CN103395986B

CN103395986B - 一种高亮度含铬玻璃的制作工艺

Info

Publication number: CN103395986B
Application number: CN201310316970.8A
Authority: CN
Inventors: 白晓华; 李淑静; 曹钦存; 苏会利; 王勇
Original assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Current assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN103395986A

Abstract

本发明涉及一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，包括以下步骤：（1）取硅砂、白云石、石灰石、钠长石、碳酸锂、硝酸钠和硝酸铅混合后搅拌均匀，然后加入重铬酸钾，再次搅拌均匀，得到玻璃配合料；（2）熔制；（3）玻璃二次晶化；（4）冷却成型得到玻璃制品。本发明的制作含铬玻璃的工艺方法，通过选取合理的玻璃原料配方，在熔制过程中严格控制加热的速率，能使玻璃配合料能够充分熔融，并采用两次晶化的操作，制得的含铬玻璃亮度高，看起来更加熠熠生辉，解决含铬玻璃明亮度不足的问题。

Description

一种高亮度含铬玻璃的制作工艺

技术领域

本发明涉及玻璃生产技术领域，具体涉及一种高亮度含铬玻璃的制作工艺。

背景技术

玻璃是一种价格低廉的人造宝石，可以用于仿制天然珠宝玉石，如玉髓、石英、绿柱石(祖母绿和海蓝宝石)、翡翠、软玉和黄玉等等。宝石学上所指的用于仿宝石的玻璃是由氧化硅(石英的成分)和少量碱金属元素如钙、钠、钾或铅、硼、铝、钡的氧化物组成。作为宝石仿制品的玻璃主要有两种类型：冕牌玻璃和燧石玻璃。冕牌玻璃最常用成分是硅、苏打和石灰，和制作瓶子、光学玻璃等所用的材料相同; 燧石玻璃除了含有硅和苏打以外，以氧化铅代替了冕牌玻璃中的石灰，所以也叫铅玻璃。由于铅的存在使其折射率和色散都提高了，因此燧石玻璃制作的仿宝石往往很逼真。同时可以在熔融的玻璃原料中加入微量元素使玻璃呈现各种各样的颜色，如加入Mn得到紫色、加入Cr得到绿色、加入Cu得到红色等等。含铬玻璃可以用来制作仿翡翠工艺品，但一般的含铬玻璃明亮度不够高，使该类玻璃工艺品看起来不够灿烂夺目。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，该制作工艺能使含铬玻璃看起来更加明亮，更加熠熠生辉，解决含铬玻璃明亮度不足的问题。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：

（1）、制作玻璃配合料：按照含铬玻璃的组成，取硅砂、白云石、石灰石、钠长石、碳酸锂、硝酸钠和硝酸铅混合后搅拌均匀，然后加入重铬酸钾，再次搅拌均匀，得到玻璃配合料；

所述含铬玻璃各组分的重量百分比为：SiO₂ 70.5～71.8%、CaO 7.4～8.0%、MgO 4.0～4.6%、Fe₂O₃ 0.1～0.14%、Al₂O₃ 0.8～1.0%、Li₂O 4.6～5.0%、K₂O 0.07～0.08%、Na₂O 9.9～9.94%、PbO 0.43～0.47%以及Cr₂O₃ 0.10～0.35%；

（2）、熔制：将步骤（1）制得的玻璃配合料放入坩埚，并将坩埚置于电阻炉中，控制加热使温度经5个小时升至1580℃，并在此温度下保温2h，得到玻璃液；

（3）、晶化：将玻璃液迅速倒入已经预热至620℃的模具中，然后将模具置入620℃保温状态的电阻炉中，控制0.5h升温至680℃，在此温度下保温1.5h，使玻璃初步晶化，然后继续升温至740℃，并保温1.5h，使玻璃再次晶化；

（4）、冷却成型：玻璃再次晶化完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温，取出脱模即得到玻璃制品。

