应力及它们的最大值二、陶瓷材料强度和硬度陶瓷的实际强度比其理论值小1~2个数量级。
怎样提高玻璃优化率的方法
怎样提高玻璃优化率的方法
要提高玻璃的优化率，可以采取以下方法：
1. 使用高效玻璃：选择具有优异隔热性能的高效玻璃，例如低辐射玻璃（Low-E 玻璃）或多层隔热玻璃（Insulated Glass Units）等。
这些玻璃具有较低的热传导和辐射传输，可以有效地减少室内与室外之间的热量传递。
2. 使用窗框隔热材料：窗框也是热量传递的重要途径之一，选择隔热性能高的窗框材料，如塑料、木材或复合材料等，能够有效减少冷热能量的散失。
3. 安装窗帘或百叶窗：挂上窗帘或安装百叶窗可以提供额外的隔热层，减少室内外温度的交换。
4. 定期保养和检查窗户：密封的窗户和玻璃破损会导致能量的损失，定期检查和维护窗户，确保窗户的密封性能良好。
5. 使用遮阳膜或窗户膜：在玻璃上安装遮阳膜或窗户膜可以减少阳光直射，降低室内温度，提高室内舒适度。
6. 增加窗户的数量和面积：增加窗户的数量和面积可以增加室内的自然采光和通风，减少对人工照明和空调的需求，降低能源消耗。
7. 考虑使用智能控制系统：智能控制系统可以根据室内外温度、湿度和光照等条件自动调节窗户的开启和关闭，最大限度地减少能量的浪费。
玻璃二次强化原理
玻璃二次强化原理
玻璃二次强化是通过特定的处理方法对玻璃进行增强，提高其强度和耐热性能的过程。
玻璃二次强化的原理主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：玻璃在加热过程中需要控制温度。
一般采用快速升温和快速冷却的方法，使得玻璃表面和内部温度的差异变大，从而产生压力。
快速升温使得表面温度升高，快速冷却则使得表面温度迅速下降。
2. 特殊处理：在玻璃表面施加特殊处理。
常用的方法有化学处理和物理处理。
化学处理可以利用化学物质在表面形成化学反应，增加表面硬度和抗腐蚀性。
物理处理可以通过控制表面的压力和温度差异，使得玻璃变得更加坚硬和耐用。
3. 玻璃结构变化：通过温度控制和特殊处理，可以改变玻璃的晶体结构和分子排列方式。
这样可以使得玻璃变得更加致密和坚固。
同时，还可以提高玻璃的抗压强度和耐冲击性能。
总的来说，玻璃二次强化通过温度控制、特殊处理和结构变化等方法，对玻璃进行处理，以增加其强度和耐热性能。
这样可以使得玻璃具有更好的抗压强度、耐冲击性和抗腐蚀性，提高其使用寿命和安全性。
熔块在釉料中的作用
熔块在釉料中的作用釉料是一种常用于陶瓷制作的涂层材料，它能使陶瓷表面光滑、美观，并且提供保护。
在制作釉料时，添加熔块是非常重要的一步。
熔块是一种能够降低釉料熔化温度并提高熔体流动性的物质。
它在釉料中起到了至关重要的作用。
熔块能够降低釉料的熔化温度。
陶瓷釉料由多种成分组成，其中一些成分的熔化温度较高，使得釉料在烧制过程中无法完全熔化。
而添加熔块后，它能够与高温下的陶瓷原料发生反应，形成低熔化温度的化合物，从而降低釉料的熔化温度。
这样一来，釉料在烧制过程中更容易熔化，能够更好地与陶瓷胎体结合，提高陶瓷的质量。
熔块还能够提高釉料的熔体流动性。
熔块能够使釉料的粘度降低，从而使熔体更加流动。
这对于陶瓷制作来说非常重要，因为只有熔体流动性好，才能使釉料均匀地涂覆在陶瓷胎体上，形成光滑、均匀的釉面。
如果釉料的流动性不好，就会导致釉面不均匀，影响陶瓷的美观度和质量。
