用于手机的仿羊脂玉微晶玻璃

玉的种类很多，可按其产地、色泽、质地来分类，作为手机和机身的高级材质，应参照国家标准GB/T 16552—2003《珠宝玉石名称》和GB/T 16553—1996《珠宝玉石鉴定》，选择纯正稀罕、质量最高的和田出产的羊脂白玉来仿制，仿玉的微晶玻璃也应按这些标准的性能要求，制定仿玉的工艺。

本文在已发表的仿玉微晶玻璃专利的基础上，对制定用于手机的仿玉微晶玻璃成分与工艺原则及研制中若干问题，进行探讨。

用于手机仿羊脂玉微晶玻璃性能要求：（1）颜色，羊脂玉属上等优质白玉，呈脂白色，允许稍有淡青色，白度39.5%～44.5%，平均41.6%；糖色（玉鉴定中的专用名词，指色似红糖色）小于30%，糖色是由羊脂玉中Fe2O3等杂质所引起，要求FeO＜0.5%，在仿玉微晶玻璃中Fe2O3含量很少，往往在0.05%以下。

（2）光泽，羊脂玉的光泽较为特殊，古人称其“温润而泽”，就是光泽带有很强的油脂性，给人以滋润的感觉，既不强也不弱，既没有强光的晶莹，也没有弱光的蜡质感，玉的质地愈纯，光泽越好，杂质多，光泽就弱。

但此光泽与玻璃光泽还有区别，玻璃光泽愈强，反而使人感到是用玻璃仿制的。

（3）透明性，羊脂玉是微透明、半透明朦胧状，透光而不透亮。

透明度太差，给人以白瓷感觉，透明度太高则感觉像玻璃。

现有各种标准中只有定性文字描述，缺乏具体文字，笔者估计可见光透率应在25%～40%范围内。

（4）质地，羊脂玉晶粒大小要求为 3 mm以下，结构柔和细腻，致密纯净，仿玉微晶玻璃的晶粒大小可以达到0.02～1 mm，比羊脂玉更细。

（5）硬度，羊脂玉莫氏硬度6～6.5，仿玉微晶玻璃可达6.5左右。

用于手机仿玉微晶玻璃的制造工艺：（1）成分和工艺优选的原则，根据手机用仿玉微晶玻璃的要求设计微晶玻璃成分和制造工艺制度。

设计仿玉微晶玻璃成分要达到预期主晶相的组成、晶体粒度、晶相结构以及晶相含量。

和田玉特征是羊脂白色，质地细腻，具有油脂光泽呈微透明。

按此特征首先考虑析出的主晶相应该是羊脂白色，微晶玻璃要得到此种白色十分不易，基础玻璃的羊脂白色并不等于研制出的微晶也是同样颜色，因此在设计成分时必须选择晶化后析出晶体的色泽。

质地是否细腻与微透明和析出晶粒大小有密切关系。

在晶化和核化时必须控制析出晶粒大小，在1 mm以下，透明性则要求晶粒大小不超过可见光波长，一般在400 nm以下，而且此种微粒要有一定的比例，比例太大则透明度太高，反之则透明度降低。

透明度与玻璃相有一定关系，但不是主要的，一般很少用玻璃相比例调节透明性。

晶粒愈细，则强度愈高。

晶粒大小对玻璃中Griffith裂纹的长度和扩展也有影响，晶体颗粒愈小，Griffith裂纹愈短，因为裂纹的扩展被颗粒界面所阻挡。

（2）仿玉微晶玻璃成分与工艺，现有公开仿玉石型微晶
的专利中，其成分（质量分数）为SiO245.0%～75.0%,Al2O31.0%～25.0%,RO(碱土金属物)0～20%,R2O(碱
金属氧化物)3.0%～15.0%,TiO20～4%,ZrO2 0～2.5%,F 0～8.0%，其余为助熔剂和澄清剂，原料混合后在1 300～1 600 ℃熔化1～8 h，再在1 200～1 520 ℃澄清0～5 h，熔好的玻
璃液用压延法、平拉法或浮法制成平板，也可浇注成块或水
淬成微球。

将成形的玻璃板、块或微球加热到600～800 ℃，核化2～8 h，然后升温到700～1 150 ℃，晶化2～10 h，再
在100～800 ℃退火1～20 h，慢冷出炉。

根据不同的成分和
核化、晶化温度，得到主晶相为枪晶石、黄长石、霞石、透
辉石和β-石英中一种或一种以上，次晶相为硅灰石和锂辉石
的一种或两种，该次晶相的最大晶粒尺寸等于或小于可见光。

按上述成分和工艺得到仿玉微晶玻璃密度为2.6～2.7 g/cm3，莫氏硬度为7，可见光透过率25%～90%，抗弯强度72～120 MPa。

按照此专利的技术已组建了生产线，进行规模化生产，
由于是仿辽宁红山玉，达不到和田玉的羊脂白色及微透明性。

在这些专利的基础上，笔者对手机用仿羊脂玉微晶玻璃进行
了研制，采用Li2O- Al2O3-SiO2为主要成分，ZrO2和TiO2为
晶核剂，析出主晶相为β锂辉石［LiAl（Si2O6）］固溶体，呈乳白色与羊脂玉的颜色相近，晶化温度升高后则析出晶相
为β石英固溶体［（Li、R）O·Al2O3·nSiO2］，其中R指离
子半径小的二价离子，玻璃呈透明状。

玻璃化学成分为SiO2 60%～66%,Al2O3 16%～20%,Li2O 3%～5%,MgO 0.6%～3%,ZnO 0.5%～2%,ZrO2 0.2%～0.5%,TiO2 2.5%～4.5%,另加入Sb2O3、As2O3为澄清剂。

玻璃熔化温度为 1 600～1 650 ℃。

成形后进行核化和晶化处理，晶化温度750~800 ℃ 4～6 h，核化温度850～1 000 ℃4～6 h。

制备的仿玉微晶玻璃硬度6.5～7，抗冲击强度从高1.8 m 自由下落到地面不破裂，四点抗弯曲强度260～280 MPa。

近年来也有采用纳米微晶陶瓷作为高档手机的机身和后盖的，纳米微晶陶瓷烧结时间很长，机身和后盖的薄片在烧结中易变形，仿羊脂玉微晶玻璃与其相比，仿羊脂玉微晶的基础玻璃可以采用小浮法或溢流下拉法连续成形，生产效率高。

仿羊脂玉微晶玻璃除了优化晶相结构及晶粒尺寸提高强度外，还可以通过离子交换进行化学增强，进一步提高抗摔性，进行中试生产后，作为手机机身和后盖还是有应用前景的。