发布于 2017年04月18日
玻璃粉性能的研发设计上在根本上决定了产品的性能的优异，，研发工程师的研发设计在关键部位起着核心地位，从始至终把握着企业发展的命脉。从环保绿色角度考虑，无铅环保型的玻璃粉有着广阔的市场与前景。下面就个人（***）在釉料中玻璃粉配方研发工作上的一些总结:
一.原材料的选择：
原材料的差异直接决定了熔融后的熔块效果，因此在选择原材料上要有着严格要求，例如用在色釉料的玻璃粉则对原材料中杂质含量有着严格的要求，为达到熔制的效果，对其细度同样有着一定的指标，如下所示：
部分原材料规格:
二.实验配方的研发设计：
a.配方的设计：以无铅环保的玻璃粉体系主要有：铋系、锌系、钒酸盐及磷酸盐和硼硅盐体系，在用途上可分为无定型的玻璃粉、结晶型玻璃粉、填料型玻璃粉。
熔块（玻璃粉）的配制原则
（1）（SiO2+B2O3）：（R2O+RO）=（1：1）—（3：1）。此外必须考虑B2O3和碱金属氧化物以及易挥发物质在高温熔融时的挥发。
（2）在熔块中碱金属氧化物与碱土金属氧化物之比小于1：1/此项规定是防止熔块的可熔性。
（3）熔块中的酸性成分须含SiO2 ，但如果加入B2O3，则SiO3与B2O3之比宜大于或等于2：1。
（4）熔块中Al2O3不宜超过0.2mol（釉式），因为AL2O3太多，熔融困难。
b.熔块的计算
（1）按熔块配制原则，确定熔块组成。先计算出熔块的釉式。，再根据熔块的釉式，计算出熔块原料的配料量。
（2）根据所要求的熔块釉的釉式，以已配好的熔块料为其中一种原料，配以其余的原料进行熔块配料量的计算。
注意：有所原材料经检验后，保证实验在熔制熔块时充分熔融，同时也可减少燃料资源，在进行实验配料前，一律经过过筛细化处理，方可进行混料、熔制。
c.成分的性能
SiO2：在钠钙硅体系能降低配方的热膨胀系数，提高热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、黏度和透紫外光性能。当含量较高时，需要较高的融化温度而且可能导致析晶。引入二氧化硅的常用的原料有石英砂、砂岩等。
Al2O3：属中间体氧化物，能降低熔块的结晶倾向，提高化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减少在熔制时对耐火材料的侵蚀，有助与氟化物的乳浊效果，过多使用导致黏度提高明显。引入氧化铝的原料有氧化铝、氢氧化铝、长石、瓷土。
N2O3：以硼氧三角体和硼氧四面体为结构单元，可以与硅氧四面体组成结构网络。能降低配方的膨胀系数，起着助熔作用，有助在熔制时加速熔解和澄清。当加入量过高时，发生硼反常现象。一般采用硼酸、硼砂和含硼矿物质摄入。
P2O5：能提高配方的色散系数和透紫外线能力，会降低化学稳定性，常用在乳浊釉中，有助于氟乳浊釉的乳化。引入的主要原材料有磷酸铝、磷酸钠、磷酸钙。
Na2O：降低熔制时的黏度，是配方易溶解，是助熔剂的一种。会增大膨胀系数，降低热稳定性、化学稳定性和机械强度。引入量不可过多。主要引入的原料有碳酸钠，有时也可采用少量的氢氧化钠。
K2O：属于网络外体氧化物，与氧化钠相似。增加熔块的透明度和光泽等，降低析晶倾向和表面张力。引入氧化钾的原料常用碳酸钾和硝酸钾。
Li2O：是一种强助熔剂，代替氧化钠或氧化钾时能降低膨胀系数，结晶倾向变小，大量使用时又使结晶倾向增加。主要以碳酸锂和锂辉石摄入。