熔块还可以改善釉料的抗热震性能。
烧制陶瓷时，陶瓷制品经历了高温的烧制过程，然后快速冷却。
这个过程中，陶瓷会发生热胀冷缩，容易出现热裂纹。
而添加熔块后，它能够在釉料中形成一种玻璃相，使釉料具有一定的弹性，能够吸收和缓解陶瓷的热胀冷缩应力，从而提高釉料的抗热震性能，减少热裂纹的发生。
熔块还可以改善釉料的耐化学性能。
陶瓷制品经常接触各种化学物质，如酸、碱等。
这些化学物质可能对釉料造成腐蚀，影响陶瓷的使用寿命和美观度。
添加熔块后，它能够与釉料中的其他成分发生化学反应，形成稳定的化合物，提高釉料的耐化学性能，使得釉料更加耐用。
熔块在釉料中起到了降低熔化温度、提高熔体流动性、改善抗热震性能和耐化学性能等多种作用。
它能够提高陶瓷制品的质量和美观度，延长其使用寿命。
因此，在制作釉料时，合理选择和添加适量的熔块是非常重要的。
降低玻璃熔点的方法
降低玻璃熔点的方法导言玻璃是一种常见的无机非晶体材料，具有良好的透明性、硬度和化学稳定性。
然而，由于其高熔点，玻璃的加工和制造过程相对复杂，并且需要高温条件。
因此，寻找一种方法来降低玻璃的熔点，将有助于提高玻璃的加工性能和降低制造成本。
本文将介绍几种常见的降低玻璃熔点的方法，并对每种方法的原理和应用进行详细讨论。
1. 添加助熔剂助熔剂是一种能够降低玻璃熔点的化合物。
通过向玻璃中添加助熔剂，可以改变玻璃的结构和化学成分，从而降低其熔点。
常用的助熔剂包括碳酸盐、硼酸盐和氟化物等。
1.1 碳酸盐助熔剂碳酸盐助熔剂是一种常见的降低玻璃熔点的方法。
碳酸盐助熔剂可以与玻璃中的硅酸盐结合，形成低熔点的碱金属硅酸盐。
这种碱金属硅酸盐具有较低的熔点，可以有效降低玻璃的熔点。
常用的碳酸盐助熔剂包括碳酸钠和碳酸钾等。
1.2 硼酸盐助熔剂硼酸盐助熔剂是另一种常用的降低玻璃熔点的方法。
硼酸盐助熔剂可以与玻璃中的硅酸盐结合，形成硼硅酸盐。
硼硅酸盐具有较低的熔点，可以降低玻璃的熔点。
常用的硼酸盐助熔剂包括硼酸钠和硼酸铝等。
1.3 氟化物助熔剂氟化物助熔剂是一种特殊的助熔剂，可以显著降低玻璃的熔点。
氟化物助熔剂可以与玻璃中的硅酸盐结合，形成氟硅酸盐。
氟硅酸盐具有非常低的熔点，可以大幅度降低玻璃的熔点。
常用的氟化物助熔剂包括氟化钠和氟化铝等。
2. 调整玻璃成分除了添加助熔剂，调整玻璃的成分也是一种常见的降低玻璃熔点的方法。
通过改变玻璃中的化学成分，可以改变玻璃的结构和熔点。
2.1 调整硅酸盐含量硅酸盐是玻璃的主要组成部分，调整硅酸盐的含量可以影响玻璃的熔点。
一般来说，硅酸盐含量越高，玻璃的熔点越高。
因此，降低玻璃的硅酸盐含量可以有效降低玻璃的熔点。
2.2 调整氧化物含量除了硅酸盐，玻璃中还包含其他氧化物，如氧化钠、氧化钙和氧化铝等。
调整这些氧化物的含量可以改变玻璃的结构和熔点。
一般来说，氧化钠和氧化钙含量越高，玻璃的熔点越低。
3. 改变玻璃的结构除了调整玻璃的成分，改变玻璃的结构也是一种降低玻璃熔点的方法。
关于日用玻璃陶瓷制品物理钢化工艺技术的探讨
综述与评述Summary &Review1前言GB/T 30771-2014《日用玻璃陶瓷》标准的术语和定义中，对玻璃陶瓷的定义为“由结晶相和玻璃相构成的一类复合材料，一般通过对玻璃进行适当加热处理以使玻璃体内产生足量结晶相而获得”；对日用玻璃陶瓷的定义为“供日常使用的玻璃陶瓷制品”。
玻璃是一种非晶态的无机非金属材料，玻璃陶瓷是由足量微晶和玻璃构成的复相无机材料，玻璃陶瓷由结晶相和玻璃相二者构成。
