玻璃工藝培訓第2章

第二章玻璃性能定義：指玻璃對外界因素的作用所作出的反應。

外因玻璃性質熱熱穩(wěn)定性、熱膨脹系數、導熱系數電電導率、介電損耗光折射率、反射、光吸收機械力機械強度、彈性模量、硬度化學介質化學穩(wěn)定性

2.1玻璃的粘度粘度是用來衡量粘滯流動的，它表示了液體的內摩擦力。這種內摩擦力是液體結構的外在表現。1、定義：

粘度指面積為S的兩平行液層以一定的速度梯度（dv/dx）移動時需克服的內摩擦阻力f。

f=S(dv/dx)

——粘度或粘度系數單位：

國際單位：帕斯卡秒（PaS）常用單位：泊（P）

1PaS=10P2、粘度和溫度的關系玻璃的-T曲線

用d/dT

表示料性

d/dT

大即料性短（B）曲線較陡

d/dT

小即料性長（A）曲線較平緩料性短的玻璃可有較高的成型機速。LgTAB3、粘度特征點（PaS）對應溫度10熔化溫度（玻璃可以一般速度熔化）102~103

自動供料溫度103~106.6

操作范圍3×106~1.5×107軟化溫度（成型下限）108~1010膨脹軟化點Tf1012退火上限1012.4轉變點Tg1013.5應變點（退火下限）4、粘度的工藝意義

(1).熔化石英砂的熔化包括表面溶解和擴散，粘度小利于擴散。

(2).澄清氣泡上升速度與粘度成反比。

(3).均化實際是質點的擴散，粘度小有利。

(4).成形料性短的玻璃可較快成形。

(5).退火在

=1011.5~1013帕秒內通過粘滯流動消除應力，溫度較低（>1013帕秒）時有部分應力通過彈性松弛消除。2.2玻璃的表面張力1.定義：作用在單位長度液體表面使之收縮的力。或玻璃與另一相接觸的相界面上，在恒溫、恒容下增加一個單位表面所作的功。單位：N/m或

J/m2

產生原因表面質點受力不均衡。體現了質點間吸引力或鍵力的強弱。1000C以上玻璃熔體=220~

380×10-3

N/m20C水=78×10-3

N/m(1).澄清Vr2大，氣泡長大難，澄清難。(2).均化大時，力求成球，均化難。(3).成形拉邊器球棒管絲(4).熱加工燒口火拋光(5).不利影響

尖銳棱角變圓、清晰度變差2.表面張力的工藝意義2.3玻璃的力學性能玻璃的力學性能主要包括：玻璃的機械強度、玻璃的彈性、玻璃的硬度和脆性以及玻璃的密度等。1.機械強度指玻璃抵抗外來負荷作用的能力。機械強度可用耐壓、抗折、抗張、抗沖擊強度等指標表示。

特點：耐壓強度高、硬度高（優(yōu)點）抗折、抗張強度不高、脆性較大（缺點）玻璃的實際強度、理論強度塊狀玻璃的實際強度比理論強度低得多，與理論強度相差2~3個數量級。塊狀玻璃實際強度這樣低的原因，是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋（尤其是表面微裂紋）和內部不均勻區(qū)及缺陷的存在造成應力集中所引起的（由于玻璃受到應力作用時不會產生流動，表面上的微裂紋便急劇擴展，并且應力集中，以致破裂）。其中表面微裂紋對玻璃強度的影響尤為重要。裂紋源鏡面區(qū)霧狀區(qū)頸毛區(qū)玻璃的斷裂過程a.初生裂紋的緩慢擴展（形成鏡面區(qū)）b.次生裂紋的形成。最初傳播速度較慢，然后急劇增大。（霧狀區(qū)）（頸毛區(qū)）玻璃增強①物理鋼化（淬火）使玻璃表面產生均勻分布的壓應力層。②化學鋼化r大離子取代r小離子③貼層玻璃在玻璃表面貼一層α低的物質（陶瓷釉）④火拋光使玻璃表面?zhèn)邸⒘鸭y彌合。⑤覆蓋硅有機化合物放入氯硅烷（SiCl4）溶液中，通過水解在玻璃表面形成SiO2膜。使微裂紋彌合，形成壓應力層。2.玻璃的彈性、硬度和脆性玻璃的彈性是指玻璃在外力作用下發(fā)生變形，當外力去除后能恢復原來形狀的性質。指標：彈性模量、剪切模量、泊松比、體積壓縮模量。玻璃的硬度是指玻璃抵抗其它物體侵入其內部的能力。指標：顯微硬度、莫氏硬度（5~7）、研磨硬度、刻劃硬度玻璃的脆性是指當負荷超過玻璃的極限強度時立即破裂的現象。指標：沖擊強度3.玻璃的密度物質單位體積的質量d=m/V生產上用于日常控制玻璃成分。在玻璃生產中，經常會發(fā)生一些如配料稱量不準確、料方計算錯誤、原料成分改變、配合料輸送過程中的分層及意外因素、溫度制度波動等引起的玻璃質量波動，這些都能通過玻璃密度的變化反映出來。

在實際生產中，常通過測定玻璃密度和熱膨脹系數的方法來監(jiān)視生產工藝過程運轉是否正常，從分析波動原因來指導日常的穩(wěn)定生產。但必須指出，取樣時必須定點、定時、定條件，否則會影響測定的正確性，從而失去可比性。

