無機非金屬材料學：第五章 玻璃的熱處理及加工

5.1玻璃的退火5.1.1玻璃中的應力在生產(chǎn)過程中,玻璃制品經(jīng)受激烈而又不均勻的溫度變化，會產(chǎn)生熱應力；溶制不良會造成玻璃中的不均勻區(qū)，導致熱學性質差異而產(chǎn)生應力。

這些都會降低制品的強度和熱穩(wěn)定性,故一般玻璃產(chǎn)品成型后,需經(jīng)過退火處理,使其應力限定在一定范圍內,以防在冷卻、存放、再加工及使用過程中自行破裂或太易破裂。第五章玻璃的熱處理及加工1玻璃工藝學一、玻璃應力的分類:1.以產(chǎn)生原因為標準：2.以作用范圍為標準：熱應力結構應力機械應力宏觀應力：由外力作用或熱作用產(chǎn)生；微觀應力：玻璃的微觀不均勻區(qū)域中存在的或分相引起的應力;超微觀應力：玻璃中相當于晶胞大小的體積范圍內存在的應力.2玻璃工藝學二、熱應力

當玻璃溫度低與應變點(=1013.6Pa.S)時處于彈性變形溫度范圍內(>1014Pa.S)即脆性狀態(tài)時，經(jīng)受不均勻的溫度變化時產(chǎn)生的熱應力。

特點：隨溫度梯度的產(chǎn)生而產(chǎn)生，隨溫度梯度的消失而消失。

在溫度低于應變點時,玻璃內結構集團已不能產(chǎn)生粘滯性流動,主要靠彈性松弛來消除應力。熱應力:玻璃中由于溫度差而產(chǎn)生的應力。按其存在的特點又可分成暫時應力和永久應力。1.暫時應力的產(chǎn)生過程:(一)暫時應力:3玻璃工藝學*此示意圖可以說明什么?溫度(Temperature)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0位置(Position)剖面實際溫度示意線暫時應力示意線應力(Strain)0Tt外界溫度(1)

玻璃處于某一個低于應變點的均勻溫度分布狀態(tài):說明：均勻溫度場下的玻璃平板中不存在溫度梯度，也不存在暫時應力。4玻璃工藝學(2)玻璃在一個低溫的環(huán)境中開始冷卻:*此示意圖可以說明什么?說明：玻璃平板表面降溫比內層快，收縮就比內層大，受內層阻礙而呈張應力同時內層受到反作用力而呈壓應力。0溫度(Temperature)應變點溫度(=1013.6Pa.S)冷卻起始溫度外界溫度應力(Strain)位置(Position)TsT0Tt剖面實際溫度示意線暫時應力示意線5玻璃工藝學(3)外層逐漸達到外界溫度的過程:剖面實際溫度示意線溫度(Temperature)應變點溫度(=1013.6Pa.S)冷卻起始溫度外界溫度應力(Strain)位置(Position)TsT0Tt0暫時應力示意線*此示意圖可以說明什么?

說明：表面收縮趨于停止的同時受到繼續(xù)收縮的內層所施的壓應力逐漸抵消原有的張應力。6玻璃工藝學*此示意圖可以說明什么?說明：溫度梯度在此時消失，應力同時完全抵消而呈無應力狀態(tài)。0溫度(Temperature)應變點溫度(=1013.6Pa.S)冷卻起始溫度外界溫度應力(Strain)位置(Position)TsT0Tt剖面實際溫度示意線暫時應力示意線(4)內層溫度逐漸達到外界溫度的過程:7玻璃工藝學2.小結:(1)在溫度低于應變點溫度時,溫度梯度的產(chǎn)生導致玻璃彈性松弛而形成暫時應力；（2）溫度急劇的變化產(chǎn)生的暫時應力若超過極限時會使制品破裂；（3）不能通過退火過程來消除暫時應力。8玻璃工藝學（二）永久應力：

玻璃在高于其應變點時,溫度梯度會引起玻璃結構變化,這種玻璃結構變化在低于應變點時產(chǎn)生并保持的熱應力。特點:溫度梯度消失之后,永久應力不消失1.永久應力的產(chǎn)生過程(1)處于某一高于應變點的均勻溫度場時*此示意圖說明了什么?溫度(Temperature)剖面實際溫度示意線0位置(Position)外界溫度Tt應力(Strain)永久應力示意線應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0說明：均勻溫度場下的玻璃平板中不存在溫度梯度，也不存在永久應力9玻璃工藝學(2)將玻璃放置于低溫環(huán)境中降溫,直至外層溫度到達應變點:*此示意圖說明了什么?

說明：高于應變點時，表面較快的收縮產(chǎn)生的作用力通過應力松弛消除，平板呈無應力狀態(tài)。0溫度(Temperature)應力(Strain)位置(Position)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0外界溫度Tt剖面實際溫度示意線永久應力示意線10玻璃工藝學0位置(Position)溫度(Temperature)應力(Strain)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0外界溫度Tt永久應力示意線剖面實際溫度示意線(3)制品繼續(xù)降溫,直至內層溫度達到應變點的過程:*此示意圖可以說明什么?

說明：溫度低于應變點的表面無應力松弛能力，同時降溫較里層快而呈張應力狀態(tài)，里層為張應力；溫度在應變點以上的內層則由于應力松弛作用而保持無應力狀態(tài)。11玻璃工藝學溫度(Temperature)應力(Strain)位置(Position)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0外界溫度Tt永久應力示意線剖面實際溫度示意線0（4）內層溫度從應變點開始下降：*此示意圖可以說明什么?

說明：內層在至應變點以下時受到降溫快、收縮快的外層所施壓力，同時外層受反作用力呈張應力狀態(tài)。12玻璃工藝學0溫度(Temperature)應力(Strain)位置(Position)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0外界溫度Tt永久應力示意線剖面實際溫度示意線(5)內外層繼續(xù)冷卻*此示意圖可以說明什么?說明：隨著內層逐漸降溫、收縮，原先的應力逐漸被抵消而減小。13玻璃工藝學(6)內外層繼續(xù)冷卻直至均達到環(huán)境溫度*此示意圖可以說明什么?

