彩色玻璃玻璃課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 課題介紹1</b></p><p>　　1.1彩色玻璃的介紹1</p><p>　　1.2彩色玻璃的應用2</p><p>　　1.3彩色玻璃的益處2</p><p><b>

2、;　　2.課題準備2</b></p><p>　　2.1原料的選擇3</p><p>　　2.2儀器的選擇3</p><p><b>　　2.3配料計算3</b></p><p><b>　　2.4生產(chǎn)工藝4</b></p><p>　　2.4.1原料的

3、處理5</p><p>　　2.4.2玻璃的熔制5</p><p>　　2.4.3玻璃的冷卻6</p><p><b>　　3. 課題實驗7</b></p><p>　　3.1 配料程序7</p><p><b>　　3.2熔制操作8</b></p>

4、<p><b>　　3.3退火8</b></p><p>　　3.4玻璃的加工9</p><p>　　3.5玻璃性能測定9</p><p>　　4. 課題擴展10</p><p>　　4.1影響玻璃的性質(zhì)的因素10</p><p>　　4.2玻璃的缺陷10</p&g

5、t;<p><b>　　1.課題介紹</b></p><p>　　1.1彩色玻璃的介紹</p><p>　　彩色玻璃是一種有色的透明玻璃。一般用于對采光有特殊要求的門窗上。主要在玻璃溶液中加少量著色劑，如：加氧化銅或氧化鉻可以制成綠色玻璃；加氧化鈷可以制成藍色玻璃；加氧化鋅或氟化鈣可以制成乳白色玻璃；加含鈾化合物可以制成黃綠色螢光玻璃；加膠態(tài)硒可以制成紅

6、玉色玻璃；加膠態(tài)金可以制成紅、紅紫或藍色玻璃等。 就可制成色彩各異的彩色玻璃。彩色玻璃主要應用于藝術(shù)物品。</p><p>　　1.2彩色玻璃的應用</p><p>　　現(xiàn)在我們經(jīng)常的在一些娛樂場所中，看到一些彩色玻璃?？梢哉f，在現(xiàn)在的生活中，彩色玻璃，也是發(fā)揮了自己的作用在里面，經(jīng)常的在一些建筑以及藝術(shù)物品上面，得到了最為廣泛的飲用。提到了現(xiàn)在這一彩色玻璃的用途，也是主要的有這樣的幾大用

7、途，引起眾多人們的關(guān)注。</p><p>　　用途一：用于藝術(shù)物品</p><p>　　很多人在看到了現(xiàn)在的藝術(shù)物品的時候，也是能夠看到，在這些藝術(shù)物品上面，也是有著這樣的彩色玻璃?？梢哉f，這樣的玻璃，也是會應用在這些藝術(shù)物品上面。</p><p><b>　　用途二：用于建筑</b></p><p>　　除了能夠在一些

8、藝術(shù)物品上面，看到這樣的彩色玻璃之外，也是可以在一些建筑上面。而且有了這樣的彩色玻璃之后，也是可以起到一定裝飾的作用以及效果。彩色玻璃的制作較為簡單，采用造價較低的材料制作的，但質(zhì)量很好，用在建筑行業(yè)中非常合適。</p><p>　　因此這樣的彩色玻璃，也是主要的擁有這樣的幾大用途。也正是因為有這樣的幾大用途，所以現(xiàn)在的人們，才會對于彩色玻璃十分的關(guān)注。通過這樣的彩色玻璃，眾多的人們也是能夠看到其中的裝飾作用。&

9、lt;/p><p>　　1.3彩色玻璃的益處</p><p>　　彩色玻璃是應用在我們生活中的各個領(lǐng)域中的，不管是在教堂，或者是在自己的家里，或者是在公司門口、大廳。都會看到它的存在，那么它的存在又給我們帶來了什么好處呢?</p><p>　　首先，因為彩色玻璃的出現(xiàn)，讓我們的生活發(fā)生了很多的變化。最簡單的就拿家里來說吧，在我們的家里因為有彩色玻璃在吊燈上的出現(xiàn)，使得燈

10、光變得微弱起來，整個房間都變得浪漫起來。這些都不是重點，重點是彩色玻璃可以有效的防止紫外線對人體的輻射。也能夠使得勞累的人得到有效的催眠作用。</p><p>　　其次，彩色玻璃在企業(yè)或者是公司的出現(xiàn)，讓很多的公司變得氣派起來，很多時候一個公司的形象和實力是一樣重要的。也許因為進到門口看到這么冠冕堂皇的地方，或者是看到如此的壯觀所以才會有了和這個公司合作的欲望或者是進入這家公司成為佼佼者都是有可能的。</p