玻璃陶瓷制品具有陶瓷的外观，玻璃的特性，存在机械强度低、热稳定性差等特点，必须对玻璃陶瓷制品进行特殊的处理，玻璃陶瓷制品经过物理的方法处理，使其表面层产生均匀分布的永久应力，从而获得高强度和高热稳定性的玻璃陶瓷加工方法称为玻璃陶瓷的物理钢化。
２玻璃陶瓷的物理钢化原理将玻璃陶瓷制品加热至接近软化温度（其黏度值高于108Pa ·s ），然后将制品均匀快速冷却，使制品外部因迅速冷却而固化，而内部冷却较慢。
当内部继续冷却收缩时玻璃陶瓷表面产生压应力，内部则产生张应力，如图1(a)。
通过这样的热处理，玻璃陶瓷制品的机械强度和热稳定性得到大幅度的提高。
当玻璃陶瓷受荷载压力时，玻璃上表层受到张应力，下表层受到压应力，如图1(b)。
玻璃的抗张应力较低，超过抗张强度时玻璃破裂，所以退火玻璃陶瓷的强度不高。
如果负载加到钢化玻璃陶瓷上，其表面上层的压应力增大，而所受的张应力较退火玻璃陶瓷小,如图1(c)。
詹少杰（广东健诚高科玻璃制品股份有限公司，潮州515658）表面光滑易清洗，质地坚硬耐划磨等优点越来越受到消费者的青睐。
然而，其制品又具有普通玻璃机械强度低、耐热稳定性差等缺点，需对已成型的玻璃陶瓷制品进行钢化处理。
本文探讨了日用玻璃陶瓷制品的物理钢化工艺技术，包括玻璃陶瓷的物理钢化原理、性能，以及影响玻璃陶瓷物理钢化效果的工艺因素等。
物理钢化；风冷钢化同时在钢化玻璃陶瓷中最大的的张应力不像退火玻璃陶瓷存在于表面上而移向厚度的中心。
乳白玻璃陶瓷缺陷探讨及改善措施
乳白玻璃陶瓷缺陷探讨及改善措施*张存浩(广东健诚高科玻璃制品股份有限公司广东潮州515658)摘要笔者主要讲述日用玻璃陶瓷餐具在生产过程容易出现的缺陷,并对其出现的缺陷进行解析,得出相应的结论,并提出了一些建设性意见,及时采取有效的工艺措施来减少或制止缺陷的继续发生,从而达到降低生产成本㊁提高产品质量稳定的目的㊂关键词缺陷原因成形工艺改善措施中图分类号:T Q174.73文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2023)10-0131-03随着科学技术的发展,玻璃材料的应用越来越广泛㊂现化科学与技术对材料提出了更高的要求㊂乳白玻璃是由结晶相和玻璃相构成的复合材料㊂该类产品白度非常高,在使用过程中无重金析出㊂被广泛应用于餐具和厨房用具上㊂1乳白玻璃餐具成形工艺1.1定义及应用范围日用乳白玻璃餐具,是微晶玻璃的一种㊂是由结晶相和玻璃相构成的一类陶瓷复合材料,一般通过对玻璃进行适当加热处理以使玻璃体内产生足量结晶相而获得㊂由于外观形态与普通陶瓷餐具很像,但又比陶瓷餐具具有更高的白度㊁更高的机械强度,同时在重金属析出上,乳白玻璃餐具比普通陶瓷餐具更具优势㊂所以日用乳白玻璃餐具是普通陶瓷餐具不错的替代品㊂1.2成形工艺日用乳白玻璃餐具的生产工艺流程图(见图1)㊂称重 混合 熔制 成形 