低温快烧微晶玻璃装饰板材

樊婧，魏晓丽，沈毅，元广杰

( 1. 华北理工大学 材料科学与工程学院，河北 唐山 063000；2. 邢台晶玉微晶板材有限公司，河北 邢台 054000)



低温快烧微晶玻璃装饰板材

樊婧1，魏晓丽1，沈毅1，元广杰2

( 1. 华北理工大学 材料科学与工程学院，河北 唐山 063000；2. 邢台晶玉微晶板材有限公司，河北 邢台 054000)

微晶玻璃；低温快烧；建筑材料

通过调整配方，实现了微晶玻璃装饰板材在1 060 ℃下的低温快烧，并对其主晶相进行了分析，将其性能与天然大理石和花岗岩进行了对比。

微晶玻璃是具有特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料[1]。与玻璃、陶瓷相比较，其结构和性质均不相同。微晶玻璃的性质是由其中的结晶相矿物组成与玻璃的化学组成及其数量决定的[2]。因此，它集中了玻璃、陶瓷两者的特点，故又称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃[3]。作为一种较常见的微晶玻璃，烧结微晶玻璃装饰板材在我国已经实现了大规模工业化生产，但在生产工艺和市场方面仍存在着一些问题，制约着产品的推广和发展。目前烧结法制备微晶玻璃的烧结温度较高(1 100 ℃～1 200 ℃)，烧结时间很长，一般高温保温时间长达数小时[4]，烧结周期长且能耗很大，为了提高生产效率，则需要降低烧结温度，减少保温时间[5]。该项研究通过调整配方，实现了微晶玻璃装饰板材在1 060 ℃下的低温快烧，并对其主晶相进行了分析，将其性能与天然大理石和花岗岩进行了对比。

1 试验

以2个微晶玻璃组成配方A(表1)和组成配方B(表2)为基础，通过改变根据这2种配方配制的配合料C和D的比例，在最短的时间内获得满意的配方。

表1 微晶玻璃配方A组成(%)

表2 微晶玻璃配方B组成(%)

首先按表1计算并称取各种原料，然后再称取一定比例的着色剂CuO和Cr2O3，并一起加入研磨罐干混6 h得到配合料C。按表2以同样加工方式得到配合料D。

分别以1：2、2：3、1：1、3：2的比例称取C、D 2种配合料，充分混合均匀后用高温箱式电阻炉分别在1 500 ℃熔融并保温1.5 h后水淬，依次将它们编号为：1#、2#、3#和4#。

表3 各标号样品的配比

分别将装有1#、2#、3#和4#样品的模具(200 mm×200 mm)放入电炉中，以300 ℃/h的升温速率从室温升至1 060 ℃后保温40 min，然后随电炉一起冷却至室温。

表4 各种微晶试样特征

表4为1#、2#、3#和4#微晶玻璃试样的特征，经对比可知，3#微晶玻璃试样最为接近试验预期效果。

2 试验结果与分析

2.1 物相分析

采用BDX-3200型X-ray衍射仪对3#微晶玻璃试样进行X-ray衍射分析，图1为射线衍射图谱。

图1 3#微晶玻璃试样的X射线衍射图谱

由图1可知，3#微晶玻璃试样的主晶相为β-硅灰石和钙长石。从衍射峰强度可知，微晶玻璃试样中存在大量的玻璃相，这有利于增加玻璃的透光率和对玻璃制品进行弯曲加工。

采用S-4800型场发射扫描电子显微镜对3#微晶玻璃试样进行测定，图2为3#微晶玻璃试样的SEM微观结构照片。

图2(A)为晶体结构全貌照片，图2(B)为玻璃颗粒的内部晶相照片，图2(C)为玻璃颗粒的界面及界面附近晶相照片，图2(D)为纤维状晶相区域与不规则块状晶体区域相交界区域照片。

A 晶体结构全貌照片 B 内部晶相照片

C 颗粒界面及界面附近晶相照片 D 纤维状晶相与块状晶体交界区域照片

通过进行SEM 观察，可知3#微晶玻璃试样的主晶相为针状硅灰石，该晶体呈树枝状分布在玻璃相中，且晶体数量仅占玻璃总量的很少比例[6]。

2.2 试样性能测定

对3#微晶玻璃试样的各项性能进行分析测定，表5为3#微晶玻璃试样与天然大理石和天然花岗岩的性能对比[7]。

表5 微晶玻璃试样与天然石材的性能对比

通过对试样测定结果进行对比可知，微晶玻璃的比密度大于天然石材，结构致密组织均匀[8]；弯曲强度是天然石材的3倍多；抗压强度以及硬度明显高于天然石材，具有良好的耐磨抗压性能[9]；热膨胀系数极低，吸水率几乎为零，具有不吸水、抗冻和独特的耐污染性能，且材料尺寸稳定性较好[10]。

3 结论

(1)通过调整微晶玻璃的配方组成，可以实现低温快烧的目的，可使微晶玻璃装饰板材的热处理温度降至1 060 ℃，并可使保温时间缩短至40 min。

(2)微晶玻璃试样配方组分不同，结晶程度不同。

(3)微晶玻璃各项性能远远优于天然石材，并可广泛应用于建筑装饰板材。

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Low Temperature Fast Firing Glass-ceramic Dalle

FAN Jing1, WEI Xiao-li1, SHEN Yi1, YUAN Guang-jie2

(1.College of Material Science and Engineering, North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009, China;2.Xingtai Jingyu Glass Panels Limited Company, Xingtai Hebei 054000, China)

glass-ceramic; low temperature fast firing; building material

The formulas of glass-ceramics were adjusted and achieved low temperature fast firing under 1 060 ℃. The main crystaline phases of glass-ceramics were analyzed, and material properties were compared with natural marble and granite.

2095-2716(2016)01-0078-04

2015-07-05

2015-11-16

TQ171.73+3

A