CaO：可增加熔块的化学稳定性，含量高时结晶倾向增大，在高温时能降低熔制黏度，有助于熔化和澄清，在高温陶瓷釉料上常用。主要通过方解石、石灰石等原料引入。
MgO：代替少部分氧化钙能降低结晶倾向和结晶速度，增加高温黏度，提高化学稳定性。
在陶瓷釉料中，常用于镁无光釉中。
BaO：增加熔块的折射率、密度、光泽和化学稳定性，少量使用能加速熔化。摄入过量时，对耐火材料侵蚀严重。常以硫酸钡和碳酸钡来引入。
ZnO：在形成锌氧四面体进入体系结构网络，是熔块结构更加稳定。能降低配方的热膨胀系数，提高化学稳定性和热稳定性及折射率。在氟乳浊体系中，氧化锌能增大玻璃体和分相物质的折射率差提高乳白度和光泽性。用量过多易于析晶。
ZrO2：乳浊剂的一种，适量的增加是能提高配方硬度、耐热稳定性、耐划痕、折射率。特别是能提高化学稳定，在耐碱上有着明显的提高。用量过大，在熔制熔块时难熔解，黏度大，易析晶。
玻璃釉是将助熔无铅玻璃粉、载体及无机颜料充分均匀分散研磨，在黏度和细度上达到一定工艺指标后进行丝印或喷涂在玻璃基体上，经过烘干、钢化、热弯或半钢化处理后助熔玻璃粉和无机颜料能很好的熔融附着在玻璃上的一种玻璃油墨。玻璃釉的性能指标有：釉面硬度（耐划痕力）、釉面光泽、软化点、热膨胀系数、耐化学稳定性（耐酸碱），透光率等；玻璃粉运用在彩釉中还须考虑对颜色的影响（黑色玻璃釉考虑黑色呈色力），汽车后挡玻璃黑釉则更加需要考虑从玻璃面观察黑釉是否隐藏导电银线的功能!
氧化物对配方软化点的影响程度：
Sb2O3＞K2O＞Na2O＞ZnO＞Li2O＞B2O3＞SiO2
碱金属氧化物和碱土金属氧化物助熔作用顺序:
Li2O＞Na2O＞K2O＞BaO＞ZnO＞CaO＞MgO
在有些原料中含有碳酸原料的，熔块的烧制可把二氧化碳提前排除，不影响釉面的平整度，如硝酸钾，碳酸钾，硼砂。
制成熔块有利于研磨时间和细度的优化，更易于控制釉浆的性能。
未能制备熔块，因此烧失量大可能影响釉料的膨胀系数和出现针孔。
有些原材料溶于水或带有碱性，如不制成熔块，可能会影响釉浆的性能。如氧化锌等。
对于（铅硼）或者碱金属元素含量高的熔块，制备周期应该尽量短，防止易熔物的挥发。而对铅硼含量低，碱土金属氧化物含量高的熔块，熔化、澄清时间可适当延长，是溶液充分排气，使熔块充分排气、晶莹透亮。
碱金属氧化物和碱土金属氧化物对膨胀系数影响强弱顺序:
Rb2O＞Cs2O＞K2O＞Na2O＞Li2O;Ba2O＞SrO＞CaO＞CdO＞ZnO＞MgO＞BeO
各氧化物对熔块的化学稳定性影响：
耐水性：ZrO2＞Al2O3＞TiO2＞ZnO＞MgO＞Cao＞BaO
耐酸性：ZrO2＞Al2O3＞ZnO＞Ca0＞Ti02＞MgO＞Bao
耐碱性：ZrO2＞MgO＞Al2O3≈TiO2≈Fe2O3≈Ln2O3≈SiO2＞Na2O＞K2O
耐水和耐酸性能主要取决于硅氧和碱金属氧化物的含量，也就是说高碱成分其耐酸性小于耐水性，而高硅成分则耐酸大于耐水；以少量的氧化锂取代氧化钠，可以提高其抗水性；同时存在两种碱金属氧化物是，其耐水比单含一种碱金属氧化物是要好，可利用“混合碱效应”和多碱提高其化学稳定性；利用中间体氧化物的配位状态提高化学稳定性。在热处理上，退火玻璃比淬火玻璃的化学稳定性高，退火玻璃比淬火玻璃的相对密度大，网络结构比较紧密。化学稳定性随着温度的升高而剧烈变化，在100℃一下，温度每升高10℃，侵蚀介质对玻璃的侵蚀速度增加50%-150%。100℃以上时（如在热压器中），侵蚀作用始终是剧烈的，只有含锆多的才稳定。