11、><p>　　最后就是教堂了，在那個浪漫的地方，有了彩色玻璃的出現(xiàn)，只會使它變得更加的浪漫，肅穆起來，使得更多的人對教堂產(chǎn)生不一樣的感覺。</p><p><b>　　2.課題準備</b></p><p><b>　　2.1原料的選擇</b></p><p>　　由石英砂引入SiO2；</p>

12、;<p>　　氫氧化鋁引入A1203；</p><p><b>　　純堿引入Na20；</b></p><p>　　碳酸鈣引入CaO ；</p><p>　　十水硼砂引入B2O3；</p><p><b>　　氧化鋅引入ZnO；</b></p><p>　　氟硅

13、酸鈉可以引入F；</p><p>　　所用澄清劑和著色劑自選并確定百分含量，也可以占配合料的百分含量入。</p><p><b>　　2.2儀器的選擇</b></p><p>　　研磨儀器、高溫電阻爐、箱式電阻爐、瓷坩堝或石英坩堝若干個（坩堝大小一般為50～300mL）、坩堝鉗、坩堝套、爐鏟、加料勺、攪拌棒、 石棉板、成型模具等。</p&

14、gt;<p><b>　　2.3配料計算</b></p><p>　　根據(jù)玻璃試驗組成和所選原料的化學組成進行玻璃配方計算。在實驗室條件下制備玻璃，通常是先計算熔制100g玻璃所需的各種原料的干基用量。然后再按需要制備玻璃量的多少計算出于基配合料配料單。</p><p>　　在計算配方時，通常有預算法和聯(lián)立方程式法。但比較實用的是采用聯(lián)立方程式法和比例計

15、算相結(jié)合的方法。即在聯(lián)立方程式時，先以適當?shù)奈粗獢?shù)表示各種原料的用量，再按照各種原料所引人玻璃中的氧化物與玻璃組成中氧化物的含量關(guān)系，列出方程式，求解未知數(shù)。</p><p>　　在計算配方過程中，還應考慮原料的揮發(fā)損失、加料時的飛揚損失、進入玻璃中的耐火材料成分以及滿足工藝要求所需添加的澄清劑、氧化劑、還原劑等輔助原料等因素。在完成配方計算后，還應計算配合料的氣體率和玻璃產(chǎn)率。在實驗室條件下制備玻璃材料，<

16、;/p><p>　　根據(jù)所用坩堝大小一般每次熔制50～200g玻璃，將所計算的結(jié)果以表格形式列出。</p><p>　　藍色玻璃器皿組成(wt％)組成，制備100g玻璃計算各原料用量。</p><p>　　石英砂用量：100：99.744=X：72，X=72×100／99.74=72.19g</p><p>　　氫氧化鋁用量：100&#

17、215;0.5／(98×0.654)=0.78g</p><p>　　碳酸鈣用量；100×0.5／(98×0.560)=9.11lg</p><p>　　碳酸鉀用量；100×1.5／(98×0.681)=2.25g</p><p>　　十水硼砂用量：100×0.8／(97×0.365)=2.26g

18、</p><p>　　由2.26g硼砂引入Na2O量為：2.26×16.3％＝0.37g</p><p>　　純堿用量；100×(17.5-0.37)／(98×0．585)=29.88g</p><p>　　碳酸鋇用量；100×0.5／(98×0.777)=0.66g</p><p>　　氧化

19、鋅用量：100×l／99=1.01g</p><p>　　氟硅酸鈉用量：100×1.2／97=1.24g</p><p>　　合計：119．38g</p><p><b>　　澄清劑用量計算：</b></p><p>　　二氧化鈰以配合料的0.5％引入：119.38×0.5％／97％＝0.6

20、2g</p><p>　　硝酸鈉以配合料的3％～4％引入：119.38×4％／98％＝4.87g</p><p>　　著色劑用量計算(制藍色玻璃)：</p><p>　　氧化銅以配合料的1～2%加入，119.38×1.5%/98%=1.83g</p><p>　　表1 透明玻璃實際配料表如下</p><

