玻璃工艺11玻璃的着色和脱色

《玻璃工艺学》课程教学大纲英文名称: Glasses Technology课程编码:E014404课内教学时数：80学时,其中课堂授课64学时，实验16学时。

学分：5学分；适用专业：无机非金属材料工程本科开课单位：应用化学与环境工程系撰写人：王秋芹审核人：制定（或修订）时间：2014年8月一、课程的性质和任务玻璃工艺学是无机非金属材料专业的主要专业选修课程之一。

本课程旨在使学生掌握玻璃工艺的同时，培养学生实践能力，培养自学、讲解、协作和分析的综合能力。

要求学习本课程前应修完普通物理、材料物理、普通化学、材料科学基础、材料制备技术、无机材料化学、玻璃与非晶态材料等课程。

开设这门课的目的是让学生了解玻璃的种类、结构特点、基本性能、原料组成和制备工艺,了解玻璃在各个领域的应用现状和发展趋势.通过这门课的学习使学生对玻璃的性能和生产工艺过程有一个初步的掌握。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点第一单元玻璃的定义与结构㈠基本要求了解玻璃的发展历史，玻璃的发展前景，玻璃的通性，玻璃的结构理论，掌握玻璃组成、结构与性能之间的关系。

了解玻璃结构的研究方法.㈡教学重点玻璃的结构理论㈢教学难点玻璃组成、结构与性能之间的关系㈣教学内容1、玻璃的定义2、玻璃的通性3、玻璃的结构（1）玻璃的结构理论（2）传统玻璃结构（3）重金属玻璃结构（4）非氧化物玻璃的结构（5)金属玻璃的结构（6）有机玻璃的结构。

4、玻璃组成、结构与性能之间的关系（1）玻璃的阳离子分类(2)玻璃组成对结构的影响（3）结构对性质的影响。

5、玻璃结构的研究方法第二单元玻璃的形成与规律㈠基本要求通过本章的教学使学生了解玻璃形成方法，初步了解各种氧化物在玻璃熔体中的作用，理解玻璃的类型及结构学说，掌握玻璃的生成规律及玻璃成分、结构和性能之间的关系，领会玻璃的生成规律。

㈡教学重点玻璃的类型及结构学说。

㈢教学难点玻璃形成的动力学，热力学。

㈣教学内容1、玻璃形成物资（1）结晶化学理论（2)氧化物在玻璃中的作用2、玻璃形成方法（1)熔体冷却法(2)气相制备技术（3）液相制备技术（4）固相制备技术。

通过对上述报告的分析可以指出，任何一种脱色方法都不能使玻璃完全无色。

用化学脱色方法可提高光透过率。

但所产生的Fe¨离子会引起明显的光吸收。

用物理脱色方法虽然在外观上能得到无色的玻璃，然而光透过率却显著降低。

因此，只有在原料和碎玻璃受铁污染最少的玻璃液中，以及所用的脱色剂混合物依照玻璃的成分和熔炼与退火条件，来选择的玻璃液中才能呈现最有效的脱色。

此时，必须精确地称取脱色物质，并注意使它们在玻璃液中的分布尽量均匀。

脱色的混合料通常在料箱中进行配制，混合料要用石灰石加以稀释”，而且多半含有硼砂。

在坩埚中熔炼时，建议称出一定数量的脱色混合料，在第二次加料前添加到炉料中去，但要充分进行混合，然后再加入炉料中。

每天都要用长20—30cm的玻璃棒对脱色情况进行检验，并注意监督颜色的变化。

出现少许的变化就要立即提高或降低脱色剂的剂量加以校正。

如果在脱色时出现了急剧的变化，必须弄清变化的原因，倒出坩埚里的玻璃，并对坩埚进行清理。

某些物质的比例和用于脱色混合料的数量，在很大程度上取决于实际的条件。

主要脱色混合料及其数量列于表6—3中所用的脱色剂数量取决于玻职液的污染程度。

卉几种脱色剂组合的情况下，其中每一种脱色剂的含量都比衣6—3中所列的最低数量低得多。

四，辐照变暗(图6一门)图6—11(')用0．3笫As：O。

澄清的普通钾一钠一钙一种酸盐晶质坡璃6mm厚时的光谱透过率；(2)经太阳光直接照射80叫、时后受到辐照变暗作用的同一玻璃样品的透过率比较情况。

；前文已经指出，在短波轨射的作用下，含有某些物质的玻璃中会出现黄色或褐色着色(辐照变暗现象)。

这一过程将导致晶质玻璃在紫外线、刚光作用下的颜色变化。

用锰脱色的玻璃中会出现辐照变暗现象，这种玻璃在阳光-F呈褐一紫色或紫色色调。

在正常温度下，由紫外线所引起的下列反应是产生这种颜色的原因：4MnO+As20s二2Mn20。

+As20s，4FeO+As20。

《玻璃工艺学》教学大纲课程编号：083077课程名称：玻璃工艺学英语名称：课程类型：专业限选课总学时：48 讲课学时：44 实验学时：4学分：3适用对象：材料科学与工程无机材料专业方向先修课程：材料科学、材料工程、热工工程和设备、工业窑炉一、课程性质、目的和任务玻璃工艺学是无机非金属材料专业的主要专业课。

