玻璃以石英砂、純堿、長(zhǎng)石及石灰石等為原料，經(jīng)混和、高溫熔融、勻化后，加工成形，再經(jīng)退火而得。廣泛運(yùn)用于建筑、日用、藝術(shù)、儀表等領(lǐng)域，種類豐富，性能優(yōu)越。接下來請(qǐng)看我們介紹玻璃的生產(chǎn)工藝與用處，以及石英玻璃的性能如何。

一、玻璃的生產(chǎn)工藝與用處

        玻璃的生產(chǎn)工藝包括:配料、熔制、成形、退火等工序.分別介紹如下:

        1. 配料,按照設(shè)計(jì)好的料方單,將各種原料稱量后在一混料機(jī)內(nèi)混合均勻.玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、長(zhǎng)石、純堿、硼酸等.

        2. 熔制,將配好的原料經(jīng)過高溫加熱,形成均勻的無氣泡的玻璃液.這是一個(gè)很復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程.玻璃的熔制在熔窯內(nèi)進(jìn)行.熔窯主要有兩種類型:一種是坩堝窯,玻璃料盛在坩堝內(nèi),在坩堝外面加熱.小的坩堝窯只放一個(gè)坩堝,大的可多到20個(gè)坩堝.坩堝窯是間隙式生產(chǎn)的,現(xiàn)在僅有光學(xué)玻璃和顏色玻璃采用坩堝窯生產(chǎn).另一種是池窯,玻璃料在窯池內(nèi)熔制,明火在玻璃液面上部加熱.玻璃的熔制溫度大多在1300~1600゜C.大多數(shù)用火焰加熱,也有少量用電流加熱的,稱為電熔窯.現(xiàn)在,池窯都是連續(xù)生產(chǎn)的,小的池窯可以是幾個(gè)米,大的可以大到400多米

        3. 成形,是將熔制好的玻璃液轉(zhuǎn)變成具有固定形狀的固體制品.成形必須在一定溫度范圍內(nèi)才能進(jìn)行,這是一個(gè)冷卻過程,玻璃首先由粘性液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軕B(tài),再轉(zhuǎn)變成脆性固態(tài).成形方法可分為人工成形和機(jī)械成形兩大類.

        A. 人工成形.又有(1)吹制,用一根鎳鉻合金吹管,挑一團(tuán)玻璃在模具中邊轉(zhuǎn)邊吹.主要用來成形玻璃泡、瓶、球(劃眼鏡片用)等.(2)拉制,在吹成小泡后,另一工人用頂盤粘住,二人邊吹邊拉主要用來制造玻璃管或棒.(3)壓制,挑一團(tuán)玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一壓.主要用來成形杯、盤等.(4)自由成形,挑料后用鉗子、剪刀、鑷子等工具直接制成工藝品.

        B. 機(jī)械成形.因?yàn)槿斯こ尚蝿趧?dòng)強(qiáng)度大,溫度高,條件差,所以,除自由成形外,大部分已被機(jī)械成形所取代.機(jī)械成形除了壓制、吹制、拉制外,還有(1)壓延法,用來生產(chǎn)厚的平板玻璃、刻花玻璃、夾金屬絲玻璃等.(2)澆鑄法,生產(chǎn)光學(xué)玻璃.(3)離心澆鑄法,用于制造大直徑的玻璃管、器皿和大容量的反應(yīng)鍋.這是將玻璃熔體注入高速旋轉(zhuǎn)的模子中,由于離心力使玻璃緊貼到模子壁上,旋轉(zhuǎn)繼續(xù)進(jìn)行直到玻璃硬化為止.(4)燒結(jié)法,用于生產(chǎn)泡沫玻璃.它是在玻璃粉末中加入發(fā)泡劑,在有蓋的金屬模具中加熱,玻璃在加熱過程中形成很多閉口氣泡這是一種很好的絕熱、隔音材料.此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法.浮法是讓玻璃液流漂浮在熔融金屬(錫)表面上形成平板玻璃的方法,其主要優(yōu)點(diǎn)是玻璃質(zhì)量高(平整、光潔),拉引速度快,產(chǎn)量大 .

        4. 退火,玻璃在成形過成中經(jīng)受了激烈的溫度變化和形狀變化,這種變化在玻璃中留下了熱應(yīng)力.這種熱應(yīng)力會(huì)降低玻璃制品的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性.如果直接冷卻,很可能在冷卻過程中或以后的存放、運(yùn)輸和使用過程中自行破裂(俗稱玻璃的冷爆).為了消除冷爆現(xiàn)象,玻璃制品在成形后必須進(jìn)行退火.退火就是在某一溫度范圍內(nèi)保溫或緩慢降溫一段時(shí)間以消除或減少玻璃中熱應(yīng)力到允許值.

        此外,某些玻璃制品為了增加其強(qiáng)度,可進(jìn)行剛化處理.包括:物理剛化(淬火),用于較厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽車擋風(fēng)玻璃等;和化學(xué)剛化(離子交換),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等.剛化的原理是在玻璃表面層產(chǎn)生壓應(yīng)力,以增加其強(qiáng)度.

二、石英玻璃的性能

        石英玻璃屬酸性材料,除氫氟酸和熱磷酸外,對(duì)其它任何酸均表現(xiàn)為惰性,是較好的耐酸材料.在常溫下堿和鹽對(duì)石英玻璃的腐蝕程度也是極微的,因此不排除在這些試劑中使用石英玻璃.

        透明石英玻璃比不透明石英玻璃具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性,這是因?yàn)楹笳哂捎跉馀莸拇嬖诒┞对诟g液中的表面積增加所致.

        石英玻璃具有很高的介電強(qiáng)度和極低的導(dǎo)電率,即是在高溫、高壓和高頻下,仍能保持很高的介電強(qiáng)度和電阻,在所應(yīng)用的頻帶內(nèi)幾乎沒有介電損耗,因此石英玻璃是優(yōu)良的高溫介電絕緣材料.

        石英玻璃的光學(xué)性能有其獨(dú)到之處,它既可以透過遠(yuǎn)紫外光譜,是所有透紫外材料更優(yōu)者,又可透過可見光和近紅外光譜.用戶可以根據(jù)需要,從185-3500mμ波段范圍內(nèi)任意選擇所需品種.由于石英玻璃耐高溫,熱膨脹系數(shù)極小,化學(xué)熱穩(wěn)定性好,氣泡、條紋、均勻性、雙折射又可與一般光學(xué)玻璃媲美,所以它是在各種惡劣場(chǎng)合下工作具有高穩(wěn)定度光學(xué)系統(tǒng)的必不可少的光學(xué)材料.

        石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小,為5.5*10-7/℃,只有普通玻璃的1/12~1/20.部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將試樣灼燒到1200℃后急速投到冷水中,反復(fù)三次以上不允許炸裂.石英玻璃加入適量鈦元素后還可做成零膨脹系數(shù)的材料,在激光技術(shù)、天文和尖端技術(shù)中已得到應(yīng)用.