[材料科学]第四章玻璃原料.ppt

§4.1 原料的选用 原料：用于制备玻璃配合料的各种物质，统称为玻璃原料 原料选择应遵循以下原则 1） 化学、矿物、颗粒的组成要符合规定要求，且稳定 2） 易于加工处理 3） 成本低，储量丰富，供应可靠 4） 尽量采用适于熔制和对人体健康无害的原料 5） 对耐火材料侵蚀少 §4.2主要原料 （一）酸性氧化物原料 优点：提高玻璃的硬度、机械强度、化学稳定性、热稳定性（降低膨胀系数）和透紫外线性。 缺点：它也能提高玻璃的黏度和熔化温度，可能导致析晶，影响玻璃的熔制和玻璃质量。 2 引入SiO2的原料： 是石英砂、砂岩、石英岩、脉石英以及含有SiO2的其他矿物原料（钾长石、钠长石、叶腊石、高岭土等）等。 ⑵ 砂岩和石英岩 二. B2O3 1 B2O3的作用 B2O3在玻璃中的含量，一般不大于14%，当氧化硼引入量过高时，由于硼氧三角体增多，玻璃的热膨胀系数反而增大，出现硼反常现象。 2 引入B2O3的原料 有硼酸 H3BO3， 硼砂Na2B4O7（ Na2B4O7.10H2O） 含硼矿物 ( 硼镁石 ；钠硼解石 ； 硅钙硼石 ) 三. Al2O3 1. Al2O3的作用 Al2O3能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度、和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，并有助于氟化物的乳浊。氧化铝能提高玻璃的黏度，绝大多数玻璃都引入1%~3.5%的氧化铝，一般不超过8%~10% 2 引入Al2O3的原料 有长石、高岭土（又称高岭石）、叶蜡石等 （二）碱金属氧化物原料 2 引入Na2O的原料 主要为纯碱和芒硝 2 引入K2O的原料 主要为钾碱(K2CO3)和硝酸钾 （三） 碱土金属氧化物及二价金属氧化物原料 2 引入CaO的原料 方解石、石灰石、白垩等原料 2 引入MgO的原料 主要为白云石、菱镁矿等 2 引入BaO的原料 硫酸钡BaSO4，又称重晶石 铅玻璃中存在“金属桥； 在铅四方锥体中，在靠近4个O2-的一面，因惰性电子对被推开，相当于失去2个电子，可以把这一面近似看作Pb4+核，而远离4个O2-的一面，相当于外加了2个电子，故可看作是零价的铅原子。 其中称零价的铅原子为金属桥. 氧化气氛中熔制 在熔制时必须在氧化条件下进行，否则PbO易还原为金属铅，使玻璃变黑或变灰。而且金属铅沉积在坩埚底部容易使坩埚穿孔，为此，在配合料中必须加入一定量的硝酸盐原料作为氧化剂。 2 引入PbO的原料 铅丹：红丹Pb3O4 ，加热（550-590℃）分解成氧化铅 §4.3 辅助原料 根据它们在玻璃中的作用，可以分为澄清剂，助熔剂，氧化剂和还原剂，着色剂，脱色剂和乳浊剂 1氧化砷 ，氧化锑 2 硝酸盐 硝酸盐主要是硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡，它不仅起澄清剂的作用，同时也是氧化剂和脱色剂。 玻璃中很少单独以硝酸盐作为澄清剂,一般作为供氧体与变价氧化物配合使用.硝酸盐常与硫酸钠、氧化砷、氧化锑共用。 3 硫酸盐 钾，钠，钙，镁，钡，铅的硫酸盐都可作为澄清剂，其中以硫酸钠应用最广泛。 硫酸盐的分解温度较高,高温时分解放出大量的二氧化硫气体，起高温澄清的作用，属高温澄清剂。 硫酸盐作为澄清剂时最好与氧化剂硝酸盐配合使用，不能与还原剂合用, 以防硫酸盐低温分解. 硫酸盐常用于瓶罐玻璃及平板玻璃。 其用量为配合料的1%-1.5%为宜。 4 氟化物 主要有萤石(CaF2)和氟硅酸钠(Na2SiF6) 5 氯化物 氯化钠, 氯化铵等 氯化钠在高温时汽化挥发，所以也可以作为澄清剂使用 6 氧化铈 常用的澄清剂二氧化铈 一 离子着色剂 当铁、钒、铬、锰、钴、镍、铜等过渡金属在玻璃中以离子状态存在时，它们的价电子在不同能级间跃迁，由此引起对可见光的选择性吸收，导致玻璃着色。就属于离子着色剂 铁化合物 常用原料有红粉(Fe2O3)以及硫酸工业的副产品Fe2(SO4)3，还有赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿等天然矿物. 常用的钴化合物：绿色的氧化亚钴CoO，黑色的氧化钴Co2O3、灰色的四氧化三钴，以及碳酸钴，硝酸钴等。 都转变成CoO 镍化合物 : NiO， Ni2O3，Ni(OH)2。 铜在玻璃中因含量和价态不同而使玻璃呈现从蓝到绿的不同颜色。 锰化合物 ： Mn2O3，软锰矿(MnO2)和高锰酸钾(KMnO4)。 都转变成Mn2O3是玻璃着色， 紫色。 用高锰酸钾作着色剂的优点是：质纯，能溶于水，可采用水溶液配料，易于混合均匀，KMnO4在高温下能放出氧气，能保证呈色稳定。 Mn2O3会分解成MnO和氧，所以呈色不稳定，必须保持氧化气氛和稳定的熔制温度 用二氧化锰和氧化铁可使玻璃着成深红褐色 铬化合物 常用的化合物有钾或钠的重铬酸盐或铬酸盐，而很少用氧化铬。 重铬酸