离子着色剂对玻璃着色的基本知识

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1、离子着色剂本章介绍离子着色剂对玻璃着色的基本知识，利用这类着色剂的恰当组合，几乎可以得出所有的色调(纯红色除外)。从实用的观点出发，把离子着色剂按在玻璃中常遇到的下列元素离子进行区分是合理的；1)以单一氧化价态存在的(Ni，Co、Nd，Pr，Er，Ho)，2)以几种氧化价态存在的(Cr，Mn，Ce、Cu、Fe，V、U、Mo、Pt、Rh、Pd，Ru)。一、在玻璃中以单一氧化价态存在的离子着色剂的警色(一)镍对玻璃的着色(图2—1)镍对玻璃的着色能力非常强，在玻璃中它以二价离子形式存在，从而证明了镍离子

2、的着色与氧化或还原条件无关。只有在使用极强的还原剂，例如使用金属硅的情况下，由于析出了金属镍的胶体粒子，才能得到灰色的色调，但是这样的颜色要被视为缺陷。镰在可见光谱区对玻璃的着色与丛质玻璃的成分有关尤其与玻璃中所含的碱有关。对钾玻璃呈紫色，光透过的极大值在可见光谱的边缘，也就是在紫色和红色区域。钠玻璃的着色，在很大程度上取决于着色氧化物的浓度和玻璃的厚度，该玻璃透过红光，而在光谱的绿色和紫色区域的透过率则显著下降，玻璃最终的颜色为红褐色或黄褐色；镍在玻璃中的图2—1组成为①6SiOs·CaO·Naa

3、O(75．3重最穷SiOn．，11．7笫CaO，j396Na20)和②6S102·CaO．K20(70．6重量弗SiO：，11笫CaO，18．4弗KsO)加Ni00．25g6所熔制玻璃的光谱透过串。试样厚度为2ml，l。存在不影响玻璃在紫外光谱区的透光能力，然而当镍的浓度高时，在红外区会出现两条不太清晰的吸收带(在波长1．1和2．21am处)，当镍含量相当大时，这两条吸收带会连接起来，并在1．5gm的区域形成明显的透过极小值。在实用中，镍着色的用途具有一定的范围，即用来获得烟灰色色调和给铅钾晶质玻璃

4、脱色。按专用范围可指出的有透紫外光玻璃，灰色滤光玻璃，黑白和彩色显像管用的灰色荧光屏玻璃，以及太阳防护镜玻璃。由于镍在玻璃液中氧化状态的稳定性，所以用这种元素着色具有良好的再现性，而且与熔炼条件无关。在玻璃工业中，主要使用两种氧化镍来给玻璃着色和脱)2色。由于镍的着色能力强及其在各批原材料中含最的波动，所以在使用每一·批新的镍化合物之前，必须进行分析检验，结果应当一致。镍化合物中的原料杂质是氧化铁(Fe。O真)，其含量在0．]一2。0％的范围内。铁的存在对制造烟色玻璃和黄晶是无害的，但在熔制紫外滤光

5、片用的高质量玻璃(布德玻璃)时，必须使用Fe：O。含量最低的镍化合物，因为氧化铁能降低光谱紫外区的光透过率。(二)钴对玻璃的着色(图2—2)氧化钴是玻璃工业中最有效的着色剂。玻璃着色只使用二价钴，因为三价钴在熔炼温度下是不稳定的。用硅作为还原剂时，会出现金属钻胶体粒子的聚集，它们能引起玻璃浅灰色着色，这是不理想的。在一般熔炼条件下(在还原或氧化气氛中)，钴在玻璃中只以二价形式存在。图2—2组成~~SiOz÷CaOKsO(70．6舜(重量)Si02，11笫CaO，18．6苏K20)①加入0．05弗Co

6、O、②0．I笫CoO和⑧0．2笫CoO所熔炼玻璃的光谱透过率。试样厚度为2mm。该元素可引起蓝紫色着色，其强烈程度和色调决定于基质玻璃的成分，因此，碱具有特别大的作用。同钠玻璃相)多比，钾玻璃可引起更强的跷色着色，而在硼硅酸盐玻璃中，甚至可以看到浅红的色调。在氧化硼含量高的玻璃中，钴的着色要出现变化，当添加卤化物(直到数量为3％)时，玻璃的着色会一直变化到绿色，在使用碘化钾时尤其明显。钴在硼酸盐和磷酸盐的无硅玻璃中呈现玫瑰色着色，在碱性氧化物含量超过40％(摩尔)的玻璃中，也会出现类似的现象。钴的存

7、在对玻璃在紫外光谱区的光透过能力无明显影响。在近红外区的1．25和]．75~tm波长处，出现了清晰的吸收带，因此，在熔炼时玻璃不易透热，而在冷却时需要大量放热，也就是说冷却的均匀程度不如不含钴的玻璃。在工艺方面，钻的着色总是很稳定的，而且与熔炼条件无关。在钴的化合物中经常使用黑色的氧化钴Co。O，，因它含有下列着色组分：0．5％NiO、0．1％MnO、0。J一0．5％Fe，O。。氧化亚钴是玻璃工业采用的最强的一种着色剂，因此必须知道它在所用化合物或混合物中的精确百分含量，并且要特别仔细地称量。规定剂

8、量可简化为采用磷酸钻(约含C0043％)或含有3—8％CoO的钴珐琅，这种珐琅是用熔化砂子、碳酸钾和氧化亚钴混合料的方法制备的，即将熔体投入水中制成玻璃料，然后再加以细粉碎。(三)稀土元素对玻璃的着色在用于玻璃着色的14种稀土元素中。人们仅使用了三种，即铈、镨和钕。限制使用的有铒、钬和钐。在可见与非可见区具有窄带吸收的光镨，是含钕和镨玻璃的典型特性，这是任何其它着色离子都刁；能做到的。正如巳指出的那样，?窄带吸收是由于电子在离子内层轨道上跃迁所引起的，这些电子因为相邻