退火图1日用乳白玻璃餐具的生产工艺流程图乳白玻璃陶瓷一般使用氟化物作为乳浊剂,加入氟化物之后会使玻璃的网状结构被打破㊂从而有利于晶体的析出㊂由于这个特性,乳白玻璃陶瓷一般使用电熔炉熔制玻璃液,使用冷顶工艺进行熔制㊂而火焰炉等其他炉型由于没有冷顶工艺,在熔制玻璃液会造成大量的氟化物挥发,不利于环境,也不利于玻璃的晶体的析出㊂熔化好的玻璃液会通过流液油㊁上升道流至料道㊂在这过程中,主要是为了消除玻璃液的气泡㊂同时在料道时可以调整玻璃液的成形温度㊂对下一步成形做好准备㊂目前普遍的成形工艺有压制㊁离心等㊂压制是通过两个阴阳模进行挤压㊂使得形成需要的形状㊂而离心则是通过一个阴模,然后通过离心力使得整个玻璃液均匀分布在阴模上成形㊂成形后的产品经退火处理,消除残余应力,获得乳白玻璃陶瓷㊂2产品缺陷原因及解决措施2.1产品缺陷分类在整个生产工艺过程中,乳白玻璃陶瓷自身的缺陷一般分为2大类,分别是:(1)玻璃体在熔化过程中造成的缺陷㊂(2)玻璃体在成形过程中造成的缺陷㊂乳白玻璃陶瓷缺陷各类及产生原因是多种多样的㊂要查明缺陷产生的原因,并不是很简单的,消除它也比较困难㊂因为乳白玻璃陶瓷缺陷的产生与玻璃的熔制工艺过程紧密相关㊂同一类的缺陷可能在熔制过程的不同阶段由不同原因产生㊂因此必须经常严格控制过程,尽可能地防止缺陷产生㊂2.2熔化过程缺陷定义及产生原因玻璃体的缺陷按其状态不同,如表1所示㊂㊃131㊃(陶瓷应用)2023年10月陶瓷C e r a m i c s *作者简介:张存浩(1985-),本科,工程师;研究方向为高性能陶瓷材料㊂表1日用玻璃陶瓷熔化过程缺陷种类及现象种类现象冷炸是指热膨胀系数不匹配,玻璃器皿在受温度影响变化,产生热胀冷缩,玻璃结构状态不稳定而造成炸裂,是生产应用中最不想出现的缺陷㊂透明是在同个玻璃器皿中局部呈现不同的透光率及折射率,整体或局部出现透明或半透明情况,影响产品美观㊂一般多出现于生产参与乳浊现象,乳浊效果不佳时的乳白玻璃器皿㊂结石是出现在玻璃体中的结晶状固体夹杂物,是玻璃体内最危险的缺陷㊂结石的尺寸大小不一,有枕头状细点和较大块甚至连成片,不同的结石,其化学组成和矿物组成也不相同㊂气泡是气体夹杂物在玻璃表面形成零点几毫米到几毫米的气泡,有球形㊁椭圆形㊁及线性等各种形状,不仅会影响玻璃制品的外观质量,更影响到玻璃的透明性和机械强度㊂冷炸㊁结石:在生产过程中,有时会出现乳白玻璃陶瓷在退火炉中冷却后,在不接触的情况下出现自动炸裂的情况,类似于钢化玻璃的自爆现象㊂钢化玻璃自爆主要原因是由于在进行钢化处理时由于应力没有处理好而造成的㊂而乳白玻璃陶瓷的冷炸现象是由于玻璃料不均匀造成的㊂严重时会产生看到明显不溶物出现,这类东西就是结石㊂大部份的乳白玻璃陶瓷主要是氟元素作为析晶材质,氟在熔化炉里会产生很强的腐蚀性,也就造成了氟会对熔化炉的耐火砖进行侵蚀,耐火砖主要成份是锆,这样造成锆的析出量会增加㊂但锆的密度比较大,在料液经过料道时㊂密度较重的锆会与玻璃体产生分离㊂而锆与玻璃体的膨胀系数又不一样㊂这使得玻璃料产生了一个应力㊂也使得产品产生炸裂现象㊂针对这个问题,一般会在熔化炉的料道下打一个小孔,进行排渣处理㊂大造份的锆会在料道底部流出㊂从而减少冷炸及结石现象㊂透明:乳白玻璃陶瓷是通过析晶,再经过晶体长大㊂使得产生乳白色㊂但晶体长大需要时间,如果在晶体生成前快速降温,会使得晶体长不大或者不产生晶体㊂这样会出现透明现象㊂针对这个问题,可以通过控制温度,使得玻璃陶瓷的降温处于匀速状态㊂即可以解决这类问题㊂气泡:气泡产生的原因比较复杂㊂一般分为一次气泡及二次气泡:表2日用玻璃陶瓷成形过程缺陷种类及现象种类现象缺料是指由于模具填充不满,导致玻璃器皿外形残缺不完整的现象㊂变形是指料滴温度和作用温度过高,由成形模脱出的玻璃气器皿尚未完成定型㊂当模具打开时,造成的玻璃器皿畸形㊂光洁度是指玻璃器皿加工后的光滑面和散光面,有视觉的暗光泽度或触觉上的凹凸感㊂剪刀印