說明：到此時為止，內層形成較外層更致密的結構，即收縮較外層大，更趨于緊收，但受外層阻礙故呈張應力，外層則呈相反的壓應力狀態(tài)0溫度(Temperature)應力(Strain)位置(Position)應變點溫度(=1013.6Pa.S)Ts冷卻起始溫度T0外界溫度Tt永久應力示意線剖面實際溫度示意線14玻璃工藝學小結:(1)在高于應變點的溫度時,通過應力松弛的作用,溫度梯度產(chǎn)生結構梯度,并在低于應變點時保持下來,形成永久應力.(2)通過緩慢降溫,減小溫度梯度,從而減小永久應力是可能的,這也是退火作用的本質15玻璃工藝學三、結構應力和機械應力:

(一)結構應力:

玻璃中局部區(qū)域化學組成不均勻導致結構不均勻而產(chǎn)生不同的膨脹系數(shù)，因而產(chǎn)生的應力。如條紋、結石、節(jié)瘤等不均勻體都會產(chǎn)生結構應力。特點：結構應力是由于玻璃固有結構所造成的應力，無法通過退火消除。

（二）機械應力:

當玻璃制品受到外力作用的時候,玻璃中產(chǎn)生的應力。在低溫下外力撤去時，機械應力隨之消失。如果機械應力超過應力極限，會導致制品破裂。16玻璃工藝學思考題:

３．分析平板玻璃從應變點開始降溫至常溫過程中暫時應力和永久應力合成過程。２．分析暫時應力和永久應力產(chǎn)生原因之異同。１．玻璃在一般情況下,可能會同時受到幾種應力的作用。17玻璃工藝學5.1.2玻璃的退火一、退火原理

在經(jīng)過轉變溫度區(qū)域（Tf～Tg）時，玻璃由典型的液態(tài)轉變成脆性狀態(tài)。而在Tg點以下的相當?shù)臏囟确秶鷥炔ＡХ肿尤匀荒軌蜻M行遷移，可以消除玻璃中的熱應力和結構狀態(tài)的不均勻性*。同時因為粘度相當大，以致幾乎不發(fā)生其外形的改變。這段溫度區(qū)域成為玻璃的退火區(qū)域，相應粘度在1012～1016Pa.s

。即退火溫度區(qū)域與玻璃粘度有關。

*應力松弛：由于玻璃在應變點以上時具有粘彈性，它不能長時間承受各方向不平衡力的作用，玻璃內結構基團在力的作用下產(chǎn)生位移和變形，使溫度梯度所產(chǎn)生的內應力得以消失。

玻璃的退火過程：將玻璃放置在某一溫度下保持足夠時間后再以緩慢的速度冷卻，以便不再產(chǎn)生超過允許范圍的永久應力和暫時應力。實質就是減小或消除應力并防止新的應力產(chǎn)生。18玻璃工藝學（一）退火溫度范圍與退火溫度

上限退火溫度：三分鐘內消除95%應力的溫度，一般相當于退火點的溫度，也稱最高退火溫度，粘度為1012Pa.s。

下限退火溫度：三分鐘內消除5%應力的溫度，也稱最低退火溫度，粘度為1013.6Pa.s。在此溫度以下玻璃完全處于彈性狀態(tài)，該點溫度也可以稱為應變點。

精密退火：對光學玻璃或某些技術玻璃，不但要消除永久應力，而且還要消除由于冷卻過程中玻璃各層熱歷史不同以結構轉化的程度不同而產(chǎn)生光學上的不均勻性。

可以通過

1、η－T曲線上得到η＝1012Pa.s、1013.6Pa.s的溫度確定上限、下限退火溫度。

2、計算（P358）求出玻璃在η＝1012Pa.s時的溫度，即上限退火溫度。在退火溫度范圍內確定某一保溫均熱的溫度，稱之為退火溫度。19玻璃工藝學3、通過熱膨脹曲線確定Tg

的溫度值即作為最高退火溫度的大約數(shù)值。

4、通過差熱曲線確定上限或下限退火溫度：加熱過程的吸熱峰－－下限退火溫度，放熱峰－－上限退火度；降溫過程的放熱峰－－上限退火溫度，吸熱峰－－下限退火溫度Tg△L/L溫度然后選取低于上限退火溫度20～30℃的溫度點作為退火溫度。20玻璃工藝學退火溫度與組成：

能提高粘度（尤其低溫）的組分如CaO、SiO2、Al2O3等提高退火溫度；反之則降低退火溫度（如R2O、PbO、BaO等）。B2O3則因硼反常出現(xiàn)含量在15~20%隨氧化硼含量升高而升高、超過15~20%時隨含量升高而降低的情況。（二）退火工藝工藝過程玻璃的退火工藝過程包括四個階段：加熱、保溫、慢冷及快冷。

一次退火：玻璃制品成形后不冷卻直接退火的工藝過程。

二次退火：玻璃制品成形后先冷卻后加熱再退火的工藝過程。21玻璃工藝學加熱保溫慢冷快冷溫度時間上限退火溫度下限退火溫度退火溫度1、加熱階段

加熱時玻璃制品表面為壓應力，升溫速度可較快：a－空心或單面受熱的玻璃制品的總厚，cm

實心制品的半厚，cm22玻璃工藝學光學玻璃2、保溫階段

目的：消除加熱過程產(chǎn)生的溫度梯度，并消除制品中所固有的內應力。先確定保溫溫度，然后確定保溫時間。保溫時間

考慮表面微裂紋、缺陷、厚度均勻性及退火爐溫度分布均勻性，一般工業(yè)中采用23玻璃工藝學3、慢冷階段

為了使制品在冷卻后不再產(chǎn)生永久應力或僅產(chǎn)生微小的永久應力，冷卻速度要求較慢，常采用線性降溫。開始冷卻速度：下降10℃后繼續(xù)冷卻速度：H－每降低100c后下一個100c的降溫速度To－退火溫度T－每降低100c后的溫度慢冷階段結束時溫度必須小于或等于應變點溫度，否則在快冷階段重新產(chǎn)生永久應力而退火無效。24玻璃工藝學4、快冷階段為提高生產(chǎn)效率、降低燃耗，只要使該階段的暫時應力不超過極限強度，可適當加快降溫速度。厚度>5mm厚度<5mm總共退火時間為四個階段用時之和，約為1～1.5小時。（三）制定退火曲線使注意問題1、加熱階段：保證壓應力<壓應力極限。慢冷階段：降溫速度同樣須考慮玻璃的允許應力，結束時溫度要低于或等于應變點溫度?？炖潆A段：暫時應力不可超過抗張極限。25玻璃工藝學

5、容易分相的玻璃制品退火時，退火溫度不能過高，退火時間不能過長，次數(shù)要少。2、形狀復雜、厚度大的制品的加熱及冷卻速度要慢；

3、多種制品共用退火窯是，取退火溫度低的數(shù)值作為退火溫度，并延長保溫時間；同組成不同規(guī)格的制品一起退火時，由薄制品確定退火溫度，以免薄制品變形；由厚制品確定升溫、降溫的速度，以免厚制品破裂；

4、確定升降溫速度要考慮退火窯溫度不均勻性而適當取小值；26玻璃工藝學5.2玻璃的強化（一）、玻璃物理鋼化原理

物理鋼化：把玻璃加熱到軟化溫度以下、Tg點以上50~60oc后進行快速、均勻的冷卻而得。玻璃外部因迅速冷卻而固化，而內部冷卻比較慢，當內部繼續(xù)收縮時使玻璃表面產(chǎn)生壓應力，而內部為張應力。一．玻璃物理鋼化－淬火

