华夏之星玻璃是如何做成的

  新闻中心    |      2019-11-22

  (6)有色玻璃在(普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O——红色;CuO——蓝绿色;CdO——浅黄色;CO2O3——蓝色;Ni2O3——墨绿色;MnO2——紫色;胶体Au——红色;胶体Ag——黄色)

  (8)光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成)

  (10)防护玻璃(在普通玻璃制造过程加入适当辅助料,使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色——重铬酸盐,氧化铁吸收紫外线和部分可见光;蓝绿色——氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光;铅玻璃——氧化铅吸收X射线和r射线;暗蓝色——重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光;加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。

  (11)微晶玻璃(又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷,是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成,代替不锈钢和宝石,作雷达罩和导弹头等)。

  (12)玻璃纤维(由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维,成分与玻璃相同)

  (14)玻璃钢(由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料。)

  (16)水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因与普通玻璃中部分成分相同而得名)

  (18)萤石(氟石)(无色透明的CaF2,用作光学仪器中的棱镜和透光镜)

  玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前, 古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿,当时只有有色玻璃,约公元前1000 年前,中国制造出无色玻璃。公元12世纪,出现了商品玻璃,并开始成为工业材料。18世纪,为适应研制望远镜的需要,制出光学玻璃。1873年,比利时首先制出平板玻璃。1906年,美国制出平板玻璃引上机。此后,随着玻璃生产的工业化和规模化,各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代,玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。

  种类 玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止短波长光线而通过黄 、红光 ,以及近、远红外光 ,其电阻低,具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。

  氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃,其品种多 ,用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属 、碱土金属氧化物的不同含量,又分为 :①石英玻璃。SiO2含量大于99.5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。②高硅氧玻璃。SiO2含量约96%,其性质与石英玻璃相似。③钠钙玻璃。以SiO2含量为主,还含有15%的Na2O和16%的 CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。④铅硅酸盐玻璃。主要成分有 SiO2 和 PbO ,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量 PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。⑤铝硅酸盐玻璃。以 SiO2和Al2O3为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等 。⑥ 硼硅酸盐玻璃 。以 SiO2和B2O3 为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以 B2O3为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以 P2O5为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。

  此外 ,玻璃按性能特点 又分为 :钢化玻璃 、多孔玻璃(即泡沫玻璃 ,孔径约 40 ,用于海水淡化 、病毒过滤等方面)、导电玻璃(用作电极和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃(用于照明器件和装饰物品等)和中空玻璃(用作门窗玻璃)等。

  生产工艺 玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体,其余为辅助原料。主要原料指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物;辅助原料包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。

  玻璃生产工艺主要包括:①原料预加工。将块微 信:whb04588状原料粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。②配合料制备。③熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热,使之形成均匀、无气泡,并符合成型要求的液态玻璃。④成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板、各种器皿等。⑤热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。

  那么,玻璃是什么呢?我们知道固体材料可以分为有机材料和无机材料两大类。有机材料有木材、塑料、有机玻璃、棉布、羊毛、尼龙等等。无机材料按照结构可以分成单晶体、多晶体和玻璃三大类。单晶体有规则的外形和严格规则的结构,例如红宝石是氧化铝单晶,水晶是二氧化硅单晶,金刚钻则是碳的单晶。多晶体是大量小单晶的集合体,各种陶瓷、金属都是多晶材料。玻璃是经熔融、冷却、固化而得到的非结晶固体。它的结构在原子、分子范围内有一定规则(近程有序),但在宏观范围却又没有规则(远程无序)。它可以依靠模具做成各种形状。玻璃的这种无规则结构,决定了玻璃的下列特性:

  1.各向同性,玻璃的质点排列总的说来是无规则的,但又是统计均匀的,因此,它的物理、化学性质在任何方向都是相同的。而晶体则是各向异性的。例:电阻率、导热系数、透过率、折射率等。

  2.无固定熔点,玻璃由固体转变为液体是在一定温度范围内逐渐变化的。而晶体是有确定的熔点的,例如,冰(水的晶体)在0゜C融化。玻璃的这一特性使它可用吹、拉、压等多种方法成形。

  3.组成和性能的可调性,玻璃的性能可随其成分在一定范围内发生连续和逐渐的变化。而晶体则具有固定的成分和确定的性能。这样,我们就可以调节玻璃的成分,使它的性能满足使用的要求。

  玻璃是如何生产出来的呢?玻璃的生产工艺包括:配料、熔制、成形、退火等工序。分别介绍如下:

