各種玻璃特性詳細(xì)介紹教材

1、各種玻璃特性詳細(xì)介紹 玻璃的制造已有五千年的歷史，一般認(rèn)為最早的制造者是古代的埃及人。我 國在東周時代已能制造玻璃， 玻璃組成中都含有氧化鉛和氧化鋇， 與其他國家的 古代玻璃有明顯的區(qū)別。我國歷史上有把玻璃稱為琉璃、頗黎、假水晶料器、硝 子等名稱。 玻璃具有一系列非?？少F的特性：透明、堅硬、良好的化學(xué)穩(wěn)定性；可通過 化學(xué)組成的調(diào)整， 大幅度調(diào)節(jié)玻璃的物理和化學(xué)性能， 以適應(yīng)各種不同的使用要 求；可以用吹、壓、拉、鑄、槽沉、離心澆注等多種成形方法，制成各種形狀的 空心和實心制品； 可以通過焊接和粉末燒結(jié)等加工方制成形狀復(fù)雜、 尺寸嚴(yán)格的 器件。而且，制造玻璃的原料豐富， 價格低廉。 因此，作為結(jié)

2、構(gòu)材料和功能材料， 玻璃在建材、輕工、交通、醫(yī)藥、化工、電子、航天、原子能等領(lǐng)域獲得了極其 廣泛的應(yīng)用。 B270/K9 K9 玻璃是用 K9 料制成的玻璃制品，用于光學(xué)鍍膜等領(lǐng)域 K9 料屬于光學(xué)玻璃，由于它晶瑩剔透，所以衍生了很多以 K9 料為加工對象的 工廠，他們加工出來的產(chǎn)品，在市面上稱為水晶玻璃制品。 K9 的組成如下： SiO269.13B2O310.75BaO3.07Na2O10.40K2O6.29As2O3 0.36 它的光學(xué)常數(shù)為：折射率 1.51630色散 0.00806阿貝數(shù) 64.06。 無色光學(xué)玻璃 -B270 技術(shù)要求 牌號 厚度 (mm) tj (nm) 0 (n

3、m) T0 (%) K B270 1-5 31010 400 89.5 1.0 石英玻璃 石英玻璃以其優(yōu)良的理化性能， 被大量廣泛用于半導(dǎo)體技術(shù)， 新型電光源， 彩電 熒光粉生產(chǎn)，化工過程，超高電壓收塵、遠(yuǎn)紅外輻射加熱設(shè)備、航空航天技術(shù)、 某些武器及光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)、 原子能技術(shù)、 浮法玻璃及元堿玻璃窖的耐火材 料，特種玻璃用坩堝，儀器玻璃成型部料碗，紫外線殺菌燈，各種有色金屬的生 產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。石英玻璃 SiO2 含量大于 99.5，熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學(xué) 穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光， 熔制溫度高、 粘度大，成型較難。多用于半導(dǎo)體、 電光源、光導(dǎo)通信、激光等技術(shù)和光學(xué)儀器中。 石英玻璃

4、在整個波長有特別好的透光性， 在紅外區(qū)（特殊的紅外玻璃除外） ， 光譜透射范圍比普通玻璃大。在可見光區(qū)透過率達(dá) 93。在紫外光譜區(qū)，特別 是在短波， 紫外光譜區(qū)透過率比其他玻璃好的多。 石英玻璃他的光學(xué)性能在很大 程度上取決于它的化學(xué)性能。哪怕是 0.001的雜質(zhì)就明顯地影響產(chǎn)品質(zhì)量。過 度金屬雜質(zhì)會改變波長方向移動，羥基的存在會吸收 2.73 m 光帶。國產(chǎn)光學(xué)石 英玻璃有三個牌號： JGS1 紫外光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段 185-2000nm，用合成石 制造，Sicl4 為原料， JGS2紫外光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段 220-2500nm，用水晶做 原料，氣煉法生產(chǎn)； JGS3 紅外光學(xué)石英玻

