微晶玻璃的制备方法较多,主要有熔融法、烧结法、溶胶凝胶法、二次成型工艺法、强韧化技术等。对于矿渣微晶玻璃而言,其制备技术以前两者为主。因此,本书中仅对工业上较为常用的前两种制备技术进行介绍。
(1)熔融法
最早的微晶玻璃是用熔融法制备的,至今熔融法仍然是制备微晶玻璃的主要方法。其工艺过程为:在原料中加入一定量的晶核剂并混合均匀,于 1 600℃下熔制,均化后将玻璃熔体成型,经退火后在一定温度下进行玻璃的核化和晶化,以获得晶粒细小且结构均匀的微晶玻璃制品。
熔融法的主要优点:
①可沿用任何一种玻璃的成型方法,如压延、压制、吹制拉制和浇注等方法。
②与通常的陶瓷成型工艺相比,更适合于制备形状复杂、尺寸精确的制品。
熔融法的主要缺点:
①在生产过程中,必须往熔体中加入晶核剂。
②既要使玻璃容易熔化,又要在成型过程中保持稳定不析晶,在热处理过程中易于晶化。
③熔制温度过高,通常都在1 600℃左右,且熔制时间长,能耗较高。
(2)烧结法
烧结法是在 1962 年由Schonbom首先提出的,但用于矿渣微晶玻璃的制备是近年来才开始的。烧结法是利用熔融后的水淬玻璃颗粒进行成型、烧结和析晶。该方法的玻璃熔制时间短、温度低、热处理工艺简单。烧结法制备微晶玻璃工艺流程为:配料、熔制、水淬、粉碎、过筛、成型、烧结晶化、抛光。
烧结法的主要优点:
①不需要通过传统的玻璃成型阶段,适合极高温熔制的玻璃及难以形成玻璃的微晶玻璃的制备。
②比熔融法制得的玻璃更易于晶化,可不使用晶核剂。
③烧结法是由玻璃颗粒堆积烧结而成的。玻璃颗粒易表面析晶,是从表面向内部析出针状或柱状晶体的微晶玻璃,形成大量晶界面,显示粗细不均的晶花,且由玻璃相透视出来,富有立体感、层次感,大大增强了材料的装饰效果。
烧结法的主要缺点:
①制品的致密度比熔融法稍差。
②试样烧结收缩率较大。