物理鋼化法是目前國內外廣泛應用的一種方法．按淬冷介質的不同,又可分為風冷鋼化、液冷鋼化和冷卻板鋼化。根據(jù)生產(chǎn)過程中玻璃的支撐辦法又可分為垂直吊掛法（垂直法）、水平法、水平支持法（自重法）、氣墊法等。27玻璃工藝學（二）、淬火玻璃的特性1、抗彎強度大淬火玻璃＋－普通玻璃＋－因為淬火玻璃受載荷作用后上層的表面壓應力增大了，而由載荷造成的張應力被下層的表面壓應力部分抵消而比退火玻璃小，同時最大張應力不在表面而移向板中心。由于玻璃耐壓強度比抗張強度大得多（約10倍），所以鋼化玻璃在相同載荷下不易破裂，另外鋼化過程中玻璃表面裂紋受強烈壓縮，同樣也使鋼化玻璃抗彎強度更高。28玻璃工藝學２、熱穩(wěn)定性高：當鋼化玻璃驟冷時，表面產(chǎn)生的張應力與鋼化玻璃表面原先存在的壓應力相抵償，因而鋼化玻璃的熱穩(wěn)定性大大提高。29玻璃工藝學３、抗沖擊強度高4、安全性好、不能切割安全性：張應力造成的裂紋在玻璃內迅速擴散，同時受表面壓應力保護作用不易散落。強化玻璃被擊碎后形成圓形小顆粒，而不是尖銳的大塊碎片。

品種厚度抗彎強度耐沖擊耐熱溫差

(mm)

(Pa)

(鋼球高度m)

(℃)普通窗玻璃5

4.9×107

＜0.5

60鋼化窗玻璃5

4.9×108

＞2.5

250

30玻璃工藝學1．爐壁溫度的確定

玻璃對不同波長熱射線具有不同的吸收能力，為此選擇適宜的熱源溫度是必要的。下表列出了其間的關系。

平板玻璃的鋼化溫度一般都在630-750℃，因此，爐壁溫度選擇在750-850℃范圍內是合適的，它的熱輻射波長對玻璃是部分吸收，有利于玻璃內外層的均勻加熱。(四)熱鋼化工藝制度的確定

熱源溫度、波長及玻璃的吸收熱源溫度(℃)

900

600

500熱源波長(μn)

2.5

3.5

3.7波長(μm)＜2.7

2.7-4.5＞4.5玻璃吸收狀況透射部分吸收吸收31玻璃工藝學2．鋼化溫度的確定

常用以下兩種方法來確定玻璃的鋼化溫度。

(1)應用經(jīng)驗公式確定：

Tc=Tg+80

(2-5-1)

式中:Tc——鋼化溫度；Tg——玻璃的轉變溫度，以理論計算來確定。

(2)以玻璃粘度為107.5Pa·s時的溫度為鋼化溫度。

在上述兩種方法中以經(jīng)驗公式來確定玻璃鋼化溫度的方法最常用和最簡便。3．爐子溫度的確定

常用下式計算確定：

log(Tv

一Tc)=ct+log(Tv

一Tr)

(2-5-2)式中:Tv——爐子溫度；Tr——室溫；Tc——玻璃鋼化溫度；t——加熱時間；c——與玻璃組成、厚度有關的常數(shù)。32玻璃工藝學4．電爐的寬度

選擇爐膛寬度應考慮玻璃能否均勻加熱。其與玻璃和輻射元件之間的距離、玻璃和爐膛磚之間的距離密切相關。此外，為使玻璃均勻受熱，爐子上下前后可采用分區(qū)調節(jié)。5．風冷時間

玻璃的過度冷卻是使玻璃產(chǎn)生翹曲的原因之一。另外，為節(jié)約電能，應采用兩段冷卻法，即先急冷后緩冷，從圖2—5—14中可以看出，在急冷15s后，玻璃表面溫度已降到500℃以下，此時已不會再增加鋼化強度，所以可以緩冷。33玻璃工藝學

熱鋼化產(chǎn)生的應力是二維各向同性的平面應力，只是隨平板的厚度而變，習慣上把中心面上的張應力σM

稱“鋼化程度”，簡稱鋼化度，以此作為鋼化的量值。

影響玻璃鋼化度的因素有：淬火溫度、介質的傳熱速率、玻璃厚度、玻璃組成等。（五)影響熱鋼化的因素

玻璃開始急冷的溫度稱淬火溫度。玻璃的鋼化度決定于冷卻時的應力松弛程度，它隨淬火溫度的提高而增大，當達到某一值時，應力松弛程度不再增加，鋼化度趨于極值，如圖2—5—15所示。玻璃在急冷過程中，玻璃越厚，其內外溫差就越大，應力松弛層相應越厚，所以鋼化度就越大。厚玻璃比薄玻璃更易鋼化的原因也在此，如圖2—5—15所示。1．玻璃的淬火溫度及玻璃厚度34玻璃工藝學35玻璃工藝學

它表示淬火的冷卻速率。對于風鋼化，淬火的冷卻速率是由風壓、風溫、噴嘴與玻璃間距離以及在排氣過程中是否形成了熱氣墊等因素決定。鋼化度與綜合傳熱速率的關系如圖2—5—16所示。噴嘴與玻璃間距離對鋼化度的影響，如圖2—5—17所示。風溫對鋼化度有影響，例如，冬天的冷卻速率比夏天大；冷卻風受熱后的熱氣流不能很快排除，將形成熱氣墊，這會妨礙玻璃板的進一步冷卻，因而降低了鋼化度，為此常加長噴嘴的長度。

2．冷卻介質的對流傳熱速率36玻璃工藝學37玻璃工藝學

3．玻璃組成

凡是能增加玻璃熱膨脹系數(shù)的氧化物都能增加玻璃的鋼化度。如圖2—5一18表示不同組成玻璃的鋼化度。38玻璃工藝學（五）鋼化玻璃自爆的原因探討１．自爆及其分類

鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。

自爆按起因不同可分為兩種：

一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等；二是由玻璃中硫化鎳（NiS）雜質膨脹引起的自爆（鋼化玻璃自爆的主要因素）。前者一般目視可見，檢測相對容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無法目測檢驗，故不可控。39玻璃工藝學

２．

原料也是一個不可忽視的問題，浮法玻璃的成份有石英砂（硅砂）、純堿、芒硝、白云石、長石（鉀長石、鈉長石）、石灰石、助熔劑、澄清劑、著色劑、碎玻璃等，在硅砂、白云石、長石中發(fā)現(xiàn)了微量的鎳質成份。２．硫化鎳的來源１．浮法生產(chǎn)線的安裝過程中，熔窯內鎳化合物的潔凈度目前沒有受到更多浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)的關注，其中主要有熔窯內鋼結構焊接過后遺留下的焊頭、焊渣。理性的講，一個接縫在焊接時會產(chǎn)生上百個甚至上萬個小的鎳化合物也是很正常的，其實這也是直接影響整個窯爐產(chǎn)出浮法玻璃的含鎳量。表面看一片完好的鋼化玻璃也許就因為含有大于60μm的硫化鎳而縮短它的使用壽命。40玻璃工藝學

