玻璃表面裝飾

1、關(guān)于玻璃表面裝飾第一張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 玻璃表面裝飾的方法很多，包括玻璃表面膜著色、擴(kuò)散著色、表面堆釉、表面彩繪、表面金屬裝飾、表面噴砂和表面化學(xué)加工等。第二張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 玻璃表面膜著色 玻璃表面膜著色是指用涂膜技術(shù)在玻璃表面施以金屬或金屬氧化物薄膜，通過(guò)薄膜的折射率和玻璃的折射率不同產(chǎn)生光的干涉而著色，或者薄膜本身光的吸收而著色，或者通過(guò)薄膜既有吸收又有干涉而著色。 表面膜著色比起玻璃整體著色，色彩要豐富，它具有整體著色達(dá)不到的效果。其工藝簡(jiǎn)便，不受基礎(chǔ)玻璃成分和熔制氣氛的影響，可以節(jié)約大量著色劑。但表面膜易磨損而掉色，或因風(fēng)化作用

2、而褪色。第三張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、氣相沉積虹彩 白光由于干涉而產(chǎn)生色彩，隨光程差的不同。顏色也就不同，光程差的大小由取決于玻璃表面膜的厚度。干涉色隨光程差的增加有規(guī)律的變化。當(dāng)光程差從零增加到陽(yáng)光中黃色一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)（通常為575nm),依次出現(xiàn)黑、灰、白、橙、紫紅的一級(jí)干涉色。當(dāng)光程差增加到兩個(gè)黃光波長(zhǎng)時(shí)，依次出現(xiàn)鮮艷的藍(lán)、綠、黃、紅等干涉色,為二級(jí)干涉色。光程差再增加，又依次出現(xiàn)與二級(jí)干涉色中相同的各種顏色，但顏色淺一些。要得到鮮艷的虹彩，就希望產(chǎn)生二、三級(jí)干涉色。 最簡(jiǎn)易的氣相沉積施加虹彩法，是將加熱的玻璃制品放在馬弗爐中，馬弗爐的溫度在600以下，爐內(nèi)充滿金屬化合物

3、的蒸氣，此蒸氣沉積在玻璃表面，形成不同折射率、不同厚度的膜，從而呈現(xiàn)不同的色彩。膜的折射率和厚度與金屬化合物的成分，玻璃加熱溫度、沉積時(shí)間有關(guān)。第四張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 常用的金屬化合物有氯化錫、氯化鈦及銻、鉍、銅、鍶、鐵的鹽類。為了便于操作，可將這些金屬化合物溶于溶劑(如酒精)內(nèi)，取一定數(shù)量溶液，緩慢倒入耐火舟內(nèi)，溶液遇熱揮發(fā)，形成金屬化合物蒸氣，沉積成膜。 溫度愈高，金屬化合物揮發(fā)愈快，與玻璃作用速度也愈快，表面膜比較厚。在相同配方和相同溫度下，沉積時(shí)間愈長(zhǎng)，表面膜厚度增加。調(diào)節(jié)沉積時(shí)間比調(diào)節(jié)溫度更為方便，所以常用調(diào)節(jié)時(shí)間來(lái)控制膜厚。第五張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2

4、022年6月二、金屬樹脂鹽噴涂熱解 金屬樹脂鹽噴涂熱解法是在玻璃制品表面噴涂金屬樹脂鹽，干燥后加熱到500以上、玻璃軟化點(diǎn)以下，樹脂鹽分解在玻璃表面形成一層金屬化合物薄膜，由于光的干涉而形成彩虹。 金屬樹脂鹽的制法有干法和濕法兩種。干法是用金屬鹽類(通常用硝酸鹽)和樹脂(如松香)直接熔融制成。如鉻樹脂鹽為300g氯化鉻加到1000g松香中加熱而成;銅樹脂鹽為500g硫酸銅加到1000g松香中加熱制成。 濕法是將金屬鹽類加到樹脂皂中加熱而成。如樹脂酸鈾為500g硝酸鈾加到1000g樹脂皂中加熱形成。而樹脂皂是由50g樹脂(如松香)加入到150g氫氧化鈉溶液中，在蒸汽浴或砂浴中加熱制成粘稠狀液體，

