1.玻璃退火Glassannealing退火是为了尽可能地消除或减小玻璃制品在.PDF

1. 玻璃退火 Glass annealing 退火是为了尽可能地消除或减小玻璃制品在加工成型过程中产生的永久应 力，提高制品使用性能的一种热处理过程。除玻璃纤维和薄壁小型空心制品外， 几乎所有玻璃制品都需要退火。 根据玻璃内应力形成原因，退火过程实质上分为两部分：应力的减弱和消失； 防止新的应力产生。  应力的减弱和消失 为了达到消除内应力的目的，必须通过加热减小玻璃的粘度，并使玻璃在转 变温度Tg 附近的某一温度保温均热，使应力松弛。这一温度称为退火温度。退 火温度又可分为最高退火温度和最低退火温度。大部分玻璃器皿的最高退火温度 为550 ±20 ℃；平板玻璃为560 ±10℃；瓶罐玻璃为550~600℃；铅玻璃为460~490 ℃；硼硅酸盐玻璃为560~610℃。低于最高退火温度50~150℃的温度为最低退火 温度。通常使用的退火温度比最高退火温度低20~30 ℃，作为退火保温温度。  防止新的应力产生 为防止新的应力产生，必须控制退火的冷却过程。一般将冷却过程分为慢冷 过程和快冷过程。慢冷过程是指严格控制玻璃在退火温度范围内的冷却速度，缓 慢冷却，防止在高温阶段出现大温差，再形成永久应力。快冷的开始速度必须低 于应变点，因为在应变点以下玻璃的结构完全固定，这是虽然有温度梯度，也不 会形成永久应力。 （参见“永久应力”，“暂时应力”） 2. 玻璃研磨 Glass grinding 研磨是将玻璃制品粗糙不平或成型时余留的不需要的部分磨去，改变受磨部 位制品的外形，使制品具有所需的形状和尺寸。在研磨过程中可以根据研磨的要 求，先用粗颗粒磨料，继用中等颗粒的磨料，最后使用细磨粒的磨料，直至表面 成为细致均匀的毛面玻璃。只有细磨才能改善玻璃的边部状态，减少微裂纹，增 加玻璃强度。（参见“边部加工”） 3. 玻璃抛光 Glass polishing 经研磨后的玻璃表面总会留下几μm 的凹陷层，抛光过程就是要去掉这一凹 陷层，使散光和不透明的玻璃变得透明光洁。在抛光过程中磨削玻璃的总量虽然 很少，但耗时很长。常用的抛光材料有氧化铁（红粉）、氧化铈、氧化铬、氧化 钛、氧化钍等。 4. 强化 Strengthen 提高玻璃强度的方法统称为强化。强化的途径有很多，大致分为以下几方面：  调整玻璃组成：提高组成中网络形成物的含量，使玻璃的结构更趋紧密。组 成中引入的氧化物离子的电荷要高，半径要小。如SiO 、Al O 、TiO 、ZrO 、 2 2 3 2 2 CaO、MgO 等都能使玻璃强度增加。无碱玻璃具有较高的强度。  钢化处理：将玻璃加热到低于软化温度20~30 ℃时，用空气或液体作冷却介 质进行突然冷却，造成制品表面因突然收缩而形成压应力层，制品内部的冷 却因滞后于表面，故是张应力层。当这两种应力分布合理时，玻璃的强度可 以成倍提高。  化学钢化：对玻璃进行离子交换处理，获得极高的表面压应力，从而提高强 度。  表面酸处理：玻璃表面微裂纹的存在是影响玻璃强度的主要因素，而经酸处 理后的玻璃可以消除表面较大数量的微裂纹或使裂纹钝化，减小应力集中。  综合增强：将前面两种或两种以上的强化方法按一定工艺综合使用，可以将 玻璃强度提高十倍左右。 5. 吸光性 Absorbency 玻璃制品对光线的吸收性能，称为吸光性。组成玻璃的各种组分对入射光线 的频谱有不同的吸收率，它们综合作用的结果决定了该种玻璃的吸光性，也决定 了玻璃的颜色。 无色玻璃的吸光性强弱与厚度有关，可用下式计算： - cL I = I0 L ε 式中: I——透射光强度； I ——入射光强度； 0 L——试样厚度，cm ； c——着色剂浓度，mol/L ； ε——吸收系数。 当玻璃含有几种着色离子时，则上式可改写为： - Σ cL I = I0 L ε 式中：ΣεcL = Σεc L + Σεc L + …+ Σεc L 1 1 1 2 2 2 n n n 6. 化学稳定性 Chemical stability 玻璃制品在使用