玻璃內部包含的硫化鎳雜質，以小水晶狀態(tài)存在，在一般情況下，不會造成玻璃破損，但是由于NiS是一種晶體，存在二種晶相:高溫相α-NiS和低溫相β-NiS，相變溫度為379oC.玻璃在鋼化爐內加熱時，因加熱溫度遠高于相變溫度，NiS全部轉變?yōu)棣料唷Ｈ欢陔S后的淬冷過程中，α-NiS來不及轉變?yōu)棣?NiS，從而被凍結在鋼化玻璃中。在室溫環(huán)境下，α-NiS是不穩(wěn)定的，有逐漸轉變?yōu)棣?NiS的趨勢。這種轉變伴隨著約2--4%的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力，從而導致自爆。41玻璃工藝學（六）．鋼化玻璃生產(chǎn)工藝改進：42玻璃工藝學5.2.2．玻璃的化學鋼化

在玻璃網(wǎng)絡結構中，高價陽離子的遷移能力小，一階的堿金屬離子的遷移率最大。化學鋼化就是基于玻璃表面離子的遷移(擴散)為機理的。其過程是把加熱的含堿玻璃浸于熔融鹽浴中處理，通過玻璃與熔鹽的離子交換改變玻璃表面的化學組成，使得玻璃表面形成壓應力層（一）分類按壓應力產(chǎn)生的原理可以分為以下幾種類型：43玻璃工藝學式中：σ——玻璃表面的壓應力；△V——由于離子交換產(chǎn)生的體積變化；V——玻璃的體積，E——彈性模量；μ——泊松比。

置換的離子不同，其理論的壓應力也不相同，如表2—5—6所示。１．低溫型離子交換法：

這種工藝是以熔鹽中半徑大的離子(K+)置換玻璃中半徑小的離子(Na＋)，使玻璃表面擠壓產(chǎn)生壓應力層，這種壓應力的大小取決于交換離子的體積效應，如下式：這種離子交換工藝是在退火溫度下進行的，故稱為低溫型處理工藝。44玻璃工藝學不同離子所產(chǎn)生的理論壓應力值玻璃中離子熔鹽中離子離子體積的變化理論壓應力

(m1/100g)

(kg/cm2)

Na+

K+

2.18

296

Li+

Na+

0.92

130

Li+

K+

3.10

410

Li+

Rb+

4.40

452

Li+

Cs+

6.65

81345玻璃工藝學

它是在轉變溫度以上，以熔鹽中半徑小的離子置換玻璃中半徑大的離子，在玻璃表面形成熱膨脹系數(shù)比主體玻璃為小的薄層，當冷卻時，因表面層與主體玻璃收縮不一致而在玻璃表面形成壓應力。這種壓應力的大小取決于兩者的熱膨脹系數(shù)。用下式表示：式中：σs——玻璃的表面壓應力；

α1

、α2——內外層的玻璃膨脹系數(shù)E——彈性模量；μ——泊松比；Δt——溫差。２．高溫型處理工藝46玻璃工藝學

上述兩種工藝都是在濃度梯度情況下進行離子交換的，促進離子交換的另一途徑是產(chǎn)生電場梯度，即使用電流以增大玻璃中離子遷移率。例如，對鈉鈣硅玻璃而言，無電場作用下的離子交換，在365℃經(jīng)60min后，滲透深度為6.5μm；若同樣為365℃，施加195V電壓，經(jīng)26min后，其滲透深度為33.6μm，時間縮短一半而深度大4倍以上。３．電輔助處理47玻璃工藝學

玻璃器皿在鋼化前要經(jīng)過預處理，首先要去除油污，灰塵等，然后放入處理液中進行Na+和H+離子的交換，這樣可以加深K+的浸入深度。預處理液配方為（質量比）：H2SO4=6.8~8.6%；

Na2SO4=2.4~5.6%；

MgSO4=0.5~1%。玻璃器皿通過預處理后用水洗滌干燥就可放入熔鹽槽中進行離子交換了。

（二）．玻璃的化學鋼化工藝過程48玻璃工藝學(2)熱處理時間與溫度的影響。圖2—5—20示出了它的關系。由圖可知，在離子交換過程中，它是屬于不穩(wěn)定擴散過程，時間與強度并不呈線性關系。（三）．影響化學鋼化強度的因素(1)化學組成的影響。研究表明，含Al2O3

的鋁硅酸鹽玻璃比普通的鈉硅酸鹽玻璃的鋼化強度大，其壓應力層也較厚。例如后者的最外表面的壓應力為700～1000nm／cm，應力層厚30～40μm，而前者相應為15000nm／cm和150μm。其原因有二。其一，若Al3+

以[A104]進入網(wǎng)絡，則Na+

的擴散速度增大，離子交換速度增大，離子交換量增多；其二，形成了熱膨脹系數(shù)極小的β－鋰輝石(β—Li2O·Al203·4SiO2)結晶，冷卻后的玻璃表面能產(chǎn)生很大的壓應力49玻璃工藝學50玻璃工藝學１．隨時間的延長，鉀離子的交換率是逐漸衰減的，且當達到一定時間，離子交換將達到平衡，交換時間選取10—12小時為宜。２．隨著交換溫度的升高，離子的置換率相應地升高，但只限于玻璃的應變點以下。離子交換溫度控制在４50～500℃比較合理。低于這一溫度范圍時，離子交換率偏低，交換效果不理想，這是因為溫度低使鉀離子和鈉離子沒有足夠的遷移能量；高于這一溫度范圍，玻璃接近應變點，制品容易變形，溶鹽揮發(fā)嚴重。３．隨著離子交換深度的增加，鉀離子的百分含量逐漸衰減，直到達到與玻璃中原鉀離子含量保持平衡為止。一般為50—100微米左右深度。51玻璃工藝學1．

強度高：可達一般玻璃強度的６～１６倍，是風鋼化玻璃的３～５倍。2．熱穩(wěn)定性為150℃。3．

玻璃表面平滑、不變形、無鋼化斑。不產(chǎn)生光學畸變。４．對厚玻璃的增強效果不甚明顯，特別適合2~4mm厚的玻璃

，各類異型玻璃。５．

玻璃破碎時非顆粒狀。６．化學鋼化后可切割、鍍膜、夾膠等再加工。（四）．化學鋼化產(chǎn)品特性：52玻璃工藝學物理鋼化法（風冷鋼化）與化學鋼化法（離子交換）的比較

