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1、1. 1. 6 辅助原料,2.1.2.1 辅助原料,澄清剂 着色剂 脱色剂 乳浊剂、助熔剂、氧化与还原剂,2.1.2.2澄清剂,澄清剂:凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体,或能降低玻璃 粘度,促进排除玻璃液中气泡的物质称为澄清剂。,常用的澄清剂种类:,氧化砷和氧化锑 硫酸盐原料:硫酸钠 氟化物类原料:CaF2、Na2SiF6 复合澄清剂,2.1.2.3澄清过程,通常所说的玻璃液的澄清过程是指排除玻璃液中可见 气泡中的气体。根据以上所述的气体平衡关系,要消除可 见气泡,有两种途径:,使可见气泡上浮到液面破裂,气体进入炉气中; 使可见气泡中的气体溶解到玻璃液中。,通常不可行,2.1.2.4着色剂,定
2、义:使物质着色的物质,称为物质的着色剂。,作用:使物质对光线产生选择性吸收,显出一定的颜色。 陶瓷、水泥、玻璃均使用着色剂。,在玻璃生产中,根据着色剂在玻璃中呈现的状态不同,分为以下几种:,着色剂,离子着色剂 胶态着色剂 硫硒化物着色剂,1、离子着色剂,一、锰化合物与铁共用,可以获得橙黄色到暗红紫色的 玻璃。与重铬酸盐共用,可以制成黑色玻璃。 二、钴化合物它使玻璃能获得略带红色的蓝色,加入0.1 的一氧化钴,可以获得明亮的蓝色。 三、镍化合物能使钾钙玻璃着成浅红紫色,钠钙玻璃 着成紫色(有生成棕色的趋向)。 四、铜化合物与Cr2O3或Fe2O3共用,可制得绿色玻璃。,五铬化合物在还原条件下使玻
3、璃着成绿色;在氧化条件下, 使玻璃着成黄绿色;在强氧化条件下CrO3数量 增多玻璃成为淡黄色至无色。 六钒化合物钒的氧化物能使玻璃着成黄色(V5+)黄绿色 (V3+),蓝色(V4+)。钒氧化物用以制造吸收 紫外线和红外线玻璃,如护目镜等。 七铁化合物氧化亚铁能将玻璃着成蓝绿色;氧化铁能将玻璃 着成黄色;氧化铁与锰的化合物,或与硫及煤粉 共同使用,使玻璃着成琥珀色。 八硫硫在一般玻璃中主要是形成硫化物(硫铁化钠和硫化铁)使 玻璃着色棕色或黄色。硫必须与还原剂,如煤粉或其它 含炭物质共同使用。 九铀化合物铀的氧化物使玻璃带荧光的黄绿色或荧光绿色。 用量为配合料的0.52。,2、胶态着色剂,金化合物
4、 在配合料中加入0.01金,就可以制得玫瑰色的玻璃。在无铅 玻璃中,加入0.020.03的金,可制得红宝石玻璃。在铅玻璃 中,则只需加入0.0150.02的金,就可得同样颜色的金红玻璃。,银化合物 硝酸银在熔制时能析出银的胶体粒子,加热显色后使玻璃看 成黄色。 铜化合物 胶体铜的微粒使玻璃着成红色。,3、硫、硒化合物,硒与硫化镉 单体硒的胶体粒子,使玻璃着成玫瑰红色。硒与硫化镉共用 可以制成由黄色到红色的玻璃。,锑化合物 在钠钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉,在熔制过程 中生成硫化钠,经过加热显色,硫化钠与三氧化二锑形成 硫化锑的胶体微粒,使玻璃着成红色。,2.1.2.5脱色剂,脱色剂,化学脱
5、色剂:借助于脱色剂的氧化作用,使玻璃被有机物 沾染的黄色消除,以及使着色能力强的低价 铁氧化物变成为着力能力较弱的三价铁氧化 物,以便使用物理脱色法进一步使颜色接近 于无色,使玻璃的透光度增加。,物理脱色剂:在玻璃中加入一定数量的能产生互补色的着 色剂,使玻璃由于FeO、 Fe2O3、Cr2O3、 TiO2所产生的黄绿色到蓝绿色得到互补而消色。,1、化学脱色剂,硝酸钠(分解温度350)硝酸钾(分解温度400) 由于它们的分解温度低,必须与白砒和三氧化二锑共用, 脱色效果才好。 白砒和三氧化二锑 氧化作用。还能消除用硒和氧化锰脱色时,因用量过多而 形成的淡红色。 二氧化铈 用作脱色剂时能保证最好
6、的脱色,其脱色作用基于在玻璃 熔制的温度下分解放出氧,通常与硝酸盐共同使用。 卤素化合物 如萤石、硅氰化钠、冰晶粉以及氯化钠 形成挥发性的FeF3,或FeCl3,或成为无色的氟铁化钠Na3FeF6。,2、物理脱色剂,物理脱色使用的一般不是一种着色剂,而是选择适当 比例的两种着色剂。 物理脱色法可能使玻璃的色调消除,但却使玻璃的光 吸收增加,即使玻璃的透明度降低。 物理脱色法常与化学脱色法结合使用。,物理脱色剂:二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕和氧化镍等。,2.1.2.6乳浊剂、助溶剂、氧化与还原剂,1、乳浊剂,定义:使熔体降温时析出的晶体、气体或分散粒子出现 折射率的差别,在光线的反射和衍射作用下