2.3玻璃的熱學性質玻璃的熱學性質包括熱膨脹系數、導熱性、比熱容、熱穩(wěn)定性以及熱后效應等，其中以熱膨脹系數較為重要，對玻璃制品的使用和生產都有著密切關系。1.玻璃熱膨脹系數物體受熱后都要膨脹，其膨脹多少是由它們的線膨脹系數和體膨脹系數來表示的。線膨脹系數是當物體升高1℃時在其原長度上所增加的長度。

玻璃的熱膨脹系數范圍：5.810-7~15010-7/C一般鈉鈣硅玻璃為：80~10010-7/C技術玻璃按其膨脹系數大小分成硬質玻璃和軟質玻璃兩大類：

硬質玻璃<60×10-7/℃

軟質玻璃>

60×10-7/℃玻璃的熱膨脹對玻璃的成形、退火、鋼化、封接（玻璃與玻璃的封接、玻璃與金屬的封接以及玻璃與陶瓷的封接）以及玻璃的熱穩(wěn)定性等性質都有著重要的意義。2.玻璃的比熱、導熱系數

玻璃的比熱是指某溫度下單位質量的物質升高1C所需的熱量。

玻璃導熱系數是指溫度梯度為1時，在單位時間內通過試樣單位截面積的熱量。3.玻璃熱穩(wěn)定性

玻璃的熱穩(wěn)定性是指玻璃受劇烈溫度變化而不破壞的性能。常用試樣在保持不破壞條件下的最大溫差表示。影響玻璃的熱穩(wěn)定性因素：熱膨脹系數

機械強度

急冷或急熱制品的厚度2.4玻璃的化學穩(wěn)定性玻璃的化學穩(wěn)定性玻璃制品在使用過程中要受到水、酸、堿、鹽、氣體及各種化學試劑和藥液的侵蝕，玻璃對這些侵蝕的抵抗能力。

幾種特殊的侵蝕情況：

水氣對玻璃的侵蝕玻璃的脫片現象玻璃的生物發(fā)霉金屬蒸氣對玻璃的侵蝕2.4玻璃的電學及磁學性質1.玻璃的導電性

在常溫下一般玻璃是絕緣材料，但是隨著溫度的上升，玻璃的導電性迅速提高，特別是在轉變溫度點以上，導電性能飛躍增加，到熔融狀態(tài)，玻璃變成良導體。例如，一般玻璃的電阻率在常溫下為1011~1012，而在熔融狀態(tài)下為10–2~3×10–3。利用玻璃在常溫下的低電導率，可制造照明燈泡、電真空器件、高壓絕緣子、電阻等；利用玻璃在高溫下較好的導電性，可進行玻璃電熔和電焊。

Tk-100指標在電真空工業(yè)中，常用（即體積電阻率為100MΩ·cm時所需的溫度）來衡量玻璃的電絕緣性能。Tk-100越高，玻璃的電絕緣性能就越好。

。

2.玻璃的介電性

玻璃的介電性主要包括介電常數、介電損耗和介電強度。

介電常數是指在外電場作用下介質極化過程的大小。

介電損耗是指在一定頻率的交流電壓作用下，電介質材料由于極化或吸收現象使部分電能轉化為熱能而損耗。

當施加于電介質的電壓超過某一臨界值時，介質中的電流突然增大，這一現象稱為電擊穿。介電強度是指發(fā)生電擊穿時的電壓，也稱為電介質的耐擊穿強度。3.玻璃磁學性質含有過渡金屬離子和稀土金屬離子的氧化物一般有磁性。一般玻璃為弱磁性物質，但含有鐵磁性晶體的微晶玻璃具有強磁性。

2.5玻璃的光學性質玻璃的光學性質是指玻璃的折射、反射、吸收和透射等性質。玻璃常用作透光材料，因此對其光學性質的研究在理論上和實踐上都具有重要意義。1.玻璃的折射率及色散

玻璃的折射率可以理解為電磁波在玻璃中傳播速度的降低（以真空中的光速為準）。

玻璃的色散是指玻璃的折射率隨入射光波長不同而不同的現象。

正常色散

反常色散2.玻璃的光學常數玻璃的光學常數包括玻璃的折射率、平均色散、部分色散和色散系數。

玻璃的折射率以及與此有關的各種性質都與入射光的波長有關。因此，為了定量地表示玻璃的光學性質，首先必須確立某些特殊譜線的波長作為標準波長。

3.玻璃的紅外和紫外吸收一般無色透明的玻璃，在可見光區(qū)（390~770nm）幾乎沒有吸收，只有小部分由于散射而產生的損失。在近紅外波段基本上也是透明的，但在2700nm則有一吸收帶，這是由于溶解在玻璃中的結合水而產生的。到了紫外（λ<0.35μm）及中紅外（λ>3μm）的波段，吸收就很快增加。

1.玻璃的著色

物質呈色主要為光吸收和光散射，而以吸收更常見。白光投到透明的物體，顏色是其吸收光部分譜色的補色。

根據著色機理的特點，顏色玻璃大致可分為離子著色、硫硒化物著色和金屬膠體著色三大類。常見的著色：

離子著色，鉻、錳、鈷、銅

硫硒化物著色，硫碳著色、硒鎘著色

金屬膠體著色，金紅、銀黃2.5玻璃的著色和脫色2.玻璃的脫色

在玻璃生產中，由于種種原因總是有少量的鐵進入玻璃熔體中，使玻璃產生不良的黃綠色，降低玻璃的透明度和“白度”，影響到玻璃產品的質量。為此在制造高級藝術玻璃和器皿玻璃時，必須對玻璃進行脫色。實際上玻璃的脫色就是減弱和中和鐵的著色作用。玻璃脫色分為化學脫色和物理脫色兩類。