5、璃，應(yīng)用波段 260-3500nm，采用水晶 或高純度石英砂為原料，真空加壓爐生產(chǎn)。國外還有一種全波段光學(xué)石英玻璃， 應(yīng)用波段 180-4000nm，采用等離子（無水無 H2 狀態(tài)下）化學(xué)相沉積法生產(chǎn)。用 特純 Sicl4 為原料。在石英玻璃中摻入少量 Tio2，可以把 220nm 下的紫外線濾掉， 稱無臭氧石英玻璃。因為 220nm 以下的紫外線能使空氣中的氧變成臭氧，在石 英玻璃中摻入少量鈦、銪等元素?？梢园?340nm 以下的短波過濾掉。用它制電 光源對人的皮膚有保健作用。 這種玻璃可以做到完全無氣泡。 具有優(yōu)良的透紫外 線性能，特別是在短波紫外區(qū)， 其透過性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過所有的其他玻璃。

6、在 185m 處的透過率可達(dá) 85。是 185-2500nm 波段的優(yōu)良光學(xué)材料。由于這種玻璃含 OH 基團(tuán)，所以紅外透過性能差，特別是在 2.7 附近有一很大的吸收峰。 石英玻璃的光學(xué)性能 （1）光譜特性 各種有色光學(xué)玻璃在規(guī)定的光譜區(qū)內(nèi)的透過和吸收性能稱為光譜特性。 它是 有色光學(xué)玻璃的（ 2）主要特性 石英玻璃是透紫外線， 可見光， 近紅外線性能最好的玻璃， 可以根據(jù)需要從 168nm-3500nm波段范圍任意選擇所須品種。 牌號名稱應(yīng)用光譜波段（毫微米） JGS1遠(yuǎn)紫外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段 185-2500nm JGS2紫外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段 220-2500nm JGS3紅

7、外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段 260-3500nm 遠(yuǎn)紫外光學(xué)石英玻璃 JGS1Reflectiveglass 在紫外和可見光譜范圍內(nèi)透明；在 185-2500nm 波段范圍內(nèi)無吸收帶；在 2600-2800nm波段范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收帶；非發(fā)光，光輻射穩(wěn)定。 紫外光學(xué)石英玻璃 JGS2 在紫外和可見光譜范圍內(nèi)透明；在 220-2500nm 波段范圍內(nèi)無吸收帶；在 2600-2800nm波段范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收帶； 非發(fā)光，光輻射穩(wěn)定。 紫外光學(xué)石英玻璃： 是用氫氧焰熔化高級水晶粉料而成的光學(xué)石英玻璃，它是 220-2500nm 波段范圍 內(nèi)良好的光學(xué)材料。其紅外透過性能同遠(yuǎn)紫外石英玻璃。 紅外光學(xué)石英玻璃

8、 JGS3 在可見和紅外光譜范圍內(nèi)透明；在 2600-2800nm 波段范圍內(nèi)無明顯吸收帶； 和普通硅酸鹽玻璃相比， 透明石英玻璃在整個波長頭優(yōu)良的透過性能。 在紅 外區(qū)光譜透過比普通玻璃大； 在可見區(qū)， 石英玻璃的透過率也是比較高的。 在紫 外光譜區(qū)特別是在短波紫外區(qū)， 光譜透過比其他玻璃好的多。 光譜透過率受三個 因素影響：反射，散射和吸收。石英玻璃的反射一般為 8，紫外區(qū)大一些，紅 外區(qū)小一些。所以石英玻璃的透過率一般不大于 92。石英玻璃的散射比較小， 一般可以忽略。 光譜吸收和石英玻璃的雜質(zhì)含量和生產(chǎn)工藝有密切的關(guān)系； 在低 于 200 鈉米波段的透過率的高低，代表金屬雜質(zhì)含量的多少

