玻璃工艺学第二章

分
石英玻璃： Si、O浓度：外表面－O－Si
钠钙玻璃： K、Si、O浓度：外表面－K－O－Si 浮法玻璃： 上表面－Na2O＞ SiO2 ＞CaO 下表面：微量 SnO、Sn
东华大学
玻璃表面化学成分
表面化学成分区别
K2O; Na2O; PbO; B2O; Sb2O3 等降低表面能，
东华大学
玻璃表面与碱的反应
机理： 三Si－O－Si三＋OH－＝三SiOH ＋三SiO－
非桥氧三SiO－群增大，结构破坏 相同PH值下，侵蚀：R＋＞R2＋溶液 玻璃成分－－碱侵蚀（T）
东华大学
各种玻璃的耐碱性
玻璃种类
95%高硅氧玻璃 硼硅酸盐玻璃 钠钙硅灯泡玻璃 电真空用铅玻璃 硼硅酸盐钨封接玻璃
灯泡、荧光灯
电子玻璃：
显像管壳，开关，封接材料
东华大学
2－5、硼硅酸盐玻璃的应用
仪器玻璃：
化学仪器，化学反应
瓶罐玻璃：
医用玻璃、盐水瓶、温度计
器皿玻璃：
炊具、烧锅
电真空玻璃：
闪光灯管、水银灯泡、可伐封接、 液晶面板
东华大学
2－5、铅玻璃的应用
水晶玻璃：
酒具、高脚杯、装饰器皿 按含铅量（低铅＜15%；中铅24－32%；高
第二章 表面结构及性质
东华大学
主要内容
无机非金属材料的化学组成 表面结构与表面的关系 表面结构的特征 表面的理化性质 主要玻璃的应用
东华大学
2－1、无机非金属材料的化学成分
普通玻璃材料：
主料：SiO2 B2O3 Al2O3 R2O RO
辅料：ZnO2 PbO
ZrO2
陶瓷材料
主料：Al2O3
微晶 玻璃
2.23~2.2 5

玻璃工艺学课件玻璃工艺学课件玻璃工艺学是一门研究玻璃制造和加工技术的学科，它涵盖了从原材料选择到成品制作的各个环节。

在这门课程中，学生将学习到关于玻璃的物理性质、化学组成以及各种加工技术等知识。

本文将介绍一些关于玻璃工艺学的重要内容。

1. 玻璃的基本知识玻璃是一种非晶态的无机物质，由硅酸盐和其他氧化物组成。

它的主要成分是二氧化硅（SiO2），但也可以添加其他元素来改变其性质。

玻璃的制造过程通常包括原料的配比、熔化、成型和退火等步骤。

了解玻璃的基本知识对于理解其加工技术至关重要。

2. 玻璃的成型技术玻璃的成型技术是玻璃工艺学中的重要内容之一。

常见的成型技术包括吹制、拉伸、压制和注塑等。

吹制是一种常用的玻璃成型技术，通过将玻璃坯料加热至可塑状态后，利用吹气的方式将其吹制成所需的形状。

拉伸是一种将玻璃坯料拉伸成细丝或薄片的技术，常用于光纤制造。

压制是一种利用模具将玻璃坯料压制成所需形状的技术，常用于制作玻璃容器。

注塑是一种将熔融的玻璃注入模具中成型的技术，常用于制作复杂形状的玻璃制品。

3. 玻璃的装饰技术玻璃装饰技术是玻璃工艺学中的另一个重要内容。

玻璃装饰可以通过各种方式实现，如烧花、烤彩、贴花、雕刻等。

烧花是一种将花纹或图案烧制在玻璃表面的技术，常用于制作玻璃器皿。

烤彩是一种将彩色颜料烤制在玻璃表面的技术，常用于制作彩色玻璃窗。

贴花是一种将花纹或图案贴在玻璃表面的技术，常用于制作玻璃饰品。

雕刻是一种利用工具将玻璃表面进行雕刻的技术，常用于制作玻璃雕塑。

4. 玻璃的热处理技术热处理是玻璃工艺学中的重要分支之一。

热处理可以改变玻璃的物理性质，如增加其强度和耐热性。

常见的热处理技术包括钢化、淬火和退火等。

钢化是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术，使其表面形成压应力，提高其强度和耐冲击性。

淬火是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术，使其整体形成压应力，提高其耐热性。

退火是一种将玻璃加热至适当温度后缓慢冷却的技术，以消除内部应力和改善玻璃的物理性质。

第二章玻璃强化的基本原则为了得到优良的产品品质，玻璃在强化的过程中有一些重要的基本要求必须遵守。

1、玻璃必须快速加热至所要的温度，并且玻璃各部分（上、下表面、中间）的温度应一致。

2、玻璃加热至所要的温度后应尽速冷却，并依其厚度及强化要求，在最适宜的冷却速度下双面均匀的冷却。

3、玻璃在强化的过程后，不得发生形状损坏、尺寸偏差、光学特性改变、或留下痕迹的变异。

为了达到上述的基本要求，以下列出一些基本的原则，期望可以协助操作者于操作初期对强化玻璃的生产能够建立基本的概念。

加热原则依据标准玻璃加热容量，每1mm厚的玻璃加热时间是35秒，即5mm玻璃的标准加热时间是175秒，8mm玻璃的标准加热时间是280秒，12mm玻璃的标准加热时间是420秒。