  1. 配料,按照设计好的料方单,将各种原料称量后在一混料机内混合均匀。玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。

  2. 熔制,将配好的原料经过高温加热,形成均匀的无气泡的玻璃液。这是一个很复杂的物理、化学反应过程。玻璃的熔制在熔窑内进行。熔窑主要有两种类型:一种是坩埚窑,玻璃料盛在坩埚内,在坩埚外面加热。小的坩埚窑只放一个坩埚,大的可多到20个坩埚。坩埚窑是间隙式生产的,现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产。另一种是池窑,玻璃料在窑池内熔制,明火在玻璃液面上部加热。玻璃的熔制温度大多在1300~1600゜C。大多数用火焰加热,也有少量用电流加热的,称为电熔窑。现在,池窑都是连续生产的,小的池窑可以是几个米,大的可以大到400多米2。

  3. 成形,是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定温度范围内才能进行,这是一个冷却过程,玻璃首先由粘性液态转变为可塑态,再转变成脆性固态。成形方法可分为人工成形和机械成形两大类。

  A. 人工成形。又有(1)吹制,用一根镍铬合金吹管,挑一团玻璃在模具中边转边吹。主要用来成形玻璃泡、瓶、球(划眼镜片用)等。(2)拉制,在吹成小泡后,另一工人用顶盘粘住,二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒。(3)压制,挑一团玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一压。主要用来成形杯、盘等。(4)自由成形,挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品。

  B. 机械成形。因为人工成形劳动强度大,温度高,条件差,所以,除自由成形外,大部分已被机械成形所取代。机械成形除了压制、吹制、拉制外,还有(1)压延法,用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等。(2)浇铸法,生产光学玻璃。(3)离心浇铸法,用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅。这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中,由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上,旋转继续进行直到玻璃硬化为止。(4)烧结法,用于生产泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入发泡剂,在有盖的金属模具中加热,玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料。此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。浮法是让玻璃液流漂浮在熔融金属(锡)表面上形成平板玻璃的方法,其主要优点是玻璃质量高(平整、光洁),拉引速度快,产量大 。

  4. 退火,玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化,这种变化在玻璃中留下了热应力。这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。如果直接冷却,很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂(俗称玻璃的冷爆)。为了消除冷爆现象,玻璃制品在成形后必须进行退火。退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以消除或减少玻璃中热应力到允许值。

  此外,某些玻璃制品为了增加其强度,可进行刚化处理。包括:物理刚化(淬火),用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等;和化学刚化(离子交换),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。刚化的原理是在玻璃表面层产生压应力,以增加其强度。

  讲玻璃必定要提一下它的一个重要新发展——微晶玻璃。由于晶体的性能优于玻璃,而玻璃则具有易于制造的优势,于是人们自然会想到能否把两者结合起来实现优势互补呢?回答是肯定的,这种结合就是微晶玻璃。微晶玻璃是通过附加的热处理,使玻璃基体中长出大量均匀分布的微小晶体(微米级),而形成的一类新材料。或者说是一类用玻璃工艺制得的具有陶瓷性能的材料。它集中了玻璃和陶瓷的优点。如果说人类制造玻璃已有五千多年历史(最早是在古埃及),那末,微晶玻璃是20世纪50年代才出现的一类新型材料。

  在生产玻璃时,熔炉里的原料熔融后发生了比较复杂的物理、化学变化。以普通玻璃生产为例,主要反应过程是下列几个步骤:

  开始加热时,粉料在100~120℃的范围内开始脱水,在600℃时,石灰石和纯碱通过下列反应生成钙钠的复盐。

  玻璃态是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。玻璃态物质的结构特点是,它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列,但又不像无定形体那样无规则排列,人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序、远程无序”,就是说,从小范围来看,它有一定的晶型排列,从整体来看,却像无定形物质那样无晶形的排列。所以玻璃态物质没有一定熔点,而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。

  普通玻璃内由于存在着较大的内应力而易脆,机械强度不大。为了消除这种内应力,必须在生产玻璃时用偏光仪观察玻璃内应力变化情况。当温度达到某一下限时,内应力开始减小,再加热至温度上限,内应力全部消失。生产钢化玻璃时,温度必须略为超过上限,而后急剧冷却,就好像钢淬火一样,所以叫做钢化玻璃。钢化玻璃大大改变了内应力的紧张状态,因而减小了它的脆性。1955年,我国开始生产钢化玻璃。