5、冷卻后，再用水洗滌幾次制成的。第六張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、溶膠凝膠法浸涂 溶膠凝膠法除了用于制備增透膜、反光膜、分光膜和導(dǎo)電膜外，還可用來(lái)作裝飾膜，在玻璃表面上形成各種顏色薄膜。 涂膜液的主要成分為正硅酸乙酯、乙醇(或甲醇)、著色鹽類、水和少量添加劑。具體配比根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，如用硝酸鐵著色的配方中，正硅酸乙酯與乙醇體積比為3：1，水與正硅酸乙酯的摩爾比為5：1，用硝酸作催化劑，醋酸作分散劑。第七張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 用硝酸銅著色的涂膜液的組分為正硅酸乙酯、水、乙醇和硝酸銅，正硅酸乙酯與水的比例為1：1112，添加劑為葡萄糖、冰醋酸和正丁醇。冰醋酸可調(diào)

6、節(jié)溶液的流變性，延緩凝膠時(shí)間，正丁醇可改善涂膜液對(duì)玻璃的潤(rùn)濕性。配好的溶液要加熱到40，攪拌均勻。 玻璃必須經(jīng)過(guò)清潔處理，通常用重鉻酸鉀濃硫酸洗液清洗、去離子水沖洗、超聲波清洗，再用無(wú)水乙醇浸洗，最后進(jìn)行干燥。只有清洗干凈的玻璃，膜層結(jié)合才能牢固。第八張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 涂膜時(shí)將玻璃浸入涂膜液中，保持30-40s，然后用一定速度提升。提升速度和膜的厚度有關(guān)，提升速度太快，膜層太厚，加熱時(shí)易脫落，提升速度太慢，膜層的顏色太淺。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，得出提升速度以10-20cmmin比較合適。 當(dāng)玻璃平穩(wěn)地從涂膜液中提升出來(lái)后，即可進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為110150，時(shí)間約20-

7、30min，使玻璃表面形成的凝膠脫水，變成半滲透膜。然后再以7-10min升溫速度，加熱到480一595。在此溫度下，保溫30min，使半滲透膜致密，成為堅(jiān)硬的膜層。第九張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在500，銅以Cu2+離子存在，膜呈綠色隨溫度升高，玻璃中堿離子擴(kuò)散到表面和葡萄糖一起產(chǎn)生還原作用，使Cu2+還原為Cu+，膜變?yōu)闊o(wú)色。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到550以上，浮法坡璃中下表面(沾錫面)的Sn2+給出電子，使Cu+離子變?yōu)镃u原子破璃呈紅色。 用溶膠凝膠法制成的茶色膜，可見(jiàn)光的透過(guò)率為62.6、反射率為35.8；太陽(yáng)光的透過(guò)率為63.4、反射率28、吸收率8.6。在浮法玻璃發(fā)面上

8、制備的銅紅色膜，在630nm處的透過(guò)率為88600-800nm范圍的透過(guò)率高于80，在560nm附近有一吸收峰，與銅紅玻璃的吸收曲線很相近。第十張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 玻璃表面擴(kuò)散著色 玻璃表面擴(kuò)散著色是利用含著色離子的鹽類涂在玻璃表面擴(kuò)散而著色，或?qū)⒉ＡЫ诤x子的熔鹽中，加熱到一定溫度，使玻璃中的堿金屬離子與熔鹽中著色劑離子進(jìn)行互擴(kuò)散而直接著色，或經(jīng)過(guò)還原氣氛處理后，著色離子的價(jià)態(tài)發(fā)生變化或成為膠態(tài)原子而著色。 因二價(jià)或二價(jià)以上的離子擴(kuò)散速度很慢，需要很長(zhǎng)的交換時(shí)間和較高的交換溫度。交換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)率太低；交換溫度過(guò)高，超過(guò)玻璃軟化點(diǎn)，會(huì)使玻璃制品變形。所以