9、； 240 鈉米的吸收表 示缺氧結(jié)構(gòu)的多少；可見波段的吸收是由于過渡金屬離子的存在造成的， 2730 鈉米的吸收是羥基的吸收峰，可以用于計算羥基含量。 石英玻璃物理性能 表 1. 機(jī)械性能 標(biāo)準(zhǔn)值 密度 2.2g/cm3 抗壓強(qiáng)度 1100Mpa 抗彎強(qiáng)度 67Mpa 抗拉強(qiáng)度 48Mpa 泊松比 0.14 0.17 楊氏模量 72000Mpa 剛性模量 31000Mpa 莫氏硬度 5.5 6.5 表 2. 機(jī)械性能 標(biāo)準(zhǔn)值 變形點(diǎn) 1280 軟化點(diǎn) 1780 退火點(diǎn) 1250 比熱（20 350） 670J/kg. 熱導(dǎo)率(20 ) 1.4W/m. 折射率 1.4585 熱膨脹系數(shù) 5.5

10、10- 7cm/cm. 熱加工溫度 17502050 短期使用溫度 1300 長期使用溫度 1100 表 3. 電學(xué)性能 標(biāo)準(zhǔn)值 電阻率 7107.cm 絕緣強(qiáng)度 250400Kv/cm 介電常數(shù) 3.7 3.9 介電吸收系數(shù) 4104 介電損耗系數(shù) 1104 鋼化玻璃 鋼化玻璃它是玻璃經(jīng)過再加工處理而成一種預(yù)應(yīng)力玻璃， 具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和抗拉 度，不容易破碎。隨著玻璃的繼續(xù)冷卻，表層已經(jīng)硬化停止收縮，而內(nèi)層仍在降 溫收縮， 直至到達(dá)室溫。 這樣表層因受內(nèi)層的壓縮形成壓應(yīng)力， 內(nèi)層則形成張應(yīng) 力，并被永久的保留在鋼化玻璃中。 由于玻璃是抗壓強(qiáng)而抗拉弱的脆性材料， 當(dāng) 超過抗張強(qiáng)度時玻璃即行破碎，

11、 所以內(nèi)應(yīng)力的大小及其分布形式是影響玻璃強(qiáng)度 及炸裂的主要原因。 另一種情況是玻璃在可塑狀態(tài)下冷卻時，不論是加熱不均，還是冷卻不均， 只要在同一塊玻璃上有溫差， 就會有不同的收縮量。 在降至室溫時， 溫度越高的 地方降溫越多，收縮量越大，玻璃也就越短。相反溫度越低的地方降溫少，收縮 量也小， 玻璃也就長。 一塊玻璃如各處長短不一則勢必發(fā)生板面翹曲。 這樣我們 就不難理解玻璃為什么會變形以及怎樣防止變形。 鋼化玻璃強(qiáng)度高， 其抗壓強(qiáng)度 可達(dá) 125MPa以上，比普通玻璃大 45 倍；抗沖擊強(qiáng)度也很高，用鋼球法測定 時， 1kg的鋼球從 1m 高度落下，玻璃可保持完好。 浮法玻璃 浮法玻璃是用海沙

12、、石英砂巖粉、純堿、白云石等原料，按一定比例配制， 經(jīng)熔窯高溫熔融，玻璃液從池窯連續(xù)流至并浮在金屬液面上， 攤成厚度均勻平整、 經(jīng)火拋光的玻璃帶， 冷卻硬化后脫離金屬液， 再經(jīng)退火切割而成的透明五色平板 玻璃。玻璃表面特別平整光滑、厚度非常均勻，光學(xué)畸變很小的特點(diǎn)。浮法玻璃 按外觀質(zhì)量分為優(yōu)等品、一級品、合格品三類。按厚度分為 3、4、5、6、8、10、 12mm 七種。 普通平板玻璃外觀質(zhì)量等級是根據(jù)波筋、氣泡、劃傷、砂粒、疙瘩、線道等 缺陷多少而判定。 浮法玻璃外觀質(zhì)量等級是根據(jù)光學(xué)變形、 氣泡、夾雜物、劃傷、 線道、霧斑等缺陷多少來判的。 浮法玻璃 浮法生產(chǎn)的成型過程是在通入保護(hù)氣體（

