玻璃工艺玻璃的着色和脱色
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玻璃⼯艺学复习资料第⼀章玻璃的定义与结构1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。
转变温度:使⾮晶态材料发⽣明显结构变化,导致热膨胀系数、⽐热容等性质发⽣突变的温度范围。
⾮桥氧:仅与⼀个成⽹离⼦相键连,⽽不被两个成⽹多⾯体所共的氧离⼦则为⾮桥氧。
桥氧:玻璃⽹络中作为两个成⽹多⾯体所共有顶⾓的氧离⼦,即起“桥梁”作⽤的氧离⼦。
硼反常性:在钠硅酸盐玻璃中加⼊氧化硼时,往往在性质变化曲线中产⽣极⼤值和极⼩值,这现象也称为硼反常性。
混合碱效应:在⼆元碱玻璃中,当玻璃中碱⾦属氧化物的总含量不变,⽤⼀种碱⾦属氧化物逐步取代另⼀种时,玻璃的性质不是呈直线变化,⽽是出现明显的极值。
这⼀效应叫做混合碱效应。
2、玻璃的通性有哪些?各向同性;⽆固定熔点;介稳性;渐变性和可逆性;①.各向同性玻璃态物质的质点总的来说都是⽆规则的,是统计均匀的,因此,它的物理化学性质在任何⽅向都是相同的。
这⼀点与液体类似,液体内部质点排列也是⽆序的,不会在某⼀⽅向上发现与其它⽅向不同的性质。
从这个⾓度来说,玻璃可以近似地看作过冷液。
②.⽆固定熔点玻璃态物质由熔体转变成固体是在⼀定温度区域(软化温度范围)内进⾏的,(从固态到熔融态的转变常常需要经历⼏百度的温度范围),它与结晶态物质不同,没有固定的熔点。
③.介稳性玻璃态物质⼀般是由熔融体过冷⽽得到。
在冷却过程中粘度过急剧增⼤,质点来不及作有规则排列⽽形成晶体,因⽽系统内能尚未处于最低值⽽⽐相应的结晶态物质含有较⾼的能量。
还有⾃发放热转化为内能较低的晶体的倾向。
④.性质变化的渐变性和可逆性玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的,其物理、化学性质变化是连续的和可逆的,其中有⼀段温度区域呈塑性,称“转变”或“反常”区域。
3、分别阐述玻璃结构的晶⼦学说和⽆规则⽹络学说内容。
答:(1)玻璃的晶⼦学说揭⽰了玻璃中存在有规则排列区域,即有⼀定的有序区域,这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值,但初期的晶⼦学说机械地把这些有序区域当作微⼩晶体,并未指出相互之间的联系,因⽽对玻璃结构的理解是初级和不完善的。
第9章 玻璃的着色和脱色9.1概述玻璃的着色在理论上和实践上都有重要意义。
它不仅关系到各种颜色玻璃的生产,也是一种研究玻璃结构的手段。
而且由于离子的电价、配位、极化等灵敏地影响到玻璃的颜色和光谱特性,因此可通过玻璃的着色来探讨玻璃的结构,以及随玻璃成分的递变和不同物理化学处理而发生的结构变化。
物质着色的基本原因是由于对光的吸收和对光的散射,以前者为常见。
物质吸收光的波长与呈现的颜色如表9-1所示。
表9-1被吸收光的颜色和观察到的颜色*吸 收 光 观 察 到 的颜 色吸 收 光 观 察 到 的颜 色 波长 / nm颜 色 波长/nm 颜 色 400 430 430~460 460~482 482~487 487~493 493~530紫 蓝 紫 紫 蓝 蓝 绿 蓝 蓝 绿 绿绿 黄 黄 黄 橙 橙 橙 红 红 玫 瑰530~559 559~571 571~580 580~587 587~597 597~620 620~675淡黄绿 黄 绿 黄 黄 橙 橙 红 橙 红紫 紫 蓝 紫 紫 蓝 蓝 绿 蓝 蓝 绿*被吸收光的颜色与观察到的颜色互称补色,互为补色的两种光合在一起就是白光。
颜色的产生是物质与光作用的结果。
当白光照射到透明物质上时,如果物质全部吸收它,则呈黑色;如果对所有波长的吸收程度差不多时,就呈灰色;如果物质对光的吸收极小,使光几乎全部透过,物质就是无色透明的。
如果吸收某些波长的光,而透过另一部分波长的光,则呈现所有透过部分的光综合起来的颜色;如果它们吸收某些波长又强烈散射另一些波长的光,那么呈现全部散射光相综合的颜色。