物理鋼化法化學鋼化法壓應力值低（10-15公斤/平方毫米）高（30-80公斤/平方毫米）壓應力層厚度深（板厚的1/6左右）淺（一般是10-300微米）張應力值高（約為壓應力的1/2）低處理時間短（5-10分鐘）長（30分鐘-1周）處理后的變形稍有幾乎沒有玻璃形狀及厚度受限制不受限制53玻璃工藝學54玻璃工藝學55玻璃工藝學56玻璃工藝學5.3玻璃的加工

成形后的玻璃制品，除了極少（如瓶罐）能直接符合使用要求外，大多數(shù)還需加工，以得到符合使用要求的制品。

玻璃制品加工分類：冷加工熱加工表面處理57玻璃工藝學5.3.1玻璃制品的冷加工冷加工的定義：在常溫下，通過機械的方法，來改變玻璃制品的外形和表面狀態(tài)的過程冷加工的基本方法：研磨拋光切割噴砂、鉆孔和切削58玻璃工藝學5.3.1.1研磨和拋光研磨、拋光的目的：將不平整的玻璃表面或玻璃毛坯的尺寸和形狀進行加工，使其達到要求研磨、拋光的關系：59玻璃工藝學二、研磨、拋光材料1、研磨材料要求：磨料的硬度大于玻璃的硬度，莫氏硬度6～10分類：

天然磨料（石英砂、剛玉、金剛石、石榴石等）

人造磨料（電熔剛玉、碳化硅、碳化硼、金剛石等）60玻璃工藝學2、拋光材料要求：較高的拋光能力磨料的硬度小于玻璃的硬度，莫氏硬度1～5、6～7分類：紅粉（Fe2O3）、氧化鈰（CeO2）、氧化鋯（ZrO2）、氧化釷（ThO2）

還有長石粉61玻璃工藝學三、影響玻璃研磨過程的主要工藝因素1、磨料的性質和粒度：粒度大，磨除量大2、磨料懸浮液的濃度和給料量：3、磨盤轉速和壓力：與磨除量成正比4、磨盤的材料：鑄鐵研磨效率為１，有色金屬為0.6,塑料為0.25、玻璃的組成：質越硬越難研磨62玻璃工藝學四、影響玻璃拋光過程的主要工藝因素1、拋光材料的性質、濃度和給料量

稀土拋光粉與傳統(tǒng)拋光粉—紅粉相比，不污染環(huán)境，易于從沾著物上除去，而且拋光速度快、用量少、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點，一般稀土玻璃拋光粉主要用富鈰氧化物。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，效率是用氧化鐵拋光粉的30～60倍。氧化鈰之所以是極有效的拋光用化合物，是因為它能用化學分解和機械摩擦二種形式同時拋光玻璃。稀土鈰拋光粉由于價貴，主要用于照相機、攝影機鏡頭、電視顯像管、眼鏡片等的拋光。

濃度高效率高，但過量則降低．水在拋光過程中比在研磨過程中所起的物化作用更明顯，63玻璃工藝學2、拋光盤轉速和壓力與玻璃磨除量間存在正比關系，但太高，玻璃溫度高易破3、周圍空間溫度和玻璃溫度環(huán)境溫度易維持25

℃4、拋光懸浮液的性質

以紅粉為拋光介質時，懸浮液的ＰＨ值在３～８為宜，若加入硫酸鋅，硫酸鐵等鹽類可提高效率5、拋光盤的材料一般用毛氈64玻璃工藝學五新型拋光技術１．浴法拋光以紅粉或氧化鋁粉為拋光材料制成拋光液，將玻璃和拋光盤浸入拋光液中作業(yè)２．離子束拋光將惰性氣體通過高頻或放電變成離子，撞擊被加工玻璃表面．加工精度高，表面粗糙度達0.01μm，精確度達0.6nm３．等離子體輔助拋光拋光介質激勵為等離子體后須能與玻璃工件表面起反應生成易揮發(fā)的氣體，如

SiO2+CF4=SiF4+CO265玻璃工藝學5.3.1.2切割、噴砂、鉆孔和切削一、切割利用玻璃的脆性和殘余應力，在玻璃上劃痕時應力集中．刀具有金剛石，碳化硅，硬質合金（如鎢鈷合金）．切割時要加水或煤油等冷卻液以保護玻璃切口和刀具．二、鉆孔１．機械法－研磨鉆床２．沖擊法－電磁振蕩器控制鉆頭３．超聲波－超聲波發(fā)生器控制鉆頭66玻璃工藝學三、噴砂

用高速氣流將細砂（石英砂，金剛砂）打到制品表面造成透光不透視的毛面，用于商標的打印或裝飾67玻璃工藝學5.3.2玻璃制品的熱加工5.3.2.1玻璃制品的熱加工原理

玻璃制品的熱加工原理與玻璃制品的成形原理相似，主要是利用玻璃粘度隨溫度改變的特性以及表面張力、導熱系數(shù)來進行。5.3.2.2玻璃制品熱加工的主要方法一、燒口：用火焰加熱切割口部的制品使楞角邊圓滑二、火拋光、火切割或鉆孔：用高速的蘭火焰對制品局部加熱三、真空成形:用于制造精密內徑玻璃管，將玻管套在金屬棒芯上，一端熔封，從另一端抽真空，同時均勻而緩慢地加熱玻璃管使之貼附在棒芯上，冷卻后取出．精度2/1000068玻璃工藝學四、熱彎：將玻璃加熱到軟化溫度附近，用自重或機械加壓使玻璃變形，得到一定形狀的加工方法１．重力沉降法（槽沉）：熱塑玻璃在自重下彎曲而落在一定形狀的模具中２．模壓：熱塑玻璃在陰陽模中受壓而成型３．撓性彎曲法：用撓性輥彎成所需形狀燈工：以玻璃管、棒為基材，在專用的噴燈火焰上進行局部加熱后，利用其熱塑性和熱熔性用鐵鉗、夾具、碳棒等工具進行彎、吹、按、焊等加工成型的技術。玻璃燈工用的主要設備是帶調節(jié)閥的噴燈。將具有壓力的煤氣－空氣、煤氣－氧氣或氫氣－氧氣等混合氣體送入噴燈，噴射不同溫度的火焰。是玻璃溫度計、保溫瓶、燈泡、注射器、安瓿、管制瓶、電真空器件等生產(chǎn)中二次熱加工的成型手段。69玻璃工藝學五．其他加工方法１．激光切割、鉆空與刻花：激光能使物體局部產(chǎn)生10000

℃以上的高溫．２．高壓水射流切割與鉆空：水在750~1000MPa的壓力下噴出的水流速度可達500~1500m/s（聲速340m/s），水中可加入微粒磨料（150μm的石榴石或石英砂）３．等離子弧刻花：高溫等離子體是物質的第四存在狀態(tài)

等離子弧可產(chǎn)生10000℃以上高溫，使金屬絲形成金屬粒子焰流噴射到玻璃表面，形成金屬涂層，由于其膨脹系數(shù)與玻璃不同冷卻后從玻璃表面剝落形成花紋．金屬絲：鋁、銅、

