无机材料成型工艺6第六章 新型玻璃生产工艺.ppt

第六章 新型玻璃生产工艺 第一节 玻璃马赛克 乳化彩色不透明玻璃。 第三节 凝胶玻璃（补充内容） 凝胶玻璃：将适当组成的液态金属有机化合物，通过化学反应和缩聚作用生成凝胶，经加热脱水并除去杂质，最后烧结成玻璃。 第五节 特种玻璃 注意事项： 1、管内反应物的流速和管径要适当； 2、熔缩的时候要求石英衬管壁厚均匀，圆形对称性好； 3、管内要保持微正压和合适的气氛； 4、通入适量的GeCl4,补尝GeO2的高温挥发； 优点： 羟基杂质含量少，沉积效率可达50％，可生产拉制长40km的预制棒。 缺点： 沉积速率小，通常为0.35～0.5g/min 4、等离子化学气相沉积法（PMCVD) 利用高达近万度的等离子体获得高温而触发气体反应，并通过高温等离子体沿石英管移动来控制卤化物的氧化反应，使玻璃微粒沉积到管壁 。 优点： 沉积效率高，SiO2约100％，GeO2约85％，沉积速率可达6g/min，工艺易掌握，设备投资不大。 拉丝工艺： 将直径约为10～20mm的预制棒拉制成所需直径的（一般为125um）玻璃纤维。 拉制温度保持在1900～2100℃之间； 拉丝速率为0.5~10m/s CLY2008 玻璃马赛克 微晶玻璃 钢化玻璃 凝胶玻璃 光学纤维 新型玻璃 微晶玻璃 凝胶玻璃 光学纤维 夹层玻璃 玻璃马赛克 本章教学内容 掌握：微晶玻璃的生产工艺过程及其结晶化 热处理过程；光纤的生产工艺原理及 其工艺制度； 熟悉：玻璃马赛克和凝胶玻璃的生产工艺 了解： 特种玻璃的种类 本章教学目标 熔融法 烧结法 原料 连续压延 退火 折断 配料 池窑熔化 挑选 拼装 粘贴纸皮 成品 入库 主要原料：硅砂、石灰石、纯碱、长石等。 着色原料：重铬酸钾（黄绿色）、氧化钴（蓝色）、氧化锰（紫色）、硫化镉和碘粉（红色、橙色、黄色），还可以组合着色； 乳浊原料：石英砂、氟化物、氧化铝； 对辊压延机 特点：产量高，质量好，成本低，色差小，色泽稳定 6.1.1 熔融法工艺 熟悉 6.1.2 烧结法工艺 熟悉 第二节 微晶玻璃 微晶玻璃：将加有晶核剂（或不加晶核剂）的特定组成的玻璃在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃组成形成了微晶和玻璃相均匀分布的复合材料。 按所用材料：技术微晶玻璃和矿渣微晶玻璃； 6.2.1 微晶玻璃的分类 按晶化原理：光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃； 按玻璃外观：透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃； 按 性 能：耐高温，耐热冲击，高强度，低膨胀，强电解质等各种微晶玻璃； 按玻璃组成：硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐； 熟悉 本次课主讲内容和教学目标 6.2 微晶玻璃的生产工艺 6.3 溶胶凝胶玻璃的生产工艺 6.4 光纤的生产工艺 6.5 其它特种玻璃 重点掌握微晶玻璃微晶化原理和光纤的生产工艺原理及其工艺制度； 熟悉凝胶形成的过程与机理；溶胶凝胶玻璃的生产工艺； 了解其它特种玻璃的种类 1、微晶玻璃的核化和晶化 成核剂 非均匀成核 晶核长大 均匀分布的晶粒 2、成核剂 贵金属：Au, Ag, Cu, Pt等, 在玻璃中呈离子状态，被还原成金属，析出胶体，成为玻璃析晶的成核剂； 氧化物：TiO2, ZrO2和P2O5，易溶于硅酸盐玻璃中，配位数高，阳离子场强大，导致分相、结晶。 6.2.2 微晶玻璃的工艺原理 掌握 3、微晶玻璃结构与性能的关系 主晶相种类 微晶体尺寸和数量 玻璃相性质和数量 微晶玻璃性能 讨论：为什么有的微晶玻璃透明而有的不透明？ 原料 玻璃成型 加工 配料 玻璃熔融 熔制温度：一般在1500～1600℃以上，对于易熔的微晶玻璃约为1300℃。 熔制气氛：若以硫化物作为成核剂，应保持还原气氛。 熔制均匀：采用机械搅拌的方法促进均匀化； 晶化处理 再加工 成品 入库 6.2.3 微晶玻璃的生产工艺 掌握 硫化物可以转化为硫酸盐，高温分解产生气体 结晶化热处理 阶梯式温度制度: 第一阶段－产生尽可能多的晶核； 第二阶段－晶体生长； 等温温度制度： 防止晶化时转化热太大，造成玻璃温度制度的不稳定，解决方法：使核化速度和晶化速度曲线在一定程度上重合，降低转化热放出的速度。 讨论：在普通玻璃生产工艺基础上，玻璃马赛克与微晶玻璃各自在哪些工艺上进行了改进和创新而具有了新的性能？ 溶胶－凝胶法的优点： 1、玻璃生成温度低，粉料混合的更均匀，易制得高纯、均质的玻璃； 2、可用于多组分氧化物玻璃的制备； 3、可以拉制玻璃纤维和制膜，且膜层稳定。 原始质点成核 晶核长大颗粒合并 外加电解质(pH值) 或加温破坏溶胶体系平衡获得凝胶 1、溶胶凝聚形成凝胶： 6.3.1 凝胶的制备 熟悉 2、由金属有机化合物生成凝胶 金属醇盐也称金属醇化物：