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玻璃(Glass)(四)

时间:2020-07-24  阅读:993  点赞次数:328  


彩色玻璃
彩色玻璃往往是通过添加着色剂实现的,玻璃中的着色剂能对投射到玻璃上的白光进行选择性的吸收,从而改变了透过玻璃光线的光谱组成,使玻璃显示出各种颜色。在光学、光化学上,还可利用具有截止波长(cut-off wavelength)的有色或近似无色玻璃来滤除某些不需要波段的光,如紫外光滤光片等。显色的强弱与着色剂的种类及数量有关,也与工艺制度有关,根据着色剂在玻璃中的状态,可把着色剂分为离子着色剂和胶体着色剂两类。部分着色剂与对应玻璃的颜色关系如下表所示。离子着色剂主要包括一些有色金属氧化物和盐。 
玻璃(Glass)(四)
 
铁化合物:常用原料有红粉(Fe2O3)以及硫酸工业的副产品Fe2(SO4)3,还有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等天然矿物。铁在玻璃中可以不同价态存在,当Fe2+、Fe3+同时存在时,因Fe2+/Fe3+比例不同而使玻璃呈蓝绿到黄绿的不同颜色。

化合物:着色能力强,性能稳定,其着色不受熔制条件的影响,氧化钴的引入量为玻璃量的0.001 %~0.01 %。当玻璃中含有万分之二的钴化合物时,玻璃呈深蓝色。常用的钴化合物有绿色的氧化亚钴,黑色的氧化钴和灰色的四氧化三钴,以及碳酸钴、硝酸钴等。用氧化钴着色时,在配合料中同时引入适量的氧化硼、氧化钾、氧化铅时,玻璃呈色更纯正。

镍化合物:常用的化合物有灰绿色氧化亚镍(NiO)、黑色三氧化二镍(Ni2O3)、绿色的氢氧化镍[Ni(OH)2“>。NiO的引入量为玻璃量的0.003 % ~ 0.03 %。镍化合物使玻璃呈棕色至紫色,因玻璃组成变化而不同。

铜化合物:常用原料有红色结晶粉末氧化亚铜(Cu2O)、黑色粉末氧化铜(CuO)和蓝绿色晶体的硫酸铜(CuSO4)。铜在玻璃中因含量和价态不同而使玻璃呈现从蓝到绿的不同颜色。CuO的引入量为玻璃量的1 % ~ 2 %。

锰化合物:常用的原料有氧化锰(Mn2O3)、软锰矿(MnO2)和高锰酸钾(KMnO4)。Mn4+使玻璃着成紫色,用量过多时呈黑色,以Mn2+存在时,玻璃呈淡灰色,用二氧化锰和氧化铁可使玻璃着成深红褐色。

铬化合物:常用的化合物有钾或钠的重铬酸盐或铬酸盐,而很少用氧化铬。Cr3+着色能力极强,含量为玻璃的千分之一时,玻璃呈嫩绿色。

铀化合物:常用的化合物有氧化亚铀(UO2)、三氧化铀(UO3)和铀酸钠(Na2U2O5‧3H2O),均为棕黄色粉末。UO3引入量为配合料的0.5 % ~ 2 %,U6+使玻璃呈荧光黄绿色。

主要的胶体着色剂有金、银、铜、镉、硒、碲等的化合物。胶体着色对熔制条件要求较严,玻璃一般都须经过热处理才能呈色。胶体着色剂具有以下几种:
金的化合物:常用的原料为三氯化金(AuCl3)和硝酸金[Au(NO3)3“>。金的引入量一般为玻璃量的0.00l % ~ 0.1 %。胶体金使玻璃着成强紫红色,为使呈色稳定,应在配合料中引入0.5 % ~ 2.5 %的二氧化锡。

银的化合物:常用的原料有AgNO3、Ag2CO3、AgCl、Ag2O。银的加入量为玻璃量的0.05 % ~ 0.25 %,胶体银使玻璃呈金黄色。

铜的化合物:常用的原料有氧化亚铜和硫酸铜,氧化亚铜的引入量为玻璃量的0.05 % ~ 0.25 %,胶体铜使玻璃着成红色。

硒的化合物:常用的原料有金属硒粉(高温型红色粉末或低温型黑色粉末)和白色的硒酸钠(Na2SeO3)粉。硒便玻璃着成玫瑰色至黄红色。熔製时,温度不能太高,氧化气氛不能太强,否则会造成硒的挥发与氧化。硒酸钠易溶于水,易潮解,有毒性,触及皮肤能引起灼伤,注意乾燥保存,安全使用。

镉的化合物:常用的原料有硫化镉(CdS)和氧化镉(CdO),硫化镉使玻璃呈黄色(金丝雀色)。在熔製时,会发生下列反应:
2 CdS + 3 O2 → 2 CdO + 2 SO2

此外,还有很多功能性玻璃,如防辐射玻璃吸收有害射线、光色玻璃遇强光变色、镭射玻璃、声光玻璃、磁光玻璃等。玻璃的许多功能是通过去除或添加元素来实现的。看起来耀眼的水晶玻璃(1ead glass)是在玻璃中添加了铅,使折射率增加;普通玻璃中加入硼化合物,得到派瑞克斯(Pyrex)玻璃,改变玻璃的导热性;加入钡元素,亦可提高折射率;加入钍的氧化物可大幅增加折射率,用以製造光学镜头;加入铁元素的玻璃对吸收红外光非常有效;加入铈元素能增强玻璃对紫外线吸收,电影放映机中就使用该种玻璃来隔热。总之,玻璃的种类非常之多,应用範围也非常广泛。

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