主要讲授玻璃组成结构物理化学性能、生产工艺过程及设备及各种制品的生产工艺和玻璃加工。

目的是使学生掌握玻璃生产制备的基本原理、工艺过程和设备，使之胜任玻璃生产工艺工程师的基本技术要求。

教学基本要求玻璃工艺学课程教学主要包括生产实习、课堂教学和实验教学三部分内容。

生产实验内容主要是分解掌握玻璃生产工艺过程，从原料选择配合料制备、玻璃熔制和熔制设备、玻璃成型工艺和成型设备、玻璃退火工艺和退火设备、动力、运输和总图布置以及玻璃加工工艺过程及设备。

生产实习在玻璃生产厂家现场实施。

二、教学内容及要求课程教学内容主要以西北轻工业学院主编的《玻璃工艺学》和武工大出版社龙逸主编《玻璃加工》为主要教学参考书，主要讲授玻璃组成、结构、物理化学性能、生产工艺原理及过程设备、各种玻璃制品的生产工艺和玻璃加工工艺过程及设备。

§ 1.绪论：玻璃品种、特性、应用及行业概况§ 2.玻璃物理化学特性2.1玻璃组成、结构2.2玻璃生成规律2.3玻璃体和熔体相变2.4玻璃的粘度2.5玻璃的表面特性和化学稳定性2.6玻璃机械和热学性能2.7玻璃的光学性能2.8玻璃着色和脱色2.9玻璃性能测试技术和设备§ 3.玻璃工艺学基础3.1玻璃原料、配合料制备过程及设施3.2玻璃的熔制过程工艺和玻璃体缺陷3.3玻璃熔制设备3.4玻璃的成型工艺和成型设备3.5玻璃的退火及淬火工艺§ 4.玻璃制品生产工艺4.1平板和浮法玻璃生产工艺及设备4.2瓶罐和器皿生产工艺及设备4.3药用和仪器玻璃生产工艺及设备4.4光学和颜色玻璃生产工艺4.5微晶玻璃和搪瓷玻璃生产工艺4.6光源和电真空玻璃生产工艺4.7玻璃纤维和光导纤维生产工艺§ 5.加工玻璃的品种、应用、工艺过程和经济分析5. 1镀膜玻璃和玻璃镜5. 2夹层玻璃5. 3钢化玻璃5.4中空玻璃5.5釉面彩饰玻璃5.6玻璃加工预前处理过程四、实践环节生产实习(生产现场工艺过程设备)工艺设计(设计、规划、技术经济分析)实验教学（综合实验和课程实验）五、课外习题及课程讨论玻璃品种成份设计、性能计算、料方计算玻璃新品种的应用和工艺的新进展六、教学方法与手段1．课堂讲授、专题讨论2．生产实习、工艺实验、综合实验3．工艺设计、窑炉设计八、考核方式考核考查结合，课程部分闭卷或开卷考试，习题、讨论、实习、设计、实验、考查评定。

玻璃颜色工艺玻璃颜色工艺就像是一场神奇的魔法秀。

你看那些原本透明得像空气一样的玻璃，经过一番工艺的洗礼，就像是灰姑娘穿上了华丽的礼服，瞬间变得五彩斑斓，魅力四射。

把玻璃染色就像给它化妆一样。

工人师傅们像是超级化妆师，拿着各种颜料的“化妆刷”，在玻璃这个“大脸蛋”上涂抹。

有的颜色像是热情奔放的火红色，那红得就像火山喷发时最炽热的岩浆，感觉下一秒就能把周围都燃烧起来。

而蓝色的玻璃呢，那是如同深邃的大海一般，蓝得像把整个天空都融化进去了，要是盯着看久了，仿佛自己就要被那片蓝色给吸进去，在海里遨游了。

制作彩色玻璃的过程又像是一场疯狂的科学实验。

那些化学原料就像是魔法药剂，按照一定的比例混合在一起，再和玻璃一接触，“噗”的一下，就像魔法棒点过一样，颜色就产生了。

这可比变魔术还神奇呢，魔术师还要靠手法和道具的障眼法，可这玻璃颜色工艺就是实实在在的化学和工艺的完美结合。

有时候，玻璃上的颜色像是调皮的小精灵。

它们不是规规矩矩地呆着，而是形成各种奇妙的图案。

有像云朵一样的白色团块，在玻璃上飘啊飘的，就像真的有云朵被困在了玻璃里面。

还有像星星点点的金色斑点，那简直就是夜空中的星星偷偷跑到了玻璃上，一闪一闪地冲你眨眼睛。

那些渐变颜色的玻璃更是绝了。

从浅到深的颜色过渡就像是从清晨到傍晚的天色变化。

最浅的地方像刚睡醒的婴儿，粉粉嫩嫩的，而最深的地方像神秘的黑夜，隐藏着无尽的秘密。

这渐变就像是大自然用它那无形的大手在玻璃上轻轻一抹，留下了如此美妙的痕迹。

还有那种有着特殊纹理和颜色的玻璃，就像是古老的地图。

那些纹理像是蜿蜒的河流，颜色就像是不同的地形地貌。

你可以在这块玻璃上展开一场想象中的冒险，沿着“河流”寻找宝藏，探索那神秘的“大陆”。

玻璃颜色工艺啊，它把普通的玻璃变成了艺术品。

每一块彩色玻璃都像是一个小世界，有着自己独特的故事和性格。

无论是放在建筑上成为一道亮丽的风景，还是做成小小的装饰品在手中把玩，都让人感觉像是握住了一小片充满奇幻色彩的天地。

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。