第七章稀土玻璃和陶瓷教材

2、玻璃的熔制
玻璃的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成均匀
无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，它是玻璃生产 中很重要的环节，是获得优质玻璃制品的重要保证。玻 璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程．它包括一系列物 理化学反应过程，其结果是使各种原料混合物变成复杂 的熔融物，即玻璃液。
各种配合料在加热至高温并形成玻璃的过程中所发生 的变化，从工艺角度而论，大致可以分为硅酸盐的形成、 玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段，下表所列是 对常用的钠—钙—硅玻璃熔制过程以及所产生的反应、 生成物和工艺条件的说明。
三、玻璃加工工艺
（一）玻璃的工艺特性
1、玻璃原料 根据用量和作用的不同，玻璃原料
可以分为主要原料和辅助原料两大类。 主要原料决定了玻璃制品的物理化学 性能。辅助原料是为了使玻璃制品具有 某些特殊性能和加速熔制过程所加入 的物质
玻璃原料
主要原料
玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、长石、纯碱、石灰石、硼 砂、碳酸钡、硫酸钡、含铅化合物及碎玻璃等。
(玻璃光学纤维：纯度很高的玻璃核心+硅外套，光线可转弯、打圈)
4、电学性能
常温下玻璃是电的不良导 体。温度升高时，玻璃的 导电性迅速提高，熔融状 态时则变为良导体。
5、热性质
玻璃的导热性很差，一般 经受不了温度的急剧变化。 制品越厚，承受温度急剧 变化的能力越差。
6、化学稳定性
玻璃的化学性质较稳定。 大多数工业用玻璃都能 抵抗除氢氟酸以外酸的腐 蚀．玻璃耐碱腐蚀性较差。 玻璃长期在大气和雨水的 侵蚀下，表面光泽会失去， 变得晦暗．尤其是一些光 学玻璃仪器易受周围介质 (如潮湿空气)等作用，表 面形成白色斑点或雾膜， 破坏玻璃的透光性，所以 在使用和保存中应加以注 意。
2、硬度
玻璃的硬度较大，硬度 仅次子金刚石、炭化硅 等材料，它比一般金属 硬，不能用普通刀和锯 进行切割；可根据玻璃 的硬度选择磨料、磨具 和加工方法，如雕刻、
抛光、研磨和切割等。
3、光学性
玻璃是一种高度透明的物质， 具有一定的光学常数、光谱特性， 具有吸收或透过紫外线和红外线、 感光、光变色、光储存和显示等 重要光学性能．通常光线透过愈 多，玻璃质越好．由干玻璃品种 较多，各种玻璃的性能也有很大 的差别，如有的铅玻璃具有防辐 射的特性．一般通过改变玻璃的 成分及工艺条件．可使玻璃的性 能有很大的变化。
工
冷加工是指在常温下通过
机械方法来改变玻璃制品的外
形和表面状态所进行的工艺过
程。冷加工的基本方法包括研
磨、抛光、切割、喷砂，钻孔
和雕刻等。
①、研磨是为了去除玻璃制品的表面缺陷或成 形后残存的凸出部分，使制品获得所要求的形 状，尺寸和平整度。
退火
消除热应力，使内部 结构均匀
淬火
在制品表面形成压力层， 提高机械强度及热稳定性
退火
创建匀热和结构调整所需的、均匀的温度场，减小 各部之间的结构差，随温度均匀而消除暂时应力， 防止玻璃制品炸裂。
淬火
淬火是通过热处理来制造钢化玻璃的一种方式。
（二）玻璃制品的二次加工
玻璃的二次加工
成型加工 + 表面处理
（Na2O•CaO•6SiO2）
6、主要性能： 玻璃态物质，没有固定的熔 点，在一定温度范围内逐渐 软化，化学性质稳定，但易 被HF酸腐蚀。
二、玻璃的基本特性
1、强度
玻璃的强度取决于其化学组 成、杂质含量及分布、制品 的形状、表面状态和性质、 加工方法等。玻璃是一种脆 性材料，其强度一般用抗压， 抗张强度等来表示。玻璃的 抗张强度较低，由于玻璃的 脆性和玻璃表面的瑚裂纹所 引起的。玻璃的抗压强度约 为抗张强度的14—15倍。
冷热 加加 工工
表表 面面 精涂 加饰 工
成型后的玻璃制品，除极少数
能直接符合要求外(如瓶罐等)，
玻
大多数还须作进一步加工，以 得到符合要求的制品。经过二
璃 次加工可以改善玻璃制品的表
制 面性质、外观质量和外观效
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品 果．
的 玻璃制品的二次加工可分为冷
二
加工、热加工和表面处理三大
次 类。
加 (1)玻璃制品的冷加工
硅砂：是玻璃生产中的主要原料，约占70%以上。长石的引人主 要是为了提高玻璃的化学稳定性。
纯碱：作用在于降低玻璃熔体的黏度，有助于玻璃的 熔化。石灰 石提供了氧化钙，能在玻璃中起到稳定剂的作用。
硼砂：作用是提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的膨胀系数，提 高玻璃的折光率，使之具有良好的光泽。
碳酸钡、硫酸钡：可吸收射线，常用于防辐射玻璃。 含铅化合物：降低玻璃熔体的黏度，降低玻璃的熔制温度，提高 玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光泽。 碎玻璃：降低能耗。
玻璃的加工工艺
玻璃制品的工艺过程
配料
成型
加热熔融
热处理
二次加工
玻璃制品
玻璃的成型
压制成型 拉制成型
吹制成型 压延成型
压制成型
吹制成型
吹制成型
吹制成型 手工吹制的灯罩
拉制成型
拉制成型
拉制玻璃纤维纱布
压延成型
几种成型工艺制品形态的对比
玻璃的热处理
热处理的原因：
玻璃制品的加工过程中，由于温度剧烈变化和 受热不均匀，造成内部热应力，会影响最终制品的 机械性能，因此需要进行热处理。
第七章 稀土玻 璃与陶瓷
一、玻璃
1、原料：纯碱、石灰石和石英
2、主要设备：玻璃窑
3、生产过程：原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却
4、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应
高温
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
玻璃
5、主要成分： SiO2 、 Na2SiO3、CaSiO3
玻璃原料
辅助原料
⑴澄清剂：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化 或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄清剂. ⑵着色剂：使玻璃制品着色的添加剂你为着色剂，通常使用锰．钻、 镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光 线产生选择性吸收，从而显出一定的颜色. ⑶脱色剂；为了提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合 料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有铁．铬、钛、钒等化合物 和有机物的有害杂质。 ⑷乳浊剂：使玻璃制品对光线产生不透明的乳浊状态的添加物祢为 乳浊剂． ⑸助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。