13、N2及 H2）的錫槽中完成的。熔融 玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對密度大的錫液表面上， 在重力和表面張力的 作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整、硬化、冷卻后被引 上過渡輥臺。輥臺的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動，把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁， 就得到平板玻璃產(chǎn)品。 浮法與其他成型方法比較， 其優(yōu)點(diǎn)是： 適合于高效率制造 優(yōu)質(zhì)平板玻璃，如沒有波筋、厚度均勻、上下表面平整、互相平行；生產(chǎn)線的規(guī) 模不受成形方法的限制， 單位產(chǎn)品的能耗低； 成品利用率高； 易于科學(xué)化管理和 實現(xiàn)全現(xiàn)機(jī)械化、自動化，勞動生產(chǎn)率高；連續(xù)作業(yè)周期可長達(dá)幾年，有利于穩(wěn) 定地生產(chǎn)； 可為在線生產(chǎn)一些新品種提供適合條件

14、， 如電浮法反射玻璃、 退火時 噴涂膜玻璃、冷端表面處理等。 鍍膜玻璃 鍍膜玻璃是在玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、 合金或金屬化合物薄膜， 以改變玻 璃的光學(xué)性能，滿足某種特定要求。 超白玻璃 超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃， 也稱低鐵玻璃、 高透明玻璃。它是一種高品質(zhì)、 多功能的新型高檔玻璃品種， 透光率可達(dá) 91.5以上， 具有晶瑩剔透、 高檔典雅 的特性， 有玻璃家族 “水晶王子 ”之稱。超白玻璃同時具備優(yōu)質(zhì)浮法玻璃所具有的 一切可加工性能， 具有優(yōu)越的物理、 機(jī)械及光學(xué)性能， 可像其它優(yōu)質(zhì)浮法玻璃一 樣進(jìn)行各種深加工。 無與倫比的優(yōu)越質(zhì)量和產(chǎn)品性能使超白玻璃擁有廣闊的應(yīng)用 空間和光明的市場

15、前景。 有色光學(xué)玻璃國內(nèi)外牌號對照表 銷售熱線 系人 : 王先生 本廠 YAGUA G N五機(jī)部 蘇聯(lián)（原） Former USSR 德國 SCHOT 日本 THOYA 本廠 YAGU NG A五機(jī) A部 蘇聯(lián)（原） Former USSR 德國 SCHOTT 日本 HOYA ZJB220 UV-22 QB26 BG18 ZJB240 WG230 QB29 BG25 B-380 ZJB260 BB8 C12 LB1 LB1 3C1 VG9 ZJB280 BB1 C3 WG280 UV-28 LB2 LB2 3C2 VG11 ZJB300 BB2 C4 WG295 UV

16、-30 LB3 LB3 3C3 ZJB320 BB3 C5 WG320 UV-32 LB4 LB4 3C6 ZJB340 BB7 C10 WG345 UV-34 LB6 LB6 3C8 ZJB360 BB5 C7 WG360 UV-36 LB7 LB7 3C1 VG8 G-533 ZJB380 BB6 C8 GG375 L-38 LB8 LB8 3C4 JB400 JB2 C4 GG400 L-40 LB9 LB9 3C5 VG10 JB420 JB4 C11 GG420 L-42 LB10 LB10 3C6 G-550 JB450 JB5 C12 GG455 Y-44 LB11 LB11 3

17、C9 JB470 JB6 C16 GG475 Y-46 LB12 LB12 3C10 JB490 JB7 C17 GG495 Y-48 LB13 LB13 3C12 G-545 JB510 JB8 C18 GG515 Y-50 LB14 LB14 3C13 CB535 CB3 OC11 GG530 0-54 LB15 LB15 3C17 CB550 CB4 OC12 GG550 LB16 LB16 3C18 CB565 CB5 OC13 GG570 0-56 LB17 VG5 CB580 CB6 OC14 GG590 0-58 LB18 VG6 HB600 HB9 KC10 R-60 LB19

