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。
3. 成形,是将熔制好的玻璃液转变成具有固定外形的固体制品。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,旋转继承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。
4. 退火。玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和外形变化,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。假如直接冷却,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。
玻璃原料比较复杂,但按其作用可分为主要原料与辅助原料。主要原料构成玻璃的主体并确定了玻璃的主要物理化学性质,辅助原料赋予玻璃特别性质和给制作工艺带来方便。
1、玻璃的主要原料
(1) 硅砂或硼砂:硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼,它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体,决定了玻璃的主要性质,相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。
(2) 苏打或芒硝:苏打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠,它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐,起了助熔作用,使玻璃易于成型。但如含量过多,将使玻璃热膨胀率增大,抗拉度下降。
(3) 石灰石、白云石、长石等:石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙,增强玻璃化学稳定性和机械强度,但含量过多使玻璃折晶和降低耐热性。
白云石作为引入氧化镁的原料,能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。
长石作为引入氧化铝的原料,它可以控制熔化温度,同时也可提高耐久性。长石还可提供氧化钾成分,提高玻璃的热膨胀性能。
(4) 碎玻璃:一般来说,制造玻璃时不是全部用新原料,而是掺入15%——30%的碎玻璃。
2、玻璃的辅助原料
(1) 脱色剂:原料中的杂质如铁的氧化物会给玻璃带来色泽,常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作脱色剂,它们在玻璃中呈现与原来颜色的补色,使玻璃变成无色。还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂,如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁,使玻璃由绿色变黄色。
(2) 着色剂:某些金属氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃着色。如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色,氧化锰能呈现紫色,氧化钴能呈现蓝色,氧化镍能呈现棕色,氧化铜和氧化铬能呈现绿色
(3) 澄清剂:澄清剂能降低玻璃熔液的粘度,使化学反应所产生的气泡,易于逸出而澄清。常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。
(4) 乳浊剂:乳浊剂能使玻璃变成乳白色半透明体。常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.1——1.0μm的颗粒,悬浮于玻璃中,使玻璃乳浊化。
拓展资料:
玻璃的原材料为水晶沙,化学成分为二氧化硅。水晶60%成份是「二氧化硅」(sio2),水晶的颜色是由于除了二氧化硅外,还含有各种不同微量的金属所造成的。
在天然环境里头,水晶多数会与矿物方解石、黄铁矿、辉铁矿、各种颜色的云母片、碧茜、花岗岩、金红石等「共生」,而形成了一些疑幻似真的景像,即所谓「异像水晶」,增加了收藏水晶的乐趣和价值。
水晶多数是在地底生长,生长的过程需要大量含有饱和的二氧化硅的地下水源,温度在550-600℃之间,并需要比大气压力大二倍至三倍的压力,经过了漫长的岁月,便变成了六角柱形的水晶。
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