是指在料滴成形过程中由于剪切不良而残留在玻璃器皿上的明显痕迹㊂模灰是指由于生产过程模具表面局部氧化,在温度急剧变化时脱落的灰屑,散落在玻璃器皿上,形成模灰㊂冷斑是由于模具温度过冷,玻璃液提前凝固,在玻璃表面上形成不平滑的斑块,这种缺陷多产生于刚开始生产或停机后成产时发生,这种缺陷在使用时会影响玻璃器皿的结构强度㊂料印是指料滴温度偏高或不均匀,形状过长或过短,生产过程中在玻璃器皿表面留下的痕迹㊂玻璃屑是指玻璃器皿表现出现多余的,细小的玻璃状夹杂物㊂合缝线刺边是指玻璃器皿缝线突出或口部边缘向外凸起的缺陷㊂是由于模型部件制造不够正确或安装不够吻合而产生的㊂铁锈是指玻璃成形在退火过程中,由于传送带表面氧化,玻璃器皿温度较高而粘黏上的锈迹㊂口圈烧黄是指玻璃器皿圈口泛黄㊂吸头印是指玻璃器皿成形后被吸起放到传送带过程中,玻璃器皿表面留下了灰色或黑色吸头的痕迹㊂双边是指玻璃器皿表面出现两层边缘㊂偏心(离心机)是指当离心机的几何中心与转动重心不重合的时候,出现了玻璃器皿成形时偏心的现象㊂(1)一次气泡㊂在玻璃的熔化过程中,原料会进行化学反应㊂在产生化学反应时会产生大量的气体㊂在澄清过程中无法将气体完全排出㊂此为一次气泡㊂一次气泡一般跟原料和澄清时间有关系㊂修改原料配方或才延长澄清时间,降低出料产量都可以较好地减少㊃231㊃陶瓷C e r a m i c s(陶瓷应用)2023年10月一次气泡的产生㊂(2)二次气泡㊂在玻璃熔化过程中,一部份气泡会排到空气中,另一部份气泡会溶解在玻璃体中㊂二次气泡就是已经溶解在玻璃体的气泡,由于澄清温度的不适当㊂使得这些气泡再次被析出,这就是二次气泡㊂控制好料道的澄清温度,使料道的温度从高向低降温,会改善二次气泡的产生㊂2.3成形过程缺陷定义及产生原因玻璃体的缺陷按其状态不同,如表2所示㊂一般乳白玻璃陶瓷成形过程中的工艺流程是:控制料滴 剪切 模具成形(压制㊁离心)抛光 退火图2乳白玻璃陶瓷成形工艺流程图在每个步骤控制不好,都容易产生残次品㊂(1)控制料滴㊂每个产品都一个重量,料滴需要控制重量以及温度,甚至是料滴的形状及下料位置㊂控制料滴的重量与玻璃制品的重量息息相关,还影响玻璃制品成形㊂当料滴重量过轻时,容易出现缺料,模具填充不满或产品偏小的缺陷;当料滴重量过重时,则容易出现双边,料滴溢出模具㊂玻璃制品成形开始和终了时的粘度变化随着玻璃的组成㊁成形方法㊁制品尺寸大小和重量是不相同的㊂玻璃液体有一个特性,高温下粘度小,低温下粘度高㊂玻璃的粘度越小,流动性就越大㊂所以当生产不同器形时,需要合理的调整好料滴温度㊂小器形需要相对较高的温度,不然容易出现冷斑等缺陷,大器形需要相对较低的温度,不然脱模时尚未完全定形,容易变形㊂料滴温度过高或过低时都可能会出现料印缺陷㊂通过控制温度使玻璃粘度发生改变,即可改变玻璃的流动性,以达到成形和定形㊂料滴的形状及下料位置也会影响到玻璃器皿成形,如下料中心与机器转动中心不重合时候,就会出现产品偏心现象㊂(2)剪切㊂剪刀手切割时一般用水进行冷却,否则玻璃易发生破裂㊂当剪刀口冷却不及时或剪刀口剪切不齐时,就会出现剪刀印这种缺陷㊂(3)匹配模具㊂模具对成形的制品有极其重要的作用,模具的材料选择,模具的设计和加工工艺,以及模具的维护都必须给以高度的重视㊂模具与制品表面相接触,所以模具表面的光洁度就直接转移到制品外表面上㊂模具应具有良好的耐热性和热稳定性,使用热稳定性低的材料时,模具与玻璃接触的内表面容易产生裂纹㊂模具温度要适配,当模具温度过冷时,容易提前凝固,产生冷斑㊂模具需选择高抗氧化能力,在较高温下不易被氧化,应该不生锈,否则,将加速模具的损耗,并影响玻璃制品的质量,产生模灰缺陷㊂(4)抛光㊂火抛光时应采用最少辐射热的燃烧器,使制品表面不可避免的微裂纹㊁折纹以及波纹等缺陷通过表面熔化消除,玻璃制品又不变形,以尖锐的 