４５號鋼70玻璃工藝學5.4玻璃制品的表面處理

從清潔玻璃表面起，直到制造各種涂層的玻璃，表面技術應用很廣，使用的材料和方法也是多種多樣的?？梢詺w結為三大類：

1、玻璃的光滑面和散光面的形成，是通過表面處理以控制玻璃表面的凹凸

2、改善玻璃表面薄層的組成，改善玻璃表面的性質，以得到新的性能。

3、在玻璃表面上用其他的物質形成薄層從而得到新的性質。71玻璃工藝學一．玻璃表面的清潔處理１．清潔度的檢驗液體接觸角法：將水或酒精到在玻璃表面，接觸角為零（完全潤濕），則表面清潔．呵痕法：向玻璃表面吹潮濕的空氣，然后將玻璃放置在黑色背景前，表面呈黑色均勻的氣膜，則玻璃潔凈．靜摩擦系數(shù)法：潔凈玻璃表面靜摩擦系數(shù)法高，接近１，有污染的低．半定量評價72玻璃工藝學２．表面清潔的方法溶劑清洗：酸、堿、洗滌劑水溶液；乙醇、丙酮、四氯化碳、

三氯乙烯、異丙酮等有機溶劑加熱處理：在100~400

℃溫度下可將表面有機污物和水分除去．若加熱到

450℃，同時超真空，可得原子級清潔表面．有機溶劑蒸氣處理：超聲波清洗：輝光放電處理：兩片玻璃夾在一起，兩端夾入錫箔并電，即沿玻璃表面放電．紫外線照射：可分解碳氫化合物離子濺射：將表面污層剝離干冰清洗：將干冰磨成細粉，噴射到物體表面，起到刮刀73玻璃工藝學二．玻璃的化學蝕刻、拋光和蒙砂

玻璃的化學蝕刻是用氫氟酸溶掉玻璃表面層的硅氧，根據(jù)殘留在表面鹽類溶解度的不同而得到有光澤的表面或無光澤的表面。

機理：氫氟酸與鈉－鈣硅酸鹽玻璃的反應如下：

Na2O·CaO·6SiO2+28HF=2NaF+CaF2+6SiF4+14H2O

由上式形成的SiF4還可繼續(xù)與氫氟酸反應:

SiF4+2HF=H2SiF6

氟硅酸與硅酸鹽水解產(chǎn)生的氫氧化物作用：

H2SiF6+2NaOH=Na2SiF6+2H2O反應物鹽類有兩大類：

氫氟酸鹽：氟化鈣、氟化鋇、氟化鉛不溶于水；鉀、鈉等堿金屬氟化物易溶水

氟硅酸鹽：鉀、鈉、鋇、鉛鹽不溶于水；其他鹽類易溶74玻璃工藝學

影響因素：

1、玻璃的化學組成：含氧化鉛多時形成細粒毛面；含氧化鋇時形成粗粒毛面；含氧化鋅、氧化鈣或氧化鋁時，形成中等粒狀面；含堿或堿土金屬氧化物少的玻璃不適于毛面蝕刻

2、蝕刻液的化學組成蝕刻液－－由ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ＋水蝕刻膏－－ＮＨ４Ｆ＋ＨＣl＋水＋淀粉若加入能溶解反應生成的鹽類的成分，如硫酸，則可得有光澤的表面75玻璃工藝學

三．玻璃的化學拋光玻璃的化學拋光的原理與玻璃的化學蝕刻原理一樣，是利用氫氟酸破壞玻璃原有的硅氧膜生成一層新的硅氧膜來使玻璃得到很高的光潔度與透光度。影響因素：

1、玻璃的化學組成：鉛質玻璃最易拋光，鈉鈣硅玻璃拋光速度慢，效果差2、氫氟酸與硫酸的比例：中鉛玻璃－ＨＦ(40%或70%)

7~10.５％，

H2SO4(92~96%)

58~60%鈉鈣玻璃－ＨＦ(6.11~7.4mol/l):H2SO4(10.75~11.22mol/l):水＝（1.62~2）：（2.76~3）：13、酸液的溫度：40~50℃

4、處理時間：每次6~15s，不超過10次方法：化學侵蝕（玻璃器皿用）

化學侵蝕＋機械研磨（平板玻璃用）76玻璃工藝學

１．化學蒙砂的機理

化學蒙砂玻璃與化學蝕刻、化學拋光的原理相似，都是利用酸對玻璃表面的化學腐蝕作用。在化學拋光過程中，酸與玻璃表面反應產(chǎn)生的某些不溶反應物經(jīng)過處理溶解后從玻璃表面沖洗掉?；瘜W拋光過程始終是整個表面均勻侵蝕的過程，從而獲得透明光滑的表面；化學蒙砂不清除化學反應的難溶物，難溶物粘附于玻璃表面，隨著反應時間的延續(xù)，反應物堆積成顆粒狀晶體牢固附著于表面，有反應物粘附的表面阻礙了酸蝕的進一步反應，即成為非均勻侵蝕，得到的是半透明的毛面，該毛面對入射光產(chǎn)生散射，呈半透明狀態(tài)而有朦朧的感覺，故稱為蒙砂。

四．玻璃的化學蒙砂77玻璃工藝學２．蒙砂所用化學侵蝕材料：

(1)蒙砂液－由氫氟酸及添加劑配制而成的液體。常用：HF4.6%H2SO44.6%NH3HF63.3%K2SO47.3%(NH4)2SO41.8%H2O18.4%

(2)蒙砂粉－由氟化物及其添加劑配制成的粉狀物，使用時加入硫酸或鹽酸

(3)蒙砂膏－由氟化物加酸調制成膏狀物或氫氟酸和添加劑調制而成的膏狀物。

３．玻璃表面蒙砂的方法：

(1)吹法將蒙砂液噴吹到玻璃表面

(2)浸入法將玻璃制品在蒙砂液中浸入一定時間

(3)涂布法將蒙砂膏涂布在玻璃制品表面78玻璃工藝學４．影響玻璃表面蒙砂的因素：玻璃成分：鈉－鈣硅酸鹽玻璃易于蒙砂，氧化鈣含量越多毛面顆粒越細；而硼酸鹽玻璃和乳白玻璃難與蒙砂

酸液溫度：20~25℃酸液成分：鹽類越多，形成的毛面顆粒越細

*鈉、鈣、鋇、鉛的氟硅酸鹽在水中的溶解度均很小，銨的氟硅酸鹽溶解度大。所以蒙砂工藝中根據(jù)需要，配置酸蝕液時有意識地加入含鋇、鈣的添加物，以便產(chǎn)生溶解度小的鹽類。*一些能增加酸液粘稠性的材料，如木屑粉及其他有機物可以減少氟硅酸鹽的溶解

