第3章--玻璃配合料的制备资料培训讲学

CaO 4.0
ZnO 3.7
玻璃工艺学
7
(四）对已有成分局部调整方法举例： 由于实用性能的提高、生产上熔化率提高等原因，须通过少量 多次的方式逐渐调整以达到所设计的成分。 一般地，玻璃中Al2O3、ZrO２等难熔物调整量要比SiO2、Na2O CaO的小些，后者较大，但一般也不宜超过0.1%，而对前者幅度就 更小。这样可以保持正常生产，减少制品中缺陷的产生。
第3章--玻璃配合料的制备资料
２、拟定玻璃的组成 一般有两类情况：
（１）对于玻璃新成分的确定
有关相图
选择玻璃组成点，拟定玻璃组成；
玻璃形成区图
（２）对于已有成分作局部调整
首先：根据性能要求，参考已有成分，结合生产条件，调整玻 璃中各氧化物的比例，拟定出原始组成；
然后按照有关性质计算公式算出主要性质，并与预期要求
一 付 配 合 料量 中 10 各 K0玻 g原璃 料各 用原 增 料大 用系
增大 系 一数 付配合料1 中 0K0生 玻 g 料 璃总 所重 需原
6、计算每付配合料原料湿基用量：
湿基用量每付配1合 水料分% 各原用 料量 干基
玻璃工艺学
11
7、计算配合料中生料加水量：
加水量 每付配合料中 定生 水料 分含 时 生 指 总料 重湿基重 每1付 生 配料 合指 料定 中 总 含 粉 重 水 每 料率 付 干配 基合料生 重料
玻璃工艺学
10
4、计算配料的气体率和产率：
气体 1率 0K01玻 g0K0璃 玻 g 的 璃原 的 生 料 原 成 总 料 玻 重 总 1璃 0% 重 0重 量 产 率 1气体 玻 率璃 配生 合1 成 料 0K0 重 重 ） g1量 量 0% 0（
5、换算成一付配合料的原料用量并计算碎玻璃用量： 一付配合料的总重量由所选的混料机加 工能力决定，如500公斤。
对照，不符和要求时，反复调整组成，直至达到要求，最终拟
定玻璃的组成。
玻璃工艺学
2
３、实验、测试、确定组成
组成
配料
实验 未达到要求
调整
熔制参数
中试
组成确定，投产
性能测试 达 到 要 求
玻璃工艺学
3
（三）玻璃新成分的确定方法举例
１、根据相图确定玻璃成分
设计一种化学仪器玻璃，要求热膨胀系数低于３８*１０-７／℃
玻璃工艺学
12
经过计算，应得出下列结果： ①熔制100公斤玻璃液时所需的各种原料用量； ②配合料气体率； ③各挥发性原料补入量； ④校正后配合料的料方； ⑤按每付配料量（除去碎玻璃）求出增大系数，计算出每付配
合料的干基料方； ⑥湿基原料的用量； ⑦配合料的加水量； ⑧每付配合料中碎玻璃用量。
注意： 计算时：先主后辅、先干基用量，后计算湿基用量；
计算配合料的气体率应在引入辅助原料和补挥发之后进行，必 要的情况下需调整气体率，可用引入同量组成氧化物条件下气体生 成量大的原料代替生成量小的原料，增加气体率；相反的替换则降 低气体率。如碳酸钠与硝酸钠、白云石与碱式碳酸镁等之间的替换 等。
若原料化学组成为湿基，则需求出干基总重，然后求加水量。
ＳｉＯ２
现采用ＣａＯ-Ａｌ２Ｏ３-ＳｉＯ２
系统由图可知，红点与黄点平衡温度分
别为１３４５ ℃和１１７０ ℃，都处
于低共熔点，不易析晶。后者更易熔化，
添加其它成分后，一般所须温度会高出
低共熔点３００-４００ ℃，工业窑炉
可以达到次温度。故可选此组成点。
ＣａＯ
Ａｌ２Ｏ３
玻璃工艺学
4
该点组成（％）： ＣａＯ：２３.３ Ａｌ２Ｏ３：１４.７ ＳｉＯ２： ６２.０ 另外，为了符合仪器玻璃的要求，加入一定量的其它氧化物。
MgO量后加入BaO,降低电导和介电损耗，同时缩短了料性 ４、利用双碱效应，调整NaO/K2O的比例，提高抗电性和化稳
性。
调整结果如下：
氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 重量％ 71.5 3.0 0.2 7.0
MgO K2O Na2O BaO
1.5 3.5 10.5 2.5
玻璃工艺学
现需要在近似器皿玻璃的成分基础上，设计一种刚化玻璃绝缘 子成分：
氧化物 SiO2 Al2O3 CaO MgO R2O Fe2O3
重量％ 72.2 1.5 6.8 3.0 16.0 0.2
原玻璃组成易熔制，料性太长，抗电性能不高，化稳性对绝缘 子来说不高。
玻璃工艺学
8
所以， １、必须降低碱含量，以提高抗电性，化稳性和料性。 ２、提高Al2O3的含量，增大粘度 ３、二价金属氧化物具有压制效应，因此，提高CaO量，减少
因为要求的膨胀系数较小，所以加入的氧化物必须有利于降低热膨 胀系数，为此加入半径小、电荷高的阳离子（如Ｌｉ＋、Ｍｇ２＋、 Ｚｎ２＋、Ｂ３＋、Ｚｒ４＋等）。
最终经过性质计算，确定设计玻璃组成如下：
氧化物 重量％
SiO2 62.0
Al2O CaO MgO ZnO Li2O B2O3 ZrO2 3
14.7 7.6 5.0 5.0 1.5 3.6 0.6
P2O5：61.2 Al2O3:3.8
BaO:35.0
玻璃工艺学
6
为进一步减少P2O5的挥发，提高化稳性，降低析晶倾向和调整 光学常数，以B2O3代替P2O5，以CaO和ZnO代替BaO，通过实验 和性质测定，确定组成如下：
氧化物 P2O5 重量％ 50.5
B2O3 10.7
Al2O3 BaO 3.8ห้องสมุดไป่ตู้27.3
9
二、配合料的计算：
基础数据：玻璃的重量百分比组成和原料的干湿基化学成分 （重量百分含量）。
计算程序 1、先以100公斤玻璃为计算基准，求出各原料的用量： 对含两种以上主要成分的原料，列出多元联立方程式，求解 各原料的需要量； 对含单一成分的原料，若 2 中算中已有某原料含此成分时， 首先扣除其引入量，再计算还应加入的量。不然，则单独求其需 要量； 2、计算辅助原料的需要量，若同时引入了主要成分，则须 减去引入此成分的主要原料相应的用量； 3、对挥发性成分，补加所挥发的量；
玻璃工艺学
5
２、根据玻璃形成区图确定玻璃成分
P2O5
设计一种色散低、折射率为1.548的 磷酸盐玻璃。 图中黄色部分为玻璃生成区
其次，应注意：
I、满足光学性能要求；
II、磷酸盐玻璃中P2O5的量不可过
高，以免挥发过多不易控制光
学性质；
III、具有足够化学稳定性，析晶倾
BaO
Al2O3 向小；
根据以上特点，选择图中红点处为玻璃组成点(%)：