7、,引 起光线散射从而产生乳浊现象的物质称为乳浊剂。,作用:乳浊剂可用于生产乳浊玻璃,掺入陶瓷釉料中可 保证釉层的覆盖能力。,陶瓷釉料常用的乳浊剂有:,悬浮乳浊剂不熔于或难熔于釉中,以细粒状态悬浮于釉层。 如SnO2,CeO2,ZrO2,Sb2O3等。 析出式乳浊剂使釉熔体冷却时析出微晶而引起乳浊。 如Zr(SiO4)、TiO2等。 胶体乳浊剂碳、硫、磷、氟均以胶体状态存在, 促使釉层乳浊。,玻璃工业用乳浊剂:,玻璃工业还必须考虑透光性,因此,乳浊剂的选择与釉料有 所不同。常用的乳浊剂有氟化物(萤石、氟硅酸钠)、磷酸盐 (磷酸钙、骨灰、磷灰石)等。,2、助熔剂,定义:能促使玻璃熔制过程加速的原料
8、称为 助熔剂。 种类:有效的助熔剂为氟化合物、硼化合物、 钡化合物和硝酸盐等。,3、氧化与还原剂,在玻璃熔制时,能分解放出氧的原料,称为氧化剂; 反之,能夺取氧的原料,称为还原剂。,常用的氧化剂有:硝酸盐、三氧化二砷、氧化铈等。 常用的还原剂有:碳(煤粉、焦碳粉、木炭、木屑)、 酒石酸钾(KO7H5O6)、锡粉及其化合 物(氧化亚锡、二氯化锡)、金属锑粉、 金属铝粉等。,2.1.2.7玻璃生产中碎玻璃的作用与使用,使用碎玻璃配料时,应注意以下情况:,二次挥发 二次积累 易在熔制后的玻璃液内部留下明显的线痕。 重熔后的玻璃液具有还原性质。 加入碎玻璃多时就难于澄清。 碎玻璃在配合料中的比例与粒度
9、对熔化时间的影响。,对以变价元素为基础的颜色玻璃会引起色泽的变化。,2.1.2.8 稀土元素氧化物的应用,稀土元素氧化物在玻璃质材料中的应用最为广泛。,在玻璃工业中应用的都是较纯的稀土元素氧化物(La2O3), 很少直接使用它们的矿物。绝大多数的稀土元素氧化物都 可用来制造坡璃。,1磨光介质 CeO2可用作玻璃抛光粉。 2着色剂和脱色剂 3澄清剂和乳浊剂 CeO2兼有澄清剂作用,它优于As2O3的澄清作用。常用CeO2来生产乳化搪瓷。 4光学玻璃 La2O3增加光学玻璃的折射率。Pr2O3和Nd2O3在可见光区域具有特征吸收峰,可用来制造滤光玻璃。在稀土氧化物中使用得最多的是La2O3。 5特
10、种玻璃 稀土氧化物是制造激光玻璃的重要材料。另外,在一定磁力条件下,玻璃中某些成双的稀土离子能彼此转换能量,这种能量转换有力地提高了Yb3+的冷光强度。,由于铈化合物具有防止透明玻璃在高能射线照射下 不变色,但由于铈化合物使玻璃着成棕色,因而它 的加入量限于0.20.5范围内。 氧化铱对紫外线具有不透性。 稀土元素氧化物对玻璃的磁光性质有独特的影响。,1. 原料的选择,选择原料时,应注意以下几个原则:,原料的质量,必须符合要求,而且成分稳定; 易于加工处理; 成本低,能大量供应; 少用过轻及相对人体健康有害的原料; 对耐火材料的侵蚀要小。,2.2 配合料的制备,2. 设计玻璃组成应注意的原则,
11、(1)根据组成、结构和性质的关系,使设计的玻璃能满足 预定的性能要求。 (2)根据玻璃形成图和相图,使设计的组成能够形成玻璃, 析晶倾向小(微晶玻璃除外)。 (3)根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成型、加工 等工序的实际要求。 (4)所设计的玻璃应当价格低廉,原料易于获得。,3. 设计与确定玻璃组成的步骤,(1)列出设计玻璃的性能要求,列出主要的性能要求,作为设计组成的指标。 针对设计玻璃制品的不同,分别有重点的列出其热膨胀 系数、软化点、热稳定性、化学稳定性、机械强度、光学 性质、电学性质等。 有时还要将工艺性能的要求一并列出,如熔制温度、成型 操作性能和退火温度等,作为考虑因素。,(2
12、)拟定玻璃的组成,原始组成:按上述设计原则,根据玻璃的性能要求,参考 现有玻璃组成,采用适当的玻璃系统并结合给定的生产工艺条 件,拟定出设计玻璃的最初组成。 试验组成:按有关玻璃性质计算公式,预算设计玻璃的主 要性质,如不合要求,则进行组成氧化物的增删和量的调整, 然后,再预算、调整,直至初步合乎要求时,即作为设计玻璃 的试验组成。 对于新品种玻璃则参考有关相图和玻璃形成图选择组成点, 拟出玻璃的原始组成,再进一步设计出玻璃的试验组成。,(3)实验、测试、确定组成,按照拟定的玻璃试验组成,制备配合料,在实验室电炉中 进行熔制试验,并对熔好的玻璃进行有关性能的测试。 通过试验和测试,对组成逐次调整修改,直至设计的玻璃 达到给定的性能要求和工艺要求。 然后在池炉中进行生产试验。在生产试验时对熔化、澄清、 成型、退火等都应取得数据。必要时,再对组成氧化物进行 调整,最后即确定为新设计玻璃的组成。,