21、;p><b>　　2.4生產(chǎn)工藝</b></p><p>　?、僭项A加工。將塊狀原料（石英砂、純堿、石灰石、長石等）粉碎，使潮濕原料干燥，將含鐵原料進行除鐵處理，以保證玻璃質(zhì)量。</p><p><b>　?、谂浜狭现苽?。</b></p><p>　?、廴壑啤２Ａ浜狭显诔馗G或坩堝窯內(nèi)進行高溫（1550~1600度

22、）加熱，使之形成均勻、無氣泡，并符合成型要求的液態(tài)玻璃。</p><p>　?、艹尚汀⒁簯B(tài)玻璃加工成所要求形狀的制品，如平板、各種器皿等。</p><p>　　⑤熱處理。通過退火、淬火等工藝，消除或產(chǎn)生玻璃內(nèi)部的應力、分相或晶化，以及改變玻璃的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。</p><p>　　2.4.1原料的處理</p><p>　　先稱量后混合?；旌蠙C可分

23、為轉(zhuǎn)動式、盤式和槳葉式。</p><p>　　影響配料混合均勻性的因素有原料物性、加料順序、加水方式、混合時間及是否加入碎玻璃等。</p><p>　　2.4.2玻璃的熔制</p><p>　　玻璃的熔制過程是將配合料繹過高溫加熱，配合料發(fā)生一系列物理的、化學的、物理化學的現(xiàn)象和反應，最后使之成為符合要求的玻璃。這一過程是一個非常復雜的過程，一般把玻璃的熔制過程分為

24、五個階段，即燒結(jié)體的形成、玻璃形成、澄清、均化和冷卻。</p><p>　?、贌Y(jié)體的形成 配合料各組分在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理變化和化學變化，當主要的固相反應結(jié)束時，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出，這時原來的配合料則變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。制備普通的硅酸鹽玻璃時，硅酸鹽形溫度在800～900℃基本結(jié)束。</p><p>　　②玻璃的形成 燒結(jié)物繼續(xù)加熱時即開始熔融

25、，易熔的低共熔混合物首先開始熔化，在熔化的同時發(fā)生硅酸鹽和剩余二氧化硅的互溶，到這一階段結(jié)束時，燒結(jié)物變成了透明體，此時不應有未起反應的配合料顆粒存在，但玻璃液中還有大量氣泡，而玻璃本身在化學組成和性質(zhì)上也不均勻，存在有很多條紋。在熔制普通玻璃時，玻璃的形成溫度在1200～1250℃完成。</p><p>　?、鄄ＡУ某吻?對玻璃繼續(xù)加熱，其黏度降低，并從中放出氣態(tài)混雜物，即進行去除可見氣泡的過程。熔制普通玻璃

26、時，澄清在1400～1500℃結(jié)束，這時玻璃液黏度η=10Pa·S。 </p><p>　?、懿ＡУ木?玻璃液長時間處于高溫下，其化學組成逐漸趨向均一，即由于擴散的作用，使玻璃中條紋、結(jié)石消除到允許限度變成均一體。熔制普通玻璃時，均化溫度可在低于澄清的溫度下完成。</p><p>　?、莶ＡУ睦鋮s 經(jīng)澄清均化后將玻璃液的溫度降低200～300'C，以便使玻璃具有成型

27、所必需的黏度。</p><p>　　圖1 實驗室玻璃的熔制溫度曲線</p><p>　　2.4.3玻璃的冷卻</p><p>　　將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近，進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應力松弛。該溫度稱為退火溫度。</p><p>　　最高退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中95%應力的溫度。</p>

28、;<p>　　最低退火溫度：能在3min之內(nèi)消除玻璃中5%應力的溫度。</p><p>　　退火溫度范圍：最高退火溫度和最低退火溫度之間的范圍。</p><p>　　一般玻璃的退火溫度為550℃±20℃。</p><p>　?、偻嘶穑簩⒉Ａ?nèi)部的熱應力消除或減少至允許值的熱處理過程。</p><p>　?、诖慊穑簩⒓訜?/p>

29、的玻璃在介質(zhì)中急冷，使玻璃表面產(chǎn)生有規(guī)律的、均勻分布的壓應力，從而提高玻璃的強度和熱穩(wěn)定性。（鋼化玻璃）</p><p>　　退火工藝分為四個階段：1. 加熱階段 2. 均熱階段 3.慢冷階段 4. 快冷階段</p><p><b>　　課題實驗</b></p><p><b>　　3.1 配料程序</b></

