玻璃材料之特性与应用.

: 含有此成分, NA: 不含有此成分,
成分 比例 (%)
M2O: 碱金属氧化物,
MO: 碱土金属氧化物
1. Soda-Lime-Silica玻璃含有Fe2O3, 外观略呈现透明绿色
2. 化学强化玻璃属于Soda-Lime-Silica玻璃, 利用外界K+与玻璃内部的Na+进行
离子交换, 除破裂强度提升外, 其余性质与原Soda-Lime-Silica玻璃相同 3. Corning EXG玻璃, 不含M2O, 亦称无硷玻璃
項目 特性 舉例 SiO2 B2O3 P2O5 Al2O3 M2O CaO MgO Fe2O3 矽酸鹽玻璃 玻璃分類 硼矽酸鹽玻璃 磷酸鹽玻璃
含有P2O5 的酸性成分 光學透鏡 NA (含有MO) NA
SiO2 含有B2O3 為主要成份 的酸性成分 Soda-Lime-Silica玻璃 Corning EXG玻璃 (STN, TP, Cover Glass) (TFT-LCD) 70~73 64.47 NA NA 1~1.9 13~15 (Na2O+K2O) 7~12 1~4.5 0.08~0.14 10.5 NA 16.78 NA 8.1 0.15 NA
3
1-1. 基本定义
1. 玻璃材料之定义
玻璃: 任何制备 (熔融, 气相沉积, Sol-Gel等)形成具有玻璃转换区 (Glass Transformation), 且非晶结构 (Amorphous)的任意材料 (有机, 无机, 金属)
过冷 液态 玻璃转 换区 玻 璃 结 晶 物
温 度
液 态
比热
结晶物
成分 氧化矽 (SiO2)
功用
1. 構成玻璃結構的主幹 1. 提升耐化性 2. 降低熱膨脹性 3. 減少失透性 4. 提升黏度 1. 提升耐化性 2. 降低熱膨脹性 1. 降低熔融溫度 1. CaO: (1). 提升玻璃均質化 2. MgO: (1). 減少失透性 (2). 降低熱膨脹性 3. BaO: (1). 降低熔融溫度
7
2-1-1. 主成分
成分 氧化磷 (P2O5) 氧化鋅 (ZnO) 氧化鉛 (PbO) 玻璃屑
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构
成分來源
1. 人工合成物: 磷酸鈣, 磷酸鈉, 磷酸鋁 (1). 具有高純度的優點 1. 天然物: 氧化鋅
功用
1. 提供乳濁色 2. 增加紫外線透過率 1. 提升耐化性 2. 降低熱膨脹性 3. 提供紅, 黃色 1. 增加折射係數 1. 提升玻璃均質化 2. 降低熔融溫度
功用
1. 降低熔融溫度 1. 促進氧化作用 2. 促進有機物燃燒 1. 多用在還原金屬離子 以達著色需求 1. 促進氣泡排出玻璃外
著色劑
1. 提供顏色
消色劑
1. 去除鐵雜質的著色 (青綠色)
不透明劑
1. 增加失透性
赋予玻璃某特性, 或是利于加工而加入
9
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构
2-1-3. 无机玻璃材料的分类
氧化鋁 (Al2O3) 氧化硼 (B2O3) 鹼金屬氧化物 (M2O) (Na, K, Li)
鹼土金屬氧化物 1. 天然物: 碳酸鈣 (Lime), 白雲母 (MO) 2. 人工合成物: 碳酸鎂, 氧化鎂, 碳酸鋇 (Mg, Ca, Ba)
1. 无硷玻璃: 不含碱金属氧化物成分 2. 钠钙硅玻璃: Soda-Lime-Silica玻璃, 钠, 钙, 硅为主要成分
1. 人工合成物: 鉛丹 (Pb3O4) 1. 人工合成物: 玻璃製程中的碎玻璃
为了建构不同功能的玻璃, 还可选择加入上列成分
例: 氧化磷for光学透镜, 氧化锌for温度计, 氧化铅for水晶装饰品等
8
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构
2-1-2. 副成分
分類 熔劑 氧化劑 還原劑 澄清劑 成分來源
玻璃
Tm
4
大纲
1. 玻璃材料之定义
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构 3. TFTBG玻璃种类之相关性质 (物理, 机械, 热, 化学, 光, 电) 4. TFTBG玻璃材料之相关加工 (外观成形, 薄化, 强化, 退火) 5. 结论
5
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构
2-1. 无机玻璃材料之组成成分分类
1. 矽氟化鈉 (Na2SiF6), 冰晶石 (Na3AlF6) 2. 硝酸鹼 (鹼金屬) 1. 硝酸鹼 (鹼金屬) 2. 過氧化鋇 (BaO2) 1. 碳 1. 亞砷酸 (As2O3) 2. 亞硝酸 (HNO2) 1. 溶解於玻璃而著色 (1). 金屬氧化物 (鐵, 錳, 鈷, 鎳, 銅) 2. 以膠質or懸濁形式存在於玻璃中 (1). 金屬粒子 (金, 銀, 銅) (2). 非金屬粒子 (硫, 碳) 1. 物理補色法消色 (1). 金屬氧化物 (錳, 鈷) 2. 化學氧化還原法消色 (1). 亞砷酸 (As2O3) 1. 微粒子分散於玻璃中 (1). 氟化物, 氯化物, 磷酸鹽
玻璃材料特性与应用
பைடு நூலகம்
大纲
1. 玻璃材料之定义
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构 3. TFTBG玻璃种类之相关性质 (物理, 机械, 热, 化学, 光, 电) 4. TFTBG玻璃材料之相关加工 (外观成形, 薄化, 强化, 退火) 5. 结论
2
大纲
1. 玻璃材料之定义
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构 3. TFTBG玻璃种类之相关性质 (物理, 机械, 热, 化学, 光, 电) 4. TFTBG玻璃材料之相关加工 (外观成形, 薄化, 强化, 退火) 5. 结论
項目 功用 舉例
主成分
構成玻璃的主要物質 氧化矽, 氧化鋁, 氧化硼, 鹼金屬氧化物, 鹼土金屬氧化物
副成分
賦予玻璃某特性, 或是利於加工而加入 熔劑, 澄清劑, 著色劑, 消色劑
玻璃的组成成分, 依据功用可分为主成分与副成分
6
2-1-1. 主成分
2. 无机玻璃材料之组成成分与结构
成分來源
1. 天然物: 矽砂 (1). 矽含量達95%以上 (2). 含有MgO, Fe2O3等雜質 1. 天然物: 長石, 鋁礬土, 高嶺土 (1). 也是矽酸, 鹼金, 鹼土的來源 2. 人工合成物: 氫氧化鋁, 氧化鋁 (1). 具有高純度的優點 1. 人工合成物: 硼酸, 硼砂 (1). 成熟的工業製品 1. 天然物: 長石, 鋰雲母 2. 人工合成物: 碳酸鈉 (Soda), 硫酸鈉 碳酸鉀, 硝酸鉀