蓝 火焰为好㊂对制品口部进行高温加热,依靠玻璃表面张力的作用,使其口部边缘软化以恢复透明变得光滑㊂使用的燃料,天然气和氧气的比例不匹配时,及烧的时间过长时,容易出现口圈烧黄,口圈烧泡等缺陷㊂3结论生产乳白玻璃陶瓷,应稳定熔制㊁成形㊁退火等工艺过程,制订合理的操作规程与工艺参数㊂在生产过程中需要注意如下几个方面:(1)控制好熔化温度及出料量,同时对料道的温度更需要严格控制㊂同时对料道进行相应的改造㊂可以减少乳白玻璃陶瓷熔化过程中产生的缺陷㊂(2)在成形过程中,控制好模具的温度及模具的匹配度㊂同时调整好下料中心㊂这样能很好地控制成形缺陷㊂(3)生产环节的各个因素均会导致产品出现缺陷,严重的会引起炸裂或在使用过程中炸裂㊂因此需要严格控制,这样才能生产出具有高质量的产品㊂参考文献[1]侯朝霞.玻璃陶瓷的研究与发展[J].吉林化工学院学报,2006(1):33-38.[2]张楚鑫,詹少杰,尹晓琴.关于乳白玻璃陶瓷炸裂原因探讨及改善措施[J].全国性建材科技期刊 陶瓷,2022 (11):12-14+57.[3]田英良,孙诗兵,李春丽.氟化物乳白玻璃瓶在火焰炉中的生产[J].国外建材科技,2008(4):48-51.[4]詹建怀.日用玻璃陶瓷生产新技术[J].全国性建材科技期刊 陶瓷,2017(6):18-21.[5]赵彦钊,殷海荣.玻璃工艺学[M].北京:化学工业出版社,2006.[6]中国国家标准技术委员会.G B/T30771-2014日用玻璃陶瓷[S].北京:中国标准出版社,2014.㊃331㊃(陶瓷应用)2023年10月陶瓷C e r a m i c s。
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提高日用玻璃陶瓷抗热震性的方法
作者：詹建怀
来源：《佛山陶瓷》2017年第05期
摘要：日用玻璃陶瓷具有外观晶莹亮丽、容易清洁、质地坚韧且节能环保等特点。
抗热震性是此类产品的重要性质，会影响到产品的使用寿命和安全性。
本文分析了日用玻璃陶瓷抗热震性的影响因素，并从材料的组成和工艺的角度，探讨了提高日用玻璃陶瓷抗热震性的方法。
关健词：日用玻璃陶瓷；抗热震性；显微结构；热膨胀系数
1 引言
玻璃陶瓷，又称“微晶玻璃”，是由晶相和玻璃相构成的一类陶瓷复合材料。
玻璃陶瓷具有玻璃和陶瓷的双重特性，既具有玻璃材料极低的吸水率，同时内部有类似陶瓷均匀分布的晶相，可以起到增加强度和韧性、散射或透过光线等作用，所以，玻璃陶瓷具有比玻璃更好的韧性、耐热性，被广泛应用于航天器部件、电器特殊部件、建筑装饰材料等结构材料领域[1]。
氟化物为乳浊剂的玻璃陶瓷可用作各种餐具，俗称日用玻璃陶瓷。
从显微结构上看，日用玻璃陶瓷内部存在大量分散的NaF晶粒，粒径大约100 ～ 200 nm。
NaF晶粒的折射率与基础玻璃不同，能够散射光线使玻璃陶瓷呈现出乳浊的效果。
由于这种特殊的显微结构，和传统的日用陶瓷餐具相比，日用玻璃陶瓷具有外观晶莹、亮丽，耐污性好，质地坚韧等优点。