根据物质结构的观点,物质对光的吸收是由于原子中电子(主要是价电子)受到光能的激发,从能量较低(1E )的“轨道”跃迁至能量较高(2E )的“轨道”,亦即由基态跳跃至激发态所致。
因此,只要基态和激发态之间能量差(νh E E =-12)处于可见光的能量范围时,相应波长的光就被吸收从而呈现颜色。
玻璃中的少量着色氧化物能促使出现可见的颜色,而且当产品的壁厚较大时更为明显。
根据技术文献的数据,在氧化条件下熔炼时,玻璃中不出现可见颜色时所允许存在的氧化物最高含量如下(96),CoO——0.0005NiO一0.0005ChO:-0.001CuO——0.01Fe20。
上述着色杂质中最重要的是氧化铁,它在优质无色晶质玻璃中的含量可能达到0.03—0.5%。
这种杂质是由砂子和石灰石带入玻璃液的。
由于Fe:Os含量平均为2—3%的坩埚的溶解,以及由于被成型设备和玻璃吹管的铁所污染的碎玻璃的使用,也会使大量的铁进入玻璃。
在使用纯原料的情况下,玻璃中的铁的总含量为原料带入杂质总含量的1/6.在/E产晶质玻璃时,这一点应当格外注意。
在熔制无澄清剂的玻璃时,色调将取决于熔炼条件。
与二价和三价铁共存所引起的黄一绿色相比,二价铁所引起的蓝一绿色着色更难被互补色补偿。
因此必须用添加诸如Ce0。
,As。
O。
,Sb。
O。
和Mn02之类氧化剂的方法,使玻璃中所含的绝大多数的铁变成三价态,这些氧化剂引起的脱色叫做化学脱色。
能与铁离子生成络合物的物质也属于化学脱色剂。
它们的着色能力与铁离子本身比起来要低得多。
氟化物和能与铁生成无色络合物的磷酸盐,及与砷和铁化合时也能生成无色络合物,并起活化作用的镧亦属此类。
但这种络合物在光的作用下要发生分解,从而使玻璃产生褐色着色(辐照变暗)。
用硒酸盐也可以脱色,但属于部分化学脱色,因为硒酸盐能把2价铁氧化成三价铁,而本身则变成了金属硒。
硒能形成附加的红色,以补偿铁离子引起的黄一绿色着色。
采用化学脱色方法可成功地降低玻璃颜色的强度,但要完全消除颜色是不可能的,因为生成的三价铁离子会产生黄一绿色色调。
为了消除这种色调,就要添加在玻璃中能对浅黄一绿色色调产生互补色的着色物质,也就是说添加能把玻璃着成红色或紫色的物质。
这种脱色方法称为物理脱色一,化学脱色为了进行化学脱色,在理论上要使用这样的氧化物,即在玻璃中能以几种氧化价态存在并能把二价铁氧化成三价铁。
平板玻璃的主要生产工艺介绍1、原料预加工。
将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。
2、配合料制备。
根据产品的不同,配合料的组成略有区别。
例如普通浮法玻璃的配合料(按照1重量箱即50公斤计算),需要消耗石英砂33.55公斤、石灰石2.96公斤、白云石8.57公斤、纯碱11.39公斤、芒硝0.55公斤、长石3.45公斤、碳粉0.03公斤。
3、熔制。
玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温(1550-1600度)加热,使之形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃。
4、成型。
将液态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板玻璃、各种器皿等。
5、热处理。
通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。
1.4玻璃生产的原料及成本构成介绍玻璃原料比较复杂,按其作用可分为主要原料与辅助原料。
主要原料构成玻璃的主体并确定了玻璃的主要物理化学性质,辅助原料赋予玻璃特殊性质和给生产工艺带来方便。
1.4.1玻璃的主要原料1、硅砂或硼砂:硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼,它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体,决定了玻璃的主要性质,相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。