但是这并不是一个定数，不同型式的强化炉或是不同厂家的强化炉会因设计的不同而有不同的加热时间要求；另外温度的设定亦会改变加热时间的长短，通常较高的温度设定可以让相同的玻璃在较短的时间内到达所需的温度，进而提高产量，相对的较低的温度设定却使相同的玻璃需要较长的时间才能到达所需的温度，因而降低了产量。

虽然从表面上看似乎提高温度设定可以达到较高的经济效益，但是在这之中仍然有一些原则是需要被遵守，如此才不至于影响到强化玻璃的品质和玻璃强化的成功率。

加热时间对玻璃的影响通常较长的加热时间可以使玻璃得到较均匀的温度分布，特别是大玻璃这种现象更为明显；玻璃不均匀的温度分布将使玻璃在强化后，强化应力无法均匀的形成，通常这可藉由破碎试验来做基本的检验，另外不均匀的强化应力分布亦容易使玻璃发生自爆现象，严重时当玻璃在强化时就会在强化区发生碎裂。

玻璃加热的温度应适当虽然较高的温度设定可以达到降低加热时间的效果，但是这并不是鼓励操作者无限制的提升温度设定，因为玻璃在加热时，内部温度的上升与表面温度的上升会有一定程度的差异，过高的温度设定容易使玻璃在加热的初期形成过大的温度差异，这种温度差异容易使厚玻璃、回火不良的玻璃、应力抗力较差的玻璃（玻璃有打孔、缺口、或经其它加工处理而影响了玻璃的整体性）、已强化的玻璃…等在加热初期于炉内发生炸裂，另外过高的温度设定亦容易造成玻璃表面温度过高而形成波纹现象，而玻璃整体的温度过高更会使玻璃产生变形，严重影响品质。

按组成种类


玻璃没有特有的固定组成,通常按主要成分分成氧 化物玻璃和非氧化物玻璃两大类。 非氧化物玻璃的品种及数量均很少，主要有硫系 玻璃和卤化物玻璃。 氧化物玻璃有硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼酸 盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为 SiO2的玻璃，是品种最多、用途最广的一类玻璃。 按玻璃中SiO2含量和所含碱金属和碱土金属氧 化物的不同，它可分为石英玻璃、高硅氧玻璃、钠 钙硅酸盐玻璃、铅硅酸盐玻璃和铝硅酸盐玻璃等。

熔制 普通玻璃的配合料在池窑、坩埚窑等玻璃窑内进行高温加热
形成均匀无气泡并符合成型要求的玻璃。此过程包括下列物理和 化学变化阶段： ①硅酸盐形成。配合料加热到800～900℃，组分间相互反应生 成硅酸盐和氧化硅为主的烧结物。 ②玻璃形成。当加热至1200℃时，开始出现液相,硅酸盐与氧化 硅互溶,直至变为透明体，但仍存在较多气泡。 ③玻璃澄清。继续加热到1400～1500℃时，气泡全部排除。 ④玻璃均化。在高温排除气泡的同时，使玻璃液的化学组成也 趋向于均一，其中的条纹也已基本消除。 ⑤冷却。玻璃液温度降至1200～1300℃时，玻璃液达到成型所 具有的粘度。

制造方法：分熔融法和非熔融法两种。




熔融法 传统的玻璃制造方法。生产过程为：原料预加 工，配合料制备，熔制，成型，再经退火和后加工，即得成品。 工业化生产普通玻璃多用熔融法。 非熔融法 分为凝胶法、气相沉积法和冲击波法等。 ①凝胶法：又称液相合成法。将玻璃组成的醇化物加入有机溶 剂,混合成均匀溶液，经分解、蒸发制成凝胶,再将凝胶烧结成 玻璃。此法可用于石英玻璃和硼酸盐等玻璃的制造。 ②气相沉积法：使气态物质在一固体表面进行化学反应，生成 的固态沉积物即为玻璃。此法不会因熔制设备的杂质污染玻璃， 因此可以得到杂质很低的高纯度玻璃，用于拉制光导纤维。但 局限于用在制造含有能成气态的组成的玻璃。 ③冲击波法：用高能量的冲击波作用于晶体，使其产生大量缺 陷，晶格极度变形而非晶态化，从而形成玻璃。此法还处于试 验阶段。