9、在實(shí)際生產(chǎn)中采用一價(jià)金屬著色劑離子與玻璃中的堿離子交換。著色離子的價(jià)態(tài)在交換后的氧化還原過(guò)程中有可能變化。熔鹽中的兩價(jià)離子也能和玻璃中的離子進(jìn)行交換。第十一張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、擴(kuò)散機(jī)理 以常用的Ag+離子擴(kuò)散著色為例，其過(guò)程為：(1)離子交換反應(yīng) 玻璃表面涂的銀鹽中的Ag+ ,或熔鹽中的Ag+ ，與玻璃表面的堿離子發(fā)生離于交換： Na+ 十 Ag+ Ag+ 十 Na+ (玻璃中) (熔鹽中) (玻璃中) (熔鹽中)在定溫度下，玻璃中的Na+與Ag+可以達(dá)到平衡狀態(tài)。第十二張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (2)著色離子向玻璃內(nèi)部擴(kuò)散 離子交換后，在玻璃表面層

10、的著色離子，由于繼續(xù)與玻璃中堿離子發(fā)生易位，而向玻璃內(nèi)部擴(kuò)散。擴(kuò)散動(dòng)力與表面層中著色離子濃度有關(guān)，擴(kuò)散速率與互擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)。溫度升高，擴(kuò)散速率增加。 著色離子擴(kuò)散的深度與著色離子鹽的種類、玻璃成分、擴(kuò)散溫度和時(shí)間有關(guān)。對(duì)銀鹽來(lái)講，AgCl中Ag+的擴(kuò)散深度大于AgBr，AgBr又大于AgI。結(jié)構(gòu)松弛、網(wǎng)絡(luò)空間比較大的玻璃，金屬離子擴(kuò)散比較深。在相同的擴(kuò)散時(shí)間下，濕度增加，擴(kuò)散深度增加。在同一溫度下，擴(kuò)散時(shí)間增加，擴(kuò)散深度也增加。第十三張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (3)金屬著色離子還原為原子 以銀為例擴(kuò)散到玻璃中的Ag+離子本是無(wú)色的，但是很容易被玻璃成分巾FeO和As2O3等還

11、原為銀原子： Ag2+O- +2FeO Fe2O3+2Ag 2Ag2+O- +As2O3As2O5 +4Ag 如玻璃成分中缺少As2O3 、FeO、Sb2O3等還原劑成分時(shí)，可在高溫下用氫氣還原，或用電子、陰極射線、x射線輻照玻璃，使Ag+獲得電子而還原。第十四張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (4)色基形成 金屬離于還原為金屬原子的同時(shí)還發(fā)生再結(jié)晶，再結(jié)晶原子互相聚集為膠態(tài)微粒而顯色。用X射線衍射可以測(cè)定金屬原子結(jié)晶聚集體的衍射峰。圖1為浮法玻璃用銅鹽擴(kuò)散著成紅色的X射線衍射曲線可明顯地看出Cu的衍射峰，有一主峰扣一副峰。圖2為垂直引上平板玻璃用銀鹽擴(kuò)散著成黃色的X射線衍射曲線。也

12、看出了Ag的衍射峰。 圖1 圖2第十五張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 銅的擴(kuò)散著色比較復(fù)雜，同組成的玻璃在CuCl2熔鹽中用不同的溫度進(jìn)行熱處理可以得到不同的顏色。如成分為SiO2 65.22%、Al2O3 17.41%、CaO 8.95%、Na2O 8.78%的玻璃，在580-600下于 CuCl2熔鹽中處理3h，呈現(xiàn)紅色；在550下CuCl2 中處理3-4h，就呈現(xiàn)綠色；在500下處理8h，出現(xiàn)茶色。如成分為SiO2 72.5%、Al2O3 1.4%、CaO 7.10%、MgO 4.1%、R2O（Na2O+K2O）15%的玻璃，在580-600的CuCl2中處理3h，呈現(xiàn)綠色；