18、 HB610 HB10 KC11 RG610 JB1 JB1 C3 GG19 HB630 HB11 KC13 RG630 R-62 JB9 GG10 HB640 HB12 KC14 RG645 R-64 CB1 CB1 OC5 HB650 HB13 KC15 R-66 CB2 CB2 OC6 HB670 HB14 KC17 RG665 HB1 HB1 C5 HB685 HB15 KC18 R-68 HB3 HB3 C8 RG6 HB700 HB16 KC19 RG695 R-70 HB5 HB5 C13 HB720 RG715 R-72 HB6 C2 HWB76 0 IR-76 HWB1 HW

19、B1 KC1 RM-86 HWB78 0 RG780 HWB3 HWB3 KC2 RG7 RM-90 HWB80 0 IR-80 HWB4 HWB4 KC3 HWB83 0 RG830 IR-83 FB1 FB1 TC1 HWB85 0 IR-85 FB3 FB3 TC3 HWB90 0 GRB1 QB15 C3C14 KG2 HA-50 HWB93 0 GRB3 C3C16 KG3 HA-30 ZWB1 ZWB1 YC2 UG11 U-340 PNB58 6 HB2 C7 BG20 V-10 ZWB2 ZWB2 YC3 UG1 U-360 HOB4 5 HY1 ZWB3 ZWB3 YC1 U

20、G5 U-330 TB1 SL-1A ZB1 ZB1 C1 B-390 TB2 L-1B ZB2 ZB2 C6 BG3 SSB40 FG6 LB-40 ZB3 ZB3 C7 B-370 SSB14 5 BG34 LB-145 QB1 QB1 CC1 SSB16 5 FG3 LB-165 QB2 QB2 CC2 B-410 SSB20 0 LB-200 QB3 QB3 CC4 SJB20 FG18 LA-20 QB4 QB4 CC5 SJB80 FG16 LA-80 QB5 QB5 CC8 B-440 SJB10 0 LA-100 QB9 QB9 C3C3 SJB13 0 FG15 LA-120

21、 QB10 QB10 C3C5 SJB14 0 LA-140 QB11 QB11 C3C7 BG14 ZAB00 AB10 HC12 NG1 ND-0 QB12 QB12 C3C8 B-460 ZAB02 AB9 HC11 NG9 ND-03 QB13 QB13 C3C9 ZAB2 AB8 HC10 NG3 QB16 QB16 C3C15 ZAB5 AB3 HC3 QB17 QB17 C3C16 ZAB10 AB7 HC9 NG4 ND-13 QB18 QB18 C3C17 ZAB25 AB6 HC8 NG5 ND-25 QB19 QB19 C3C19 ZAB30 AB2 HC2 QB21 Q

22、B21 C3C21 BG38 ZAB50 AB5 HC7 NG11 ND-50 QB23 BG7 B-480 ZAB65 AB1 HC1 QB24 BG12 ZAB70 AB4 HC6 NG11 ND-70 相關(guān)知識： 光學(xué)玻璃物理特性 光學(xué)玻璃物理特性 1 :折射率（ ND） 玻璃的折射率是以鈉元素的特征譜線 D=589.3nm 測定的，以 ND 表示。 2: 比重（s） 用流體靜力學(xué)稱量法測定玻璃的比重。 3: 色度值（ x,y,Y） 依據(jù)國際照明委員會（CIE）1931 年和 1964 年規(guī)定的方法，測定出在 A 和 D65 標(biāo)準(zhǔn)光源照明下玻璃的色度值。 4 :熱特性 5: 當(dāng)玻璃溫度升