度，減少氫氟酸液和玻璃的接觸，易于形成毛面。79玻璃工藝學五．玻璃的表面涂層玻璃表面上涂一層新的物質，以改變玻璃的光學性能，或滿足某種特定要求。稱為玻璃的涂層。

按涂層的性質分類：

有機涂層：硅有機化合物

無機涂層：金屬、金屬氧化物、陶瓷（玻璃）涂層

按表面涂層的方法分類：

物理法：真空蒸發(fā)鍍膜、陰極濺射法、真空電子槍蒸鍍法

化學法：化學還原法、氣相沉積法、溶膠－凝膠法80玻璃工藝學１．化學還原法：將鍍銀液和糖液灌入已洗滌的瓶坯夾層中，保持一定溫度并不停地旋轉及翻轉瓶坯，在瓶膽夾層鍍上一層銀膜，達到隔熱的效果，或將鍍銀液均勻地涂刷在玻璃表面，制得一層銀膜，形成反光面。多用于保溫瓶膽的鍍膜．（一）方法鍍銀液：用AgNO3、氨水、

NaOＨ配制成銀氨溶液Ag[(NH3)2]OH還原液：單糖（C6H12O6）溶液鍍銀液：還原液＝１：１２Ag[(NH3)2]OH＋C6H12O6

Ag＋C6H12O7＋4NH3＋H2O特點：銀層厚（１００～２００nm），欠均勻，有污染81玻璃工藝學２．化學氣相沉積法在浮法玻璃生產(chǎn)線上通入的涂層材料在灼熱的玻璃表面揮發(fā)成氣體，發(fā)生化學反應，均勻地沉積在玻璃表面形成薄膜。特點：可鍍金屬膜和氧化物膜，設備投入少、易調控，產(chǎn)品成本低、化學穩(wěn)定好，可進行熱加工，是目前最有發(fā)展前途的生產(chǎn)方法之一。粉末噴涂：將金屬的乙酰丙酮酸鹽溶于氨水或四甲基氯化物溶劑中干燥研細（500~600μm）分散于氣流中噴涂于600℃玻璃上形成金屬或金屬氧化物膜液相噴涂：四氯化錫、水、氮氣（為載體）分別通入恒溫可控管從噴嘴中噴涂于600℃玻璃上形成SnO2膜82玻璃工藝學３．溶膠—凝膠法可將許多金屬氧化物制成玻璃涂層，即可得到多種顏色的鍍膜玻璃．工藝簡單，穩(wěn)定性也好不足之處是產(chǎn)品光透射比太高。４．真空蒸發(fā)鍍膜法在真空條件下（＜136.8×10-6Pa)，將待蒸發(fā)的金屬加熱至蒸發(fā)溫度，使之揮發(fā)沉積到玻璃表面．鍍鉻、鋁膜的反光鏡多用此法生產(chǎn)．該法生產(chǎn)的玻璃的品種和質量與磁控濺射鍍膜玻璃相比均存在一定差距，已逐步被真空濺射法取代。83玻璃工藝學５．濺射鍍膜

在真空室中，利用幾十電子伏或更高動能的荷能粒子轟擊靶材表面，使其原子獲得足夠的能量而濺出進入氣相，然后在工件表面沉積的過程。具體的濺射工藝很多，如二極濺射、三極、四極濺射、磁控濺射、對向靶濺射、離子束濺射、射頻濺射、吸氣濺射、反應濺射等等。

與真空蒸鍍法相比，陰極濺射有如下特點：*可以鍍多層復雜膜系；*可鍍熔點高，蒸發(fā)困難的金屬膜（如鉑）；*陰極濺射時濺射下來的材料原子具有10～35ev的動能，比蒸鍍時原子動能（0.1～1.0ev）大得多，因此濺射鍍膜的附著力也比蒸鍍膜大，膜層的耐腐蝕和耐磨性能較好；*可以在較大面積上得到均一的薄膜；目前生產(chǎn)上使用最多。84玻璃工藝學原理：當接通高壓電源時，陰極發(fā)出的電子在電場的作用下會向陽極運動,速度在電場中不斷增加，和氣體原子相撞會發(fā)生輝光放電,引起氣體原子電離,從而產(chǎn)生大量的離子與低速電子。離子在電場作用下加速撞擊靶,就會發(fā)生濺射產(chǎn)生待鍍材料原子沉積于基體上

靶是一平板，由欲沉積的材料組成，一般將它與電源的負極相連。故此法又常稱為陰極濺射。真空室中需要充入氣體作為媒介，使輝光放電得以啟動和維持，最常用的氣體是氬，若其中摻入氧氣,氮氣,硫化氫,甲烷等,與靶材濺射原子或分子發(fā)生化學反應,則可生成氧化物,氮化物,硫化物,碳化物薄膜．濺射系統(tǒng)簡圖85玻璃工藝學６．離子鍍膜法：是一種新型的真空離子鍍膜技術，它把輝光放電和磁控濺射兩種技術有機地結合在一起，來獲得性能更為優(yōu)異的硬質膜和裝飾膜?？烧翦兘饘俨牧?、合金材料，也可進行反應離子鍍，如：TiN、TiC、（TiAl）N、ZrN、等超硬膜；Au、Ag、Cu高低溫耐蝕膜；不銹鋼、黃銅、鎳鉻、（TiAl）N等裝飾保護膜等?；驹恚涸谡婵帐抑欣幂x光放電所產(chǎn)生的能量將靶材（鈦等金屬或合金）直接蒸發(fā)（或濺射）離化生成金屬離子，并通過電場進行加速與反應氣體生成金屬化合物，最后沉積在工件表面．沉積速度可達1~50μm/min,而陰極濺射只有0.01~1μm/min．86玻璃工藝學表面涂層的種類：

1、表面金屬涂層；

2、表面導電膜；

3、表面憎水涂層；

4、表面著色涂層；

5、表面光學薄膜

玻璃基片必須新鮮,最好不超過一個月,新鮮的玻璃表面活性大,物理和化學吸附能力強,膜和玻璃結合的牢固.（二）鍍膜類玻璃87玻璃工藝學１．熱反射玻璃一般是在玻璃表面鍍一層或多層諸如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，使產(chǎn)品呈豐富的色彩，對于可見光有適當?shù)耐干渎?，對紅外線有較高的反射率，對紫外線有較高吸收率，因此，也稱為陽光控制玻璃．可見光透過率為２０～６０％太陽輻射熱全透過率為２０～６７％（遮陽系數(shù)Sc=0.2~0.67）可見光反射率為５～４５％（會造成光污染）主要用于建筑玻璃幕墻鍍膜玻璃中應用最多的是熱反射玻璃和低輻射玻璃。基本上采用真空磁控濺射法和化學氣相沉積法兩種生產(chǎn)方法。