13、而550的CuCl2熔鹽中處理3-4h，就呈現(xiàn)黃色。第十六張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 用XPS研究了用銅擴(kuò)散得到紅、綠、黃三種玻璃中Cu2p3/2能譜，如圖所示。從圖中可以看出，銅紅擴(kuò)散玻璃中Cu2p3/2的XPS譜形狀介于Cu和Cu+之間，這說(shuō)明銅擴(kuò)散著成紅色是由于銅原子與氧化亞銅的膠體著色。溫度高時(shí)，膠體銅的比例大，破璃為紅色；溫度低時(shí)，氧化亞銅的比例增加，玻璃呈茶色。在銅擴(kuò)散著成黃色的玻璃中，Cu2p3/2 XPS譜與CuO中Cu2p3/2譜形相似，這說(shuō)明擴(kuò)散后以Cu2O形式存在。由于硼硅酸鹽玻璃中的堿含量高，游離氧比較多，擴(kuò)散到玻璃中的銅離子與游離氧及其它硅氧陰離子團(tuán)集

14、聚，形成微小的氧化亞銅而呈黃色。在銅擴(kuò)散成綠色的破璃中，Cu2p3/2的XPS譜與CuO中的Cu2p3/2很相似，峰值位置也很相近，這說(shuō)明是CuO著成綠色。第十七張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月銅擴(kuò)散玻璃的XPS譜第十八張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、擴(kuò)散工藝 擴(kuò)散著色法主要有三種：蒸氣法、涂層法。 蒸氣法是很早就已使用的方法，Williams等將鈉鈣玻璃在CuCl2蒸氣中于425下保溫6h，表面Na+和Cu+交換，形成NaCl，而Cu+擴(kuò)散到玻璃表面中去。將表面的NaCl用水洗去，再將玻璃在460用氫氣還原，表面的Cu+被還原為Cu原子，玻璃幾分鐘就轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。如在C

15、uCl2蒸氣中于425下保溫24h，用同樣方法還原后，玻璃表面呈暗紅色，有輕微的金屬光澤。在550下將鈉鈣玻璃在CuCl2蒸氣中保溫6h產(chǎn)生藍(lán)色，在還原條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樯罴t色并有明顯金屬光澤。在550下如保溫時(shí)間延長(zhǎng)到24h，就形成深藍(lán)色，經(jīng)還原后產(chǎn)生很深的紅色，且具有很顯著的金屬光澤。第十九張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 涂層法是在擴(kuò)散著色劑的鹽類中加入添加劑調(diào)成糊狀，用毛筆在玻璃表面畫成花紋圖案，或噴涂或絲網(wǎng)印花。干燥后進(jìn)行熱處理擴(kuò)散著色然后再用水洗去表面未擴(kuò)散的鹽類，即為擴(kuò)散著色成品。 擴(kuò)散著色涂料由五種不同的原料組成：金屬鹽類、粘接劑、填充劑、還原劑與促進(jìn)劑。 金屬鹽類有硝酸鹽

16、、硫酸鹽、碳酸鹽與氯化物，如：Ag2CO3 、 AgNO3 、Ag2SO4 、Ag2O 、CuCl2 、CuSO4 等第二十張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 膠粘劑一般為糊狀物，易于調(diào)節(jié)成適當(dāng)稠度，使金屬鹽類能在玻璃表面附著。常用的膠粘劑有糊精、阿拉伯膠、松節(jié)油、印刷膠粘劑等。絲網(wǎng)印刷時(shí)則采用樟腦、火油和乳香加熱調(diào)制成膠粘劑 填充劑的作用是使金屬鹽類能夠均勻分布，一般采用紅粉(Fe203)、粘土、粘土熟料、二氧化鋯、滑石等。 還原劑有鋅粉、氯化亞錫、酒石酸等。在還原氣氛下加任何還原劑也可得到銅紅擴(kuò)散琉璃。 促進(jìn)劑有硫酸亞鐵FeSO2、紅粉等，在合適的氣氛下可不加促進(jìn)劑。第二十一張，PPT共二十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 擴(kuò)