2、纯碱或芒硝:纯碱和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠,它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐,起了助熔作用,使玻璃易于成型。
但如含量过多,将使玻璃热膨胀率增大,抗拉度下降。
3、石灰石、白云石、长石等:石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙,增强玻璃化学稳定性和机械强度,但含量过多使玻璃析晶和降低耐热性。
白云石作为引入氧化镁的原料,能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。
长石作为引入氧化铝的原料,它可以控制熔化温度,同时也可提高耐久性。
此外,长石还可提供氧化钾成分,提高玻璃的热膨胀性能。
4、碎玻璃:一般来说,制造玻璃时不是全部用新原料,而是掺入15%——30%的碎玻璃。
一、涂漆法
涂漆法是给玻璃上色的一种常用方法,需要用到特殊的油性玻璃漆。
首先,将玻璃器皿或物品擦洗干净,确保表面干燥无尘垢。
然后将油性玻璃漆搅拌均匀,再利用毛刷或喷涂器将漆均匀地涂在玻璃表面上。
大约30分钟后,玻璃表面的颜色会变得浓郁起来。
二、粘贴彩色胶纸法
这种方法非常简单,只需要买一些彩色的胶纸,然后剪成您需要的形状和大小,再粘贴在玻璃上即可,这是最容易和经济的方法之一。
在使用胶纸之前,用纸巾或棉球将玻璃表面擦干净,以免影响颜色粘度。
这种方法可以为玻璃器皿及各种装饰物增添气息。
三、涂抹彩色蜡笔法
这种方法最适合于玻璃上的细节着色。
首先,涂抹一层白色蜡笔作为底色,然后为您想要的颜色涂抹顶层,最后再在颜色表面轻轻地涂抹一层白色蜡笔,使颜色均匀。
最后,用纸巾轻轻地擦去表面多余的蜡笔,这样使颜色更加鲜明。
1、玻璃结构:是指离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体。
2、3T图:以温度T为纵坐标,冷却时间t或lg t为横坐标绘制温度-时间-转变率(T-T-T)图(简称3T图)。
3、离子的集聚作用:是离子使小型四面体聚集为大型四面体的作用。
4、混合碱效应:在R+离子含量不变,引进两种R+离子的玻璃比只含一种R+离子的玻璃的性能发生改变,当两种金属离子(R+)的数量接近时,其性能最佳。
5、离子着色:是指过渡金属离子在3d或4f轨道中de电子未被充满,容易产生d-d跃迁或f-f跃迁而引起光吸收,使玻璃着色。
6、主要原料:是指在玻璃中引入SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、CaO、MgO等各种组成氧化物的原料。
7、助熔剂:是指能降低玻璃熔制温度或加速玻璃熔制过程的原料。
8、玻璃成分:是指玻璃中所含有元素和化合物的种类和比例,又称为化学组成。
9、玻璃的成型:是将玻璃液制成为具有固定几何形状的玻璃制品的过程。
10、玻璃的热处理:是指在玻璃转变温度与软化温度之间所进行的热过程。
11、玻璃的表面抛光:是对不平整的玻璃表面进行处理,使之成为平整而光滑;或者是将玻璃毛坯制品经过处理,使之达到所规定的形状和尺寸,而且表面很光滑的加工过程。
12、夹层玻璃:是由两片或两片以上的玻璃用透明的弹性胶片牢固粘合而成的,具有透明、高机械强度、耐光、耐热、耐湿和耐寒等特性的深加工玻璃制品。
13、重金属氧化物玻璃:是指以氧化铅(PbO)、氧化铋(Bi2O3)、氧化锑(Sb2O3)、氧化碲(TeO2)以及其它在元素周期表中的第五、六主簇周期中具有高原子量的金属氧化物为基础组分而形成的玻璃。
14、光功能玻璃:是指在外场(电、光、磁、热、声、力等)作用下,利用玻璃本身光学性质(如折射率或感应电极化)发生变化的原理,去实现对入射光信号的探测、调制以及能量或频率转换作用的光学材料的统称。
15、离子的解聚作用:是离子使大型四面体分解为小型四面体的作用。