3.2“玻璃癌症”
(1)中常遇到钢化玻璃自爆的问题,原因不清,责任不明,
(2)钢化玻璃的自爆时间没有确定性,可能是刚出炉,也可能是出厂后1-2月,也有出厂1-2年才自爆的,引起钢化玻璃较多自爆的时间可能是产品生产完成后的4-5年。
(3)据不完全了解,大部份厂家产品的概率是千分之三左、石的自爆率;个别厂家产品的概率可能还要高。
(4)钢化玻璃自爆的根本原因是因为玻璃中含有硫化镍杂质,杂质是如何混入的现还未根本查清,玻璃中是如何混入镍的,最大可能的来源是
设备上使用的各种含镍
合金部件及
窑炉上使用的各种
耐热合金。对于烧油的
熔窑,曾报道在小炉中发现富镍的凝结物。硫毫无疑问来源于配合料中及燃料中的含硫成份。当温度超过1000oC时,硫化镍以液滴形式存在于熔融玻璃中,这些小液滴的
固化温度为797oC。1克硫化镍就能生成约1000个直径为0.15mm的小结石。硫化镍可以在生产完成后任何时候发生,故现在还不能完全杜绝,至今无有效地防止办法称为 “玻璃癌症”.
四 自爆机理及影响因素
4.1 硫化镍(NiS)
玻璃内部可能包含硫化镍杂质,以小水晶状态存在,在一般情况下,不会造成玻璃破损,但是由于钢化玻璃重新
加热,改变了硫化镍杂质的相态,硫化镍的高温α态在玻璃急冷时被冻结,他们在恢复到β态可能需要几年的时间,由于低温β态的硫化镍杂质将产生体积增大,在玻璃内部产生局部的
应力集中,这时钢化玻璃自爆将发生。然而,仅仅比较大的杂质将引起自爆,而且仅仅当杂质在
拉应力的核心部位时才能发生钢化玻璃自爆。NiS是一种晶体,存在二种晶相: 高温相α-NiS和低温相β-NiS,相变温度为379 oC . 玻璃在
钢化炉内加热时,因加热温度远高于相变温度,NiS全部转变为α相。然而在随后的淬冷过程中, α-NiS来不及转变为β-NiS,从而被冻结在钢化玻璃中。在室温环境下,α-NiS是不稳定的,有逐渐转变为β-NiS的趋势。这种转变伴随着约2--4%的体积膨胀,使玻璃承受巨大的相变
张应力,从而导致自爆。典型的NiS引起的自爆碎片见图1。图2是从自爆后玻璃碎片中提取的NiS 结石的扫描电镜照片,其表面起伏不平、非常粗糙。
图2. NiS 结石扫描电镜照片,粗糙的表面是硫化镍结石的一个主要特征
4.2如何鉴别钢化玻璃的自爆:
首先看起爆点(钢化玻璃
裂纹呈放射状,均有起始点)是否在玻璃中间,如在玻璃边缘,一般是因为玻璃未经过倒角磨边处理或玻璃边缘有损伤,造成应力集中,裂纹逐渐发展造成的;如起爆点在玻璃中部,看起爆点是否有两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀似的图案(蝴蝶斑),如有仔细观察两小块多边形公用边(蝴蝶的躯干部分)应有肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍结石),则可判断是自爆的;否则就应是外力破坏的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑,图片如下。
玻璃碎片呈放射状分布,放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块,俗称 “蝴蝶斑”。NiS结石位于二块“蝴蝶斑”的界面上。
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