同时，日用玻璃陶瓷采用冷顶电熔窑熔制而成，生产能耗较低，且生产过程主要使用电能，污染很少。
因此，日用玻璃陶瓷与传统日用陶瓷各有特点，是传统日用瓷产品的有益补充。
世界上掌握日用玻璃陶瓷生产技术的有美国、日本、意大利、法国等，美国康宁、法国弓箭都是日用玻璃陶瓷的生产巨头，目前在日用玻璃陶瓷市场特别是高端市场处于垄断地位。
与国外同类产品相比，目前我国日用玻璃陶瓷产品存在的主要问题是产品的抗热震性较差，使用中遇到急冷急热容易开裂，特别是用于微波加热或者烧、烤等用途。
因此，提高日用玻璃陶瓷的抗热震性，对提高我国产品的市场竞争力具有重要的意义。
2 抗热震性的影响因素
致密的陶瓷材料遇到急冷或急热的时候，表面和内部的温差会导致很大的热应力，热应力达到破坏值就会开裂。
陶瓷的抗热震性可以用热应力断裂因子R来表征，即热应力达到材料的断裂强度使材料开始破坏的最大温差：
R=ΔTmax=■S
其中，σf是材料的断裂应力，μ是泊松比，α是热膨胀系数，E是弹性模量，S是形状因子[2]。
由此可知，材料的抗热震性主要受到断裂强度、热膨胀系数、弹性模量以及形状因子的影响。
断裂强度较大、弹性模量较小、热膨胀系数较小且尺寸较薄的材料通常具有较好的抗热震性。
3 提高日用玻璃陶瓷抗热震性的措施
抗热震性是日用玻璃陶瓷产品的重要性质，会影响到产品的使用寿命和安全性。
根据国家标准，日用玻璃陶瓷的抗热震性应达到120℃～ 20℃热交换一次不裂[3]。
提高日用玻璃陶瓷抗热震性，可以从化学组成、显微结构、钢化处理、器型设计等方面来考虑。
3.1化学组成
日用玻璃陶瓷通常采用SiO2-Al2O3-CaO-Na2O-F体系。
SiO2是玻璃相网络的形成体，含量一般占60%以上。
Al2O3作为玻璃相网络中间体，可以提高制品的强度和化学稳定性，一般含量在2 ～ 6%之间。
CaO和Na2O是助熔剂，可以降低玻璃相的熔化温度，同时在降温的时候与F结合，形成氟化物晶体。
化学组成对日用玻璃陶瓷的断裂强度、弹性模量和热膨胀等性质具有非常重要的影响。
玻璃的抗张强度、弹性模量以及热膨胀系数都可以用化学组成按照加和法近似计算。
即：
σF=p1F1+p2F2+...+pnFn
σF为抗张强度，pn为各种氧化物的质量分数，Fn为各组成氧化物的抗张强度计算系数。
E=p1E1+p2E2+...+pnEn
En为各组成氧化物的弹性模量系数。
α=p1α1+p2α2+...+pnαn
αn为各组成氧化物的热膨胀计算系数。
文献[4]分别列举了各类材料的强度计算系数、弹性模量系数和热膨胀计算系数。
从这些系数看，Al2O3、SiO2、ZnO等组成可提高强度和弹性模量，降低热膨胀系数，对提高抗热震性有利。
K2O、Na2O的强度计算系数较小，热膨胀计算系数较大，不利于提高抗热震性。
由于日用玻璃陶瓷的生产需要综合考虑原料熔融、玻璃液粘度和控制析晶等多方面的工艺因素，其化学组成只能在一定的范围变化，以上性质也在较小的范围变化。
化学组成对玻璃陶瓷各种性质的影响更多体现在其对显微结构的改变上。
3.2显微结构
日用玻璃陶瓷中有大量的NaF晶体。
NaF晶体不但影响光学性质，也会影响玻璃陶瓷的力学性质和热性质。
NaF的热膨胀系数为34×10-6/℃[5]，远远大于基础玻璃的热膨胀系数7 ～
9×10-6/℃。
如果晶粒过大会在晶粒周围的玻璃相中产生很大的轴向张应力，降低玻璃陶瓷的整体强度。
因此，晶体粒径和分布应均匀，晶体尺寸不能太大，有利于张应力的分散。
