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玻璃材料与其加工工艺 玻璃材料 一 概述 古代称为壁流璃、琉璃、颇璃，近代也称为料。 玻璃是指熔融物冷却凝固所得到的非晶态无机材料。其物理性质和力学性质等是各向同性的。 工业上大量生产的普通玻璃是以石英为主要成分的硅酸盐玻璃。 二 组成 一般通过熔烧硅土（砂、石英、和燧石），加上碱（苏达或钾碱、碳酸碱）而得到的，其中碱是作为助溶剂，也可以加入其他物质，例如石灰（提高稳定性）、镁（去除杂质）、氧化铝（提高光洁度）或加入各种金属氧化物得到不同的颜色 玻璃分类 1. 按玻璃特性分类 平板玻璃、容器玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、工艺美术玻璃、照明器具玻璃和建筑用玻璃等。表4-5 2. 按玻璃用途和使用环境分类 日用玻璃、技术玻璃、建筑玻璃和玻璃纤维四种。 3. 按玻璃化学成分分类 石英玻璃、钠钙硅酸盐玻璃、铅玻璃、 硫系氧硫系半导体玻璃、金属玻璃等。 表4-4 4. 按玻璃制造方法分类 吹制、拉制、压制、铸造等玻璃。 二 玻璃的主要性质 强度 玻璃是一种脆性材料，抗张强度较低而抗压强度约为抗张强度的十几倍。 硬度 玻璃的硬度比较大，仅次于金刚石和碳化硅等材料。不能用普通刀具进行切割。 3. 光学性质 是一种高度透明的物质，具有吸收或透过紫外线、红外线、感光等重要光学性能。 电学性质 常温下一般玻璃是绝缘体，有些玻璃是半导体材料。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态则变为良导体。玻璃的导电性与其组成有关。 5. 热性质 玻璃是热的不良导体，玻璃耐急冷急热性差，制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。 玻璃的热稳定性与玻璃的热膨胀系数有关。 化学稳定性 化学性质比较稳定。玻璃耐酸蚀较高而耐碱蚀较差。（氢氟酸除外） 7. 玻璃具有良好的加工性能，可进行切割、研磨、钻孔、雕刻、抛光等机械加工和化学处理等。 玻璃成型加工工艺 一. 原料制备 ?玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体，其余为辅助原料。 (1) 主要原料 指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物。主要包括以下几种： ? 石英砂、砂岩、石英岩、石英：以硅氧四面体【SiO4】的结构组元形成不规则的连续网络，称为玻璃骨架。约占配料重量的65～75％。 ? 硼酸、硼砂及含硼矿物：向玻璃中引入B2O3原料。降低玻璃的膨胀系数，提高其热稳定性、化学稳定性和机械强度，增加折射率，改善光泽。起助熔剂能加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力。 ? 长石、瓷土、蜡石：向玻璃中引入Al2O3原料。提高玻璃热稳定性、化学稳定性、机械强度、硬度、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。 ? 纯碱、芒硝：向玻璃中引入Na2O,良好的助熔剂，降低玻璃粘度，易于熔融和成型。但Na2O会降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度，在玻璃中一般不超过18％。 ? 方解石、石灰石、白垩：向玻璃中引入CaO原料。稳定剂。含量较高时，能使玻璃的结晶化倾向增大，易使玻璃发脆。在玻璃中一般不超过12.5％。 ? 硫酸钡、碳酸钡：向玻璃中引入BaO原料。 含BaO的玻璃吸收辐射线的能力较强。 ? 铅化合物：向玻璃中引入PbO原料。增加玻璃比重，提高玻璃折射率，使玻璃具有特殊的光泽和良好的电性能。 （2）辅助原料 包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。? ? 澄清剂： 向玻璃配合料或玻璃熔液中加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，促进排出玻璃中气泡的添加物。 ? 着色剂：使玻璃制品着色的添加物。对光线选择性吸收，从而呈现一定颜色。钴化物——兰色；银化物——黄色；硒化物——红宝石色。 ? 脱色剂：提高无色玻璃的透明度。 ? 助熔剂（加速剂）：促使玻璃熔制过程加速的添加物。 ? 乳浊剂：对光线产生不透明的乳浊状态的添加物。 二. 玻璃生产工艺 1 原料预加工 将块状原料粉碎，使潮湿原料干燥，将含铁原料进行除铁处理，以保证玻璃质量。 2 配合料制备 3 熔制 玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热，使之形成均匀、无气泡，并符合成型要求的液态玻璃。主要分为硅酸盐的形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却四个阶段。 4 成型