所述步骤（1）中所述含铬玻璃各组分的重量百分比为：SiO₂ 71.35%、CaO 7.83%、MgO 4.4%、Fe₂O₃ 0.12%、Al₂O₃ 0.9%、Li₂O 4.8%、K₂O 0.08%、Na₂O 9.92%、PbO 0.45%以及Cr₂O₃ 0.15%。

有益效果

本发明制作含铬玻璃的工艺方法，采用合理的玻璃原料配方，在该玻璃原料配方中，为了保证玻璃达到一定硬度，制定了较高含量的二氧化硅（SiO₂ 70.5～71.8%），并且加入了氧化锂和氧化铅，因为高温熔融状态下，锂离子（Li ⁺）半径较小，场强较大，容易晶华，使玻璃的亮度提高，但氧化锂引入量不可太多，以5.0%为宜，既提高了玻璃的亮度又不会破坏玻璃的宏观均匀性。若氧化锂用量超过12%，将引起玻璃的宏观不均匀，降低玻璃外观美感。加入氧化铅是因为铅离子是较好的表面活性物质，在熔样过程中容易迁移向玻璃的表面，降低玻璃的表面能并且增加玻璃的亮度。MgO有帮助锂离子（Li ⁺）晶化的作用。氧化钠（Na₂O）和氧化钙（CaO）均起到助熔的作用，降低熔化的温度，否则熔制温度过高，玻璃配合料难以熔化。氧化钾（K₂O）、氧化铝（Al₂O₃）、氧化铁（Fe₂O₃ ）均为矿石原料中自然引入。

其次，本发明的制备工艺中采用了两次晶化操作，首次晶华设置玻璃样品在0.5h内升温至680℃，该升温过程不能太快，且温度控制在680℃±5℃，在该温度下，玻璃结构的内部质点能够稍作移动达到较好的晶华效果。但在740℃±5℃再次晶华时，晶华时间不能超过1.5h，因为时间过长，打乱内部质点的有序排列，使玻璃的亮度指标再次降低。

采用本发明的制备工艺制得的含铬玻璃看起来更加明亮，更加熠熠生辉，解决含铬玻璃明亮度不足的问题。

具体实施方式

一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：

实施例1

一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：

（1）、制作玻璃配合料：取硅砂、白云石、石灰石、钠长石、碳酸锂、硝酸钠和硝酸铅混合后搅拌均匀，然后加入重铬酸钾，再次搅拌均匀，得到玻璃配合料。得到的玻璃配合料中各组分以氧化物表示重量百分比为：SiO₂ 71.35%、CaO 7.83%、MgO 4.4%、Fe₂O₃ 0.12%、Al₂O₃ 0.9%、Li₂O 4.8%、K₂O 0.08%、Na₂O 9.92%、PbO 0.45%以及Cr₂O₃ 0.15%。

（2）、熔制：称取制作好的玻璃配合料200克，放入规格为80mm ×120mm 的刚玉坩埚中，并将坩埚置于SGM3816C箱式电阻炉进行熔制试验。控制加热使温度经5个小时升至1580℃，并在此温度下保温2h，得到玻璃液；

（3）、晶化：取出盛有玻璃液的刚玉坩埚迅速倒入已经预热至620℃的模具中（模具尺寸100 mm×100 mm×5 mm）。将模具连同玻璃样品放回另一保温620℃的SGM3816C箱式电阻炉中，在0.5小时内升温至680℃，在此温度下保温1.5小时，使玻璃初步晶华；再次升温至740℃，在740℃下再次保温1.5小时，使玻璃再次晶华；

（4）、冷却成型：玻璃再次晶化完成后，关闭电阻炉电源，自然冷却至室温，取出脱模即得到100 mm×100 mm×5 mm玻璃制品。

实施例2

一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：

（1）、制作玻璃配合料：取硅砂、白云石、石灰石、钠长石、碳酸锂、硝酸钠和硝酸铅混合后搅拌均匀，然后加入重铬酸钾，再次搅拌均匀，得到玻璃配合料。得到的玻璃配合料中各组分以氧化物表示重量百分比为：SiO₂ 71.55%、CaO 7.5%、MgO 4.6%、Fe₂O₃ 0.12%、Al₂O₃ 0.9%、Li₂O 4.6%、K₂O 0.07%、Na₂O 9.94%、PbO 0.47%以及Cr₂O₃ 0.25%；