30、p><p>　　①當配方確定之后，按照配料單將所需用的各種原料按稱量的先后順序排列放置，此時還應認真核對各原料的名稱、外觀、粒度等，做到準確無誤。</p><p>　?、谛史Q量用天平，要求天平精確到0.1g，同時準備好稱量、配料時所用的器具，如研缽、篩子、盆、塑料布等。</p><p>　　③按照配料的先后次序，分別精確稱取各原料。稱量時稱一種原料就隨時在配料單上做一

31、個記號，以防重稱和漏稱。</p><p>　　對于塊狀原料或顆粒度大的原料應事先研磨過篩后再稱量。在實驗室配料時對于粉狀原料最好采取先稱量后再研磨過篩預混合。當各種原料稱量完后，應稱量一次總的質(zhì)量，若總的質(zhì)量無誤則說明稱量準確。</p><p>　?、軐⒎Q量好后的各原料進行混合。混合的方法是先預混后，再過40～60目篩2～3次。使配合料進一步達到均勻。在實驗室一般都采用人工配料混合，也有采

32、用V型混料機混合。把配合均勻的配合料最后裝入料盆備用。 </p><p><b>　　配合料質(zhì)量要求 </b></p><p>　　保證配合料的質(zhì)量，是加速玻璃熔制和提高玻璃質(zhì)量，防止缺陷的基本措施，對于配合料的主要要求如下：</p><p>　　①具有正確性和穩(wěn)定性</p><p><b>　?、诤侠淼念w

33、粒級配</b></p><p><b>　?、劬哂幸欢ǖ乃?lt;/b></p><p><b>　?、芫哂幸欢怏w率</b></p><p><b>　　⑤必須混合均勻</b></p><p>　?、抟欢ǖ呐浜狭系难趸€原態(tài)勢</p><p>

34、<b>　　配合料質(zhì)量檢驗</b></p><p>　　根據(jù)配合料的質(zhì)量要求，一般常規(guī)的檢驗項目有：配合料含水率的測定和配合料均勻度的測定。</p><p>　　從混合好的配合料中抽取約5g樣品，把樣品放到水分快速分析天平上稱量m1(精確到0．001g)。打開天平內(nèi)的紅外線光源，使樣品水分快速蒸發(fā)，觀察天平讀數(shù)，當讀數(shù)變化小于0.0002g／min時，記錄樣品質(zhì)量m2

35、。按下式計算含水率：</p><p>　　W=(m1-m2)／m1×100％ </p><p>　　式中 W——配合料含水率； </p><p>　　m1，m2——試樣干燥前、后的質(zhì)量，g</p><p>　　在無水分快速分析天平時，也可利用天平和電熱烘熱干燥箱來進行配合料水分測定。</p><p>&

36、lt;b>　　3.2熔制操作</b></p><p><b>　?、俸婵倦姞t</b></p><p>　　高溫爐內(nèi)的耐火材料和硅鉬棒(或硅碳棒)，在升溫過程中會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。如果升溫速度控制不當，晶型轉(zhuǎn)變不夠充分，耐火材料或硅鉬棒會因膨脹不均勻而斷裂，所以高溫電爐的升溫制度要根據(jù)晶相轉(zhuǎn)變溫度來制定。在電爐內(nèi)放入坩堝套及粗氧化鋁粉隨爐升溫。</p

37、><p><b>　?、陬A熱坩堝</b></p><p>　　坩堝先放入箱式電阻爐中預熱，加熱至900℃一定的時間后移人高溫電爐。</p><p><b>　　③加料</b></p><p>　　將高溫爐升到1300℃左右，向坩堝內(nèi)加入配合料的1／2左右。爐溫將有所下降。待回升至加料溫度保溫15min左

38、右，再根據(jù)熔化情況分次加料，直至加完為止。</p><p><b>　?、苋刍c澄清 </b></p><p>　　電爐在1300℃保溫15min后，以5～10℃／min的升溫速率升至澄清溫度，保溫2h。</p><p><b>　?、輸嚢枧c觀察</b></p><p>　　在高溫爐保溫期間，可用不

39、銹鋼棒或包有白金的棒攪拌玻璃1～2次，同時取樣觀察，若已無密集小氣泡僅僅有少量大氣泡時，玻璃熔制結(jié)束，否則需適當延長澄清時間或提高澄清溫度。</p><p><b>　　3.3退火</b></p><p>　　為了避免冷卻過快而造成玻璃炸裂，玻璃毛坯定型后應立即轉(zhuǎn)入退火用的箱式電阻爐中，在退火溫度下保溫30min左右，然后按照冷卻溫度制度降溫到一定溫度后切斷電源停止加