23、高 1其長度相對變化率。本目錄所列膨脹系數(shù) ，均為 20 30溫度范圍內(nèi)的平均值。 6: 轉(zhuǎn)變溫度（ Tg） 當(dāng)玻璃的膨賬量發(fā)生驟變時，所對應(yīng)的溫度即為試樣的轉(zhuǎn)變溫度。此溫度時玻璃 的粘度近于 10 13 帕.秒。 7: 軟化溫度（ Ts） 當(dāng)玻璃的物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化，其膨賬量也趨近于零時的溫度，即為玻璃的軟 化溫度，這時玻璃的粘度趨近于 10 11 帕.秒。 8:色溫變換能力（ V） 色溫玻璃由升色溫和降色溫兩類玻璃玻璃組成，其變換能力以密勒德 （Mired）值 來表示。升色溫玻璃呈藍(lán)色，牌號為 SSB，具有負(fù)密勒德值。降色溫玻璃呈琥 珀色，其密勒德為正值。 色溫玻璃的序號是依據(jù)密勒德值來

24、排列的。例如 SSB130 表示由 3200K 升至 5400K,其變換能力為負(fù) 130Mired 值的升色溫玻璃。 SJB130 表示由 5400K 降至 3200K ，其變換能力為正 130Mired 的降色溫玻璃。 石英玻璃的折射性和色散性 石英玻璃的折射率 NB=1.45845, 阿貝數(shù) =67618 ， 特點(diǎn)是折射率低，色散率高； 原料和制造方法對折射率和色散率影響不大，折射率和色散率表見下表 波長（微米） / 折射率 0.20 1.54727 0.25 1.50745 0.30 1.48594 0.34 1.47867 0.40 1.46968 0.48 1.46318 0.55

25、1.46013 0.59 1.45845 0.65 1.45640 0.70 1.45517 0.80 1.453371 0.90 1.451808 1.0 1.450473 1.30 1.446980 1.60 1.443492 2.00 1.438174 2.40 1.431730 2.80 1.423891 3.10 1.41694 3.50 1.40601 色散率 波長（微米） /（DN/D 波長） 0.3 -2.471*10-5 0.4 1.102*10-5 0.5 0.512*10-5 0.6 0.350*10-5 0.7 0.163*10-5 石英玻璃的膨脹系數(shù)極小，相當(dāng)于普通玻

26、璃的 1/12-1/20 ，透明和不透明石英玻 璃分別在 1200 ，1100作急冷急熱實驗；不同溫度下，石英玻璃的膨脹系數(shù) 見圖。在 0-1000 度范圍內(nèi)，石英玻璃的膨脹系數(shù)是 5.4*10-7/ ；摻鈦 8% 的石 英玻璃膨脹系數(shù)在 0-200 幾乎為零。 石英玻璃熱膨脹系數(shù)是： 5.5x10-7cm/cm. ,是銅的 1/34 ，是硼硅酸鹽的 1/7 ， 這一特性， 使其用于光學(xué)鏡頭， 高溫窗口以及要求對熱變化敏感達(dá)到最低的光學(xué) 應(yīng)用。石英玻璃具有良好的抗熱沖擊性能， 將 1 毫米厚的石英玻璃片加熱的 1200 度，迅速投入冷水中數(shù)次，也不會產(chǎn)生損壞。 石英玻璃的機(jī)械性能和其他玻璃相似， 其強(qiáng)度取決于玻璃中的微裂紋。 彈性模數(shù)， 抗拉強(qiáng)度 ,抗折強(qiáng)度隨溫度增加而增加， 1050-1200 度達(dá)到最大值。推薦用戶使 用的設(shè)計抗壓強(qiáng)度為 1.1 109Pa, 抗拉強(qiáng)度 4.8 107Pa. 石英玻璃的純度 石英玻璃的純度主要取決與原料， 用四氯化硅等高純原料生產(chǎn)的石英玻璃純度可 以達(dá)到 6 個九(99.9999% ),主要用于光纖的生產(chǎn)；用提純的優(yōu)質(zhì)天然石英生產(chǎn) 的石英玻璃純度可以達(dá)到 4 個九，用于半導(dǎo)體工業(yè)； 用優(yōu)質(zhì)天然石英生產(chǎn)的普通 石英玻璃純度在 3 個九左右，用于高強(qiáng)電光源的生產(chǎn)；純度在 2 個