各氧化物对釉面硬度提高的作用大致如下：
SiO2＞B2O3＞(MgO、ZnO、BaO) ＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO釉面的硬度一方面取决于结合键强度，而化学组成又决定了结合键的强度，形成能量高的键是硬度增大，而低价的碱金属元素和O离子吸引力较小，键能效，加入量多，硬度也较小。
各氧化物影响抗张强度的提高次序如下：
Ca0＞B2O3＞Al2O3＞PbO＞K2O＞Na2O＞(MgO、Fe2O3)
各氧化物影响抗压强度的提高次序如下：
Al2O3＞(SiO2、MgO、ZnO)＞B2O3＞Fe2O3＞(Ca0、PbO、BaO)＞Na2O＞K2O
釉面的光泽取决于表面光滑程度、光的投射角、熔块的的折射率和入射光的频率。反射率随玻璃粉固有的折射率增大而增大。
三.玻璃粉的熔制实验坩埚的选择：
实验室在坩埚应用上的选择性较多，如：瓷坩埚、刚玉坩埚、石英坩埚，也有位于两者之中的莫来石坩埚和粘土坩埚。但在玻璃陶瓷釉料实验中，以刚玉坩埚应用为主。
刚玉坩埚：
天然的刚玉几乎是纯的氧化铝。人造刚玉是由纯的氧化铝经高温烧结而成，它耐高温，
熔点为2045℃，硬度大，对酸碱有相当的抗腐蚀能力。
注意事项：
1.刚玉坩埚可用于某些碱性熔剂的熔融和烧结，但温度不宜过高，且时间要尽量短，熔制时不可急冷急热。刚玉坩埚是由多孔熔融氧化铝组成，质坚而耐熔。
2.刚玉坩埚适于用无水Na2CO3等一些弱碱性物质作熔剂熔融样品，不适于用Na2O2、NaOH等强碱性物质和酸物质作熔剂(如K2S2O7等)熔融样品。
石英坩埚的特性：
1)透明石英玻璃是用天然无色透明的水晶高温熔炼而成的。半透明石英是由天然纯净的脉石英或石英砂制成的，因其含有许多熔炼时未排净的气泡而呈半透明状。透明石英玻璃的理化性能优于半透明石英，主要用于制造实验室玻璃仪器及光学仪器等。
2)石英玻璃的热膨胀系数很小（5.5×10-7)，只为特硬玻璃的五分之一。因此它能耐急热急冷，将透明石英玻璃烧至红热后，放到冷水中也不会炸裂。
3)石英玻璃的软化温度为1650℃，具有耐高温性能。
4)石英坩埚常用于酸性熔剂及硫代硫酸钠的熔融，使用温度不得超过1100℃。它的耐酸性能非常好，除氢氟酸和磷酸外，任何浓度的酸即使在高温下都极少和石英玻璃作用。
5)石英玻璃不耐氢氟酸的腐蚀，磷酸在150℃以上也能与其作用，强碱溶液包括碱金属碳酸盐也能腐蚀石英，但在常温时腐蚀较慢，而温度升高时腐蚀加快。
6)石英玻璃仪器外表上与玻璃仪器相似，无色透明，但比玻璃仪器价格贵、更脆、易破碎，使用时须特别小心，通常与玻璃仪器分别存放，妥善保管。
7)石英坩埚可在1700度以下灼烧，但灼烧温度高于1100度石英会变成不透明，因此熔融温度不应超过800度。
8)不能和HF接触，高温时，极易和苛性碱及碱金属的碳酸盐作用。
9)石英坩埚适于用K2S2O7，KHSO4作熔剂熔融样品和用Na2S2O7(先在212度烘干)作熔剂处理样品。
10)石英质脆，易破，使用时要注意。
11)除HF外，普通稀无机酸可用作清洗液。