玻璃有一个特性,就是析晶。析晶又称为玻璃的失透或反玻璃化。
原本是一块表面光亮照人、非常透明的玻璃,但在一定高温条件下,突然变白、变污失去
光泽,变成不透明的毛玻璃,这就是析晶。
析晶的过程是玻璃在高温下析出二氧化硅结晶相的过程,先是随机地产生晶核,随后,在
其周围开始生长不断结晶,然后向四周扩展,直到整个玻璃体。析晶与温度有关,温度越高,
析晶前沿的扩展速度就越快。
玻璃析晶的原因主要有两种:一种是本征原因;另一种是由于诱导作用而引起的。
本征原因是由于二氧化硅本身就是易结晶体,熔化后之所以成为石英玻璃,是因为溶液冷
却过快,它还没来得及变成结晶体,温度就已降至结晶所需温度以下,没能变成有序排列的结
晶体,而凝固成杂乱无章的玻璃体。当石英玻璃在适当的温度条件下,也就是在结晶所需的温
度环境内,还是要显露出自己的本性,使杂乱无章排列的质点重新定向排列,还原成结晶体,
这就是玻璃的本征析晶。
其实,在实践中,很难见到石英玻璃由于纯属本征原因析晶的,因为它的温度条件很苛
刻,不仅要有适当的温度条件,还要有合适的降温速度。常见的石英玻璃析晶是另有原因,那
就是诱导。
诱导也有两种:一种发生于内部;另一种发生于表面。
石英玻璃内部不纯,有微量晶核 (杂质或未熔融石英)存在就会加速析晶,而且析晶的温
度也降低,这就是发生于内部的诱导。
石英玻璃的表面状态很重要,析晶多从表面开始,这主要是温度的传导和表面沾污 (K、
Na、Li、Ca等)所致。如果石英玻璃表面被沾污,那么极微量的沾污 (如人眼看不清的汗迹、
碱性微尘等)也会起到诱导作用,使石英玻璃的析晶温度下降并快速析晶,这就是发生于表面
的诱导。
石英玻璃的纯度很高,因此,也很难见到石英玻璃因内部的诱导而析晶,常见的是另一
种,也就是发生于表面的诱导。
石英玻璃析晶失去透明度,同时强度减弱,但它的耐火度或软化点提高。例如,石英玻璃
在1500~1600℃下使用,其表面有方石英析出,也就是表面析晶,但它的耐火度或软化点起
码提高300℃,但冷却下来就会炸裂。
防止石英玻璃析晶有如下措施。
① 石英玻璃使用前要进行清洁处理。一般使用前要用酸处理,最好是用 HF处理表面并
用高纯水冲洗,防止有微量的碱性物质滞留于表面。
② 为防止手上的汗水沾污而导致析晶,在工作中要严禁直接用手接触清洁处理后的石英
玻璃,必须用手接触时应戴手套。
③ 严禁石英玻璃与石墨接触,因为与石墨接触对晶核的形成有较大影响,也会导致石英
)#&玻璃析晶。
④ 提倡石英玻璃在高温下长时间使用,不提倡在高温下间歇使用。其目的是不给石英玻
璃创造合适的析晶温度。