实施例3

一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，所述工艺包括以下步骤：

（1）、制作玻璃配合料：取硅砂、白云石、石灰石、钠长石、碳酸锂、硝酸钠和硝酸铅混合后搅拌均匀，然后加入重铬酸钾，再次搅拌均匀，得到玻璃配合料。得到的玻璃配合料中各组分以氧化物表示重量百分比为：SiO₂ 70.5%、CaO 7.96%、MgO 4.6%、Fe₂O₃ 0.1%、Al₂O₃ 1%、Li₂O 5%、K₂O 0.08%、Na₂O 9.94%、PbO 0.47%以及Cr₂O₃ 0.35%；

对比试验

对比试验1

采用实施例1的玻璃配合料，称取200克，放入规格为80mm ×120mm 的刚玉坩埚中熔制，用SGM3816C箱式电阻炉进行熔制，前5小时为升温过程，最高温度控制在1580℃，在此温度下保温2小时，使玻璃配合料充分熔融，2小时后熔制完毕。取出熔制好的玻璃液迅速倒入已经预热至620℃的模具中（尺寸100 mm×100 mm×5 mm）。将模具连同玻璃样品放回电阻炉中，然后关闭电源使玻璃样品自然冷却至室温，从模具中取出100 mm×100 mm×5 mm玻璃制品。

对比试验2

采用实施例2的玻璃配合料，称取200克，放入规格为80mm ×120mm 的刚玉坩埚中熔制，用SGM3816C箱式电阻炉进行熔制，前5小时为升温过程，最高温度控制在1580℃，在此温度下保温2小时，使玻璃配合料充分熔融，2小时后熔制完毕。取出熔制好的玻璃液迅速倒入已经预热至620℃的模具中（尺寸100 mm×100 mm×5 mm）。将模具连同玻璃样品放回电阻炉中，然后关闭电源使玻璃样品自然冷却至室温，从模具中取出100 mm×100 mm×5 mm玻璃制品。

对比分析

将实施例1的玻璃制品作为样品1#，实施例2的玻璃制品作为样品2#，对比试验1的玻璃制品作为样品3#，对比试验2的玻璃制品作为样品4#，抛光后对玻璃制品进行亮度及色度指标的测定，具体数据分析如下表所示：

上表中的L、a、b为色度图上的色度数据，L为亮度指标，a和b表示颜色方向：+a为红色方向，-a为绿色方向，+b为黄色方向，-b为蓝色方向。

1、从表中数据可以看到，1#、3#含Cr₂O₃量相同，均为0.15%，但1#的亮度指标L为92.031，而3#样的L值只有61.766，1#的亮度指标明显高于3#。2#、4#含Cr₂O₃量相同，均为0.25%，2#的亮度指标L为91.672，而4#样的亮度指标L值只有60.361，2#的亮度指标明显高于4#。由此可见，按实施例1的熔制方法制得的含铬玻璃可以大大提高玻璃亮度指标。

2、从表中数据可以看到，1#、3#含Cr₂O₃量相同，均为0.15%，但熔制温度曲线不同，a值分别为-11.918、-12.103，在误差范围内基本相同，说明绿色方向数值不随熔制方法的改变而发生变化。2#、4#样品的a值也是如此。

3、从表中数据可以看到，1#、3#含Cr₂O₃量相同，均为0.15%，但熔制温度曲线不同，b值分别为51.298、51.312，在误差范围内基本相同，说明黄色方向数值不随熔制方法的改变而发生变化。2#、4#样品的b值也是如此。

Claims

1.一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高亮度含铬玻璃的制作工艺，其特征在于：所述步骤（1）中所述含铬玻璃各组分的重量百分比为：SiO₂ 71.35%、CaO 7.83%、MgO 4.4%、Fe₂O₃ 0.12%、Al₂O₃ 0.9%、Li₂O 4.8%、K₂O 0.08%、Na₂O 9.92%、PbO 0.45%以及Cr₂O₃ 0.15%。