88玻璃工藝學２．低輻射玻璃（Low-E）低輻射玻璃也是一種鍍膜玻璃,膜材一般為金、銀、銅、ZnO、TiO2等．大多采用三層膜系，第一層為氧化介質膜，第二層為低輻射膜，第三層為保護膜．與陽光控制鍍膜玻璃不同的是：

*它對可見光的反射率很低(10%,普通玻璃為7%)；

*透光度很好達70~90%；

*對紅外線特別是遠紅外線的反射率很高(80%).冬天室內的物體發(fā)射的紅外線(遠紅外線是由物體吸收太陽光、熱能后輻射出來的）碰到低輻射玻璃時,有80%左右反射回室內,保溫的作用是普通單層玻璃的３倍．在寒冷地區(qū).一般不用單片,因單片內側會結露,這層水膜會妨礙對紅外線的反射,一般做成中空玻璃使用．低輻射玻璃主要用于建筑和汽車、船舶等交通工具。89玻璃工藝學SnO2導電膜玻璃噴涂法制備－將玻璃加熱至700℃

，然后在其表面噴涂四氯化錫的鹽酸溶液。四氯化錫在高溫下水解:

SnCl4+H2O=SnO2+4HCl由于反應迅速，在玻璃表面生成的SnO2膜中有過剩的Sn原子，形成了晶格缺陷．為提高導電性能常摻入活化劑Sb2O3浸漬法－冰醋酸：無水酒精：氯化亞錫＝１：１：２，在１２０～１３０

℃煮沸，將加熱至軟化溫度的玻璃浸入幾秒鐘，可得透過率９２％的SnO2膜３．表面導電膜主要有三種：SnO2膜、In2O3膜、Au膜90玻璃工藝學In2O3導電膜（常摻雜SnO2）在鈉鈣或硅硼基玻璃基片上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO－indium

tin

Oxide

）膜，該膜層既可透光又反射紅光線同時也能導電．

ITO導電玻璃按電阻分為：高電阻玻璃（電阻在150~500歐姆）－－用于靜電防護、觸摸屏．普通電阻玻璃（電阻在60~150歐姆）－－用于TN類液晶顯示器和電磁屏蔽.低電阻玻璃（電阻小于60歐姆）－－用于高階平面顯示器中作為透明玻璃電極、太陽電池等

。

91玻璃工藝學

液晶顯示器用ITO導電玻璃:

在濺鍍ITO層之前，基片玻璃要進行拋光處理，以得到更均勻的顯示控制。然后先鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內液晶里擴散。

觀察窗用ITO導電玻璃:

采用磁控濺法在玻璃基片上鍍過渡層、In2O3－Sn層和TiO2層，可見光透過率≥75%，紅外線反射率≥80%，有機污染物降解率≥95%，具有通電防冰除霜功能．

92玻璃工藝學電磁屏蔽導電膜玻璃防信息泄漏、防止電磁波對人體的傷害、增加屏幕畫面的解像度等。主要分為以下三種：（1）絲網(wǎng)屏蔽玻璃在玻璃內夾入金屬絲網(wǎng)而制成的，它對低頻帶的電磁波有較好的屏蔽作用。金屬網(wǎng)的材料一般均采用銅、銀、不銹鋼等．（2）膜層屏蔽玻璃在優(yōu)質浮法玻璃表面鍍金、銀、銅、鈦、錫、鋁等金屬或金屬氧化物透明導電膜層。這種膜層具有很強的反射電磁波的功能，它對高頻帶的電磁波有較好的屏蔽作用?？梢杂糜陔娮佑嬎銠C、電臺保密和抗干擾的屏蔽材料。（3）絲網(wǎng)與膜層復合屏蔽玻璃

多層膜和金屬絲網(wǎng)的復合結構，透明導電膜一般采用氧化銦錫膜，膜層的電阻率是制約屏蔽效果的關鍵因素。絲網(wǎng)與膜層復合制成的電磁屏蔽在40MHz~lGHz的范圍的屏蔽效果可以達到40～70dB，最高可達到85dB.93玻璃工藝學

４．電致變色膜在復層玻璃表面鍍上透明導電膜電極，膜電極間涂上作為發(fā)色層的變價金屬氧化物，在電流作用下，金屬的價態(tài)會發(fā)生變化，其顏色隨價態(tài)不同而變化。從而導致玻璃的顏色變化。這種玻璃用于汽車或建筑物上，會發(fā)揮天然空調的功能，同時也會使汽車或建筑物增加美感。膜材：ＷＯ３

、ＭoＯ３

、ＮiＯ、聚苯胺德國皮爾金頓公司已研制出一種建筑用電致變色玻璃，玻璃表面鍍了一層氧化鎢，通過電壓控制，可使玻璃產(chǎn)生由完全透明到深藍色等各種顏色變化。室外陽光強時，玻璃顏色變深，陽光弱時，玻璃顏色隨之變透明94玻璃工藝學５．玻璃表面憎水膜用硅烷、聚硅烷、硅油、硅銅等對玻璃表面進行噴涂或浸漬，經(jīng)加熱處理后在玻璃表面形成一層硅氧膜使玻璃表面能降低，從而達到憎水憎油防污染的目的。如：硅有機漆：丙酮＝１：５配成溶液，將玻璃浸入1min，然后在150

℃下熱處理，即可得潤濕角為900的憎水膜憎水玻璃的化學穩(wěn)定性強，耐水性極高。憎水玻璃可以制作潛水艇的潛望鏡、汽車擋風玻璃、眼鏡片等。在玻璃上先鍍一層聚乙烯醇膜，再鍍一層硅有機化合物膜，可防霧95玻璃工藝學６．表面著色(擴散著色)surfacecolouration在高溫下用著色離子的金屬、熔鹽、鹽類糊膏涂覆在玻璃表面上，使著色離子與玻璃中的離子進行交換，擴散到玻璃表層中，使玻璃表面著色；有些金屬離子還需要還原為原子，原子集聚成膠體而著色：

Na+硅酸鹽玻璃+AgCl

Ag+硅酸鹽玻璃＋NaCl

Ag2O+2FeO=Fe2O3+2Ag

Ag＋比Cu＋易還原，Ag＋和Cu＋合用呈棕紅色．方法：

１．著色離子的鹽類加入填充劑(載體-ZrO2、粘土等)、粘結劑(糊精、阿拉伯膠、松節(jié)油等)配成糊狀物，涂于玻璃表面，再放在馬弗爐中進行熱處理。用于玻璃儀器刻度．２．應用電浮法可以連續(xù)生產(chǎn)表面著色玻璃，在錫槽的高溫玻璃上面，設置一熔融金屬槽，加一直流電壓，環(huán)境保持還原氣氛，上面的金屬離子就擴散到玻璃中，進行離子交換而著色．96玻璃工藝學5.表面光學膜增透膜和增反膜如果在一個表面上鍍一層厚度相同的薄膜，并假設用垂直入射的平行光，此時透射光或反射光干涉的光程差分別為（加強）或（減弱）

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