此外，NaF含量增加，玻璃陶瓷整体的热膨胀系数也会增大，降低抗热震性。
为保证足量晶体形成乳浊效果，玻璃陶瓷中NaF晶体应细小而均匀，在配合料中F的引入量不能太高。
通过多层结构设计也可以提高日用玻璃陶瓷的抗热震性。
康宁公司的Corelle玻璃陶瓷采用三层夹层结构，上下表面层具有比中间层小的热膨胀系数，冷却时形成较大的压应力，产品强度和抗热震性都得到提高。
3.3钢化处理
钢化处理是提高各类玻璃制品强度和抗热震性的常用方法。
在钢化炉中将玻璃陶瓷制品加热到软化温度以下的某个温度，出炉后用冷风或吸热物质急速冷却，制品的表面快速硬化，内部则受到热扩散的限制缓慢冷却。
玻璃陶瓷内部的缓慢收缩使其内部受到张应力，表面受到压应力。
玻璃陶瓷可承受的压应力远远大于张应力，因此表面的预压应力可以大幅提高玻璃陶瓷的抗破坏强度，其热稳定性也得到提高。
直径25 cm，高2 cm的玻璃陶瓷浅盘，未钢化前的冷热温差只有70 ～ 80℃，钢化以后可以达到130 ～ 140℃。
钢化的质量好坏与风的冷却强度有关。
冷却强度取决于空气的风压和风栅上小孔距制品的距离。
此外，风压的均匀性也会影响钢化的质量。
对于尺寸较大的器型，需要以一定的速度旋转才能保证均匀的钢化。
3.4器型设计
K.T. Faber等人的研究结果显示形状因子是与材料直径有关的函数[6]。
通常来说，产品尺寸越大，抗热震性越差。
产品厚度对抗热震性也有较大的影响。
从热应力的角度看厚度越厚，热应力较大，抗热震性较差，但产品尺寸太薄会影响钢化效果。
一般厚度5 mm左右的玻璃陶瓷钢化处理后抗热震性较好。
3.5其它因素
玻璃陶瓷中的结石和气泡等缺陷也会降低制品的抗热震性。
玻璃体缺陷的产生原因复杂，与原料、熔制工艺、窑炉设备等因素紧密相关。
提高抗热震性必须严格控制工艺过程，减少原料和窑炉温度等因素的波动，尽可能地减少缺陷的产生。
4 结语
综上所述，日用玻璃陶瓷的抗热震性与材料的断裂强度、热膨胀系数、弹性模量、形状以及材料的显微结构和应力等因素有关，而这些因素之间又存在着相互联系，因此在生产过程中，提高日用玻璃陶瓷抗热震性应结合具体情况综合考虑组成和工艺的影响。
参考文献
[1] 吴茂，沈卓身，微晶玻璃的特性、种类及其应用 [J]. 中国陶瓷， 2006（6）： 8-11.
[2] W.D. Kingery， H.K. Bowen， D.R. Uhlmann，陶瓷导论（第二版） [M]. 高等教育出版社，2009.
[3] GB/T 30771-2014，日用玻璃陶瓷 [S]. 中国标准出版社， 2014.
[4] 赵彦钊，殷海荣，玻璃工艺学 [M]. 化学工业出版社， 2006.
[5] V.T. Deshpande， Thermal Expansion of Sodium Fluoride and Sodium Bromide [J]. Acta Crystallographica， 1961， 14： 794.
[6] K.T. Faber， M.D. Huang and A.G. Evans， Quantitative Studies of Thermal Shock in Ceramics Based on a Novel Test Technique， [J]. Journal of the American Ceramic Society，1981， 64（5）： 296-301.。