40、熱，讓其隨爐自然緩慢冷卻至100℃以下，出爐，在空氣中冷卻至室溫。</p><p>　　若玻璃試樣退火后經(jīng)應力檢驗不合格，須重新退火，以防加工時爆裂。重新退火時首先將樣品埋沒于裝滿石英砂的大坩堝中，再把坩堝置于馬弗爐內(nèi)，升溫至退火溫度保溫lh,然后停止加熱讓電爐緩慢降溫(必要時在上、下限退火溫度范圍內(nèi)每降溫10℃保溫一段時間)，直至100℃以下取出。</p><p><b>　　

41、3.4玻璃的加工</b></p><p>　　成型后的樣品毛坯除了極少數(shù)能符合測試要求外，大多數(shù)還需要再加工。玻璃試樣的加工分為冷加工和熱加工。根據(jù)制得的玻璃用途，確定測定項目及試樣尺寸，然后對其進行加工。</p><p><b>　　冷加工</b></p><p>　　玻璃試樣的冷加工通常是切割、研磨和拋光等。</p>

42、<p>　?、佼敳Ａг嚇颖纫蟮拇笤S多時，需用切割機將其切開。鋸片為鑲嵌金剛石的圓鋸片或碳化硅鋸片，其以高速旋轉(zhuǎn)進行切割，切割時應用水冷卻。以免因高速切割造成玻璃試樣局部溫度升高而炸裂。</p><p>　?、跐茶T成型或切割后的玻璃表面一般不平整，尺寸與測試要求也有誤差，因此往往需要進行研磨。磨料采用金剛砂，金剛砂的粒度分別為0.5mm、0.3mm、0.1mm。為了提高研磨效率和質(zhì)量，可先用粗粒磨料

43、，待試樣磨平或尺寸基本合格時換中等粒度的磨料，最后進行細磨。</p><p>　?、鄹鶕?jù)要求，有些試樣的表面需要進行拋光。拋光采用毛氈材質(zhì)的拋光盤，用紅粉 (Fe2O3)或氧化鈰粉作為拋光介質(zhì)。</p><p><b>　　熱加工</b></p><p>　　在制作玻璃試樣的過程中，有時需要通過熱加工來完成，例如淬冷法測玻璃熱穩(wěn)定性的試樣需燒成

44、圓頭，自重伸長法測軟化溫度的試樣要拉制成絲并燒圓頭等。熱加工的方法是用集中的高溫火焰(沖天噴燈)將玻璃樣品局部加熱，使玻璃表面在軟化時靠表面張力的作用變圓滑。若要拉成玻璃絲，可使玻璃條或棒加熱軟化，用手拉后制成一定直徑的玻璃絲。</p><p><b>　　3.5玻璃性能測定</b></p><p>　　玻璃試樣的主要性能能否達到要求，需對其進行測定。普通硅酸鹽玻璃一

45、般要測定密度、線膨脹系數(shù)、軟化溫度，熱穩(wěn)定性、析晶性能、透光率和透過光譜、應力及化學穩(wěn)定性等。測定時，根據(jù)自己所設計制得的玻璃品種和用途可選3～5項性能進行測定，但要求對其他性能的測定方法有一定了解。性能測定完后，根據(jù)測定過程，整理出測試報告，包括測試步驟、方法原理及所用儀器設備等。</p><p><b>　　課題擴展</b></p><p>　　4.1影響玻璃的性

46、質(zhì)的因素 </p><p>　　影響玻璃的性質(zhì)諸多，例如力學性質(zhì)（強度、硬度、彈性模量等）、電學性質(zhì)（電阻率、介電常數(shù)等）、磁學性質(zhì)（磁化率、透光率等）、光學性質(zhì)（折射率、反射率、透光度）、玻璃密度</p><p><b>　　4.2玻璃的缺陷</b></p><p>　　玻璃的缺陷指玻璃中的氣泡、線道、節(jié)瘤、結(jié)石及永久應力（未退火）等。 &l

47、t;/p><p>　?、贇埩魵馀荩翰Ａ壑七^程中鹽類分解產(chǎn)生氣泡，澄清不徹底而殘留的。</p><p>　?、诙螝馀荩憾酁閴m泡，澄清后次升穩(wěn)或未盡的化學反應。</p><p><b>　?、勰突鸩牧弦?lt;/b></p><p><b>　?、荑F器引起</b></p><p>