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玻璃表面修饰.ppt
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玻璃表面修饰 作者: 禚明 第一节 玻璃表面膜着色 玻璃表面膜着色是指用涂膜技术在玻璃表面施以金属或金属氧化物薄膜，通过薄膜的折射率和玻璃的折射率不同产生光的干涉而着色，或者薄膜本身光的吸收而着色，或者通过薄膜既有吸收又有干涉而着色。 表面膜着色比起玻璃整体着色，色彩要丰富，它具有整体着色达不到的效果。其工艺简便，不受基础玻璃成分和熔制气氛的影响，可以节约大量着色剂。但表面膜易磨损而掉色，或因风化作用而褪色。 一、气相沉积虹彩 白光由于干涉而产生色彩，随光程差的不同。颜色也就不同，光程差的大小由取决于玻璃表面膜的厚度。干涉色随光程差的增加有规律的变化。当光程差从零增加到阳光中黄色一个波长时（通常为575nm),依次出现黑、灰、白、橙、紫红的一级干涉色。当光程差增加到两个黄光波长时，依次出现鲜艳的蓝、绿、黄、红等干涉色,为二级干涉色。光程差再增加，又依次出现与二级干涉色中相同的各种颜色，但颜色浅一些。要得到鲜艳的虹彩，就希望产生二、三级干涉色。 最简易的气相沉积施加虹彩法，是将加热的玻璃制品放在马弗炉中，马弗炉的温度在600℃以下，炉内充满金属化合物的蒸气，此蒸气沉积在玻璃表面，形成不同折射率、不同厚度的膜，从而呈现不同的色彩。膜的折射率和厚度与金属化合物的成分，玻璃加热温度、沉积时间有关。 常用的金属化合物有氯化锡、氯化钛及锑、铋、铜、锶、铁的盐类。为了便于操作，可将这些金属化合物溶于溶剂(如酒精)内，取一定数量溶液，缓慢倒入耐火舟内，溶液遇热挥发，形成金属化合物蒸气，沉积成膜。 温度愈高，金属化合物挥发愈快，与玻璃作用速度也愈快，表面膜比较厚。在相同配方和相同温度下，沉积时间愈长，表面膜厚度增加。调节沉积时间比调节温度更为方便，所以常用调节时间来控制膜厚。 二、金属树脂盐喷涂热解 金属树脂盐喷涂热解法是在玻璃制品表面喷涂金属树脂盐，干燥后加热到500℃以上、玻璃软化点以下，树脂盐分解在玻璃表面形成一层金属化合物薄膜，由于光的干涉而形成彩虹。 金属树脂盐的制法有干法和湿法两种。干法是用金属盐类(通常用硝酸盐)和树脂(如松香)直接熔融制成。如铬树脂盐为300g氯化铬加到1000g松香中加热而成;铜树脂盐为500g硫酸铜加到1000g松香中加热制成。 湿法是将金属盐类加到树脂皂中加热而成。如树脂酸铀为500g硝酸铀加到1000g树脂皂中加热形成。而树脂皂是由50g树脂(如松香)加入到150g氢氧化钠溶液中，在蒸汽浴或砂浴中加热制成粘稠状液体，冷却后，再用水洗涤几次制成的。 三、溶胶凝胶法浸涂 溶胶凝胶法除了用于制备增透膜、反光膜、分光膜和导电膜外，还可用来作装饰膜，在玻璃表面上形成各种颜色薄膜。 涂膜液的主要成分为正硅酸乙酯、乙醇(或甲醇)、着色盐类、水和少量添加剂。具体配比根据实验来确定，如用硝酸铁着色的配方中，正硅酸乙酯与乙醇体积比为3：1，水与正硅酸乙酯的摩尔比为5：1，用硝酸作催化剂，醋酸作分散剂。 用硝酸铜着色的涂膜液的组分为正硅酸乙酯、水、乙醇和硝酸铜，正硅酸乙酯与水的比例为1：11—12，添加剂为葡萄糖、冰醋酸和正丁醇。冰醋酸可调节溶液的流变性，延缓凝胶时间，正丁醇可改善涂膜液对玻璃的润湿性。配好的溶液要加热到40℃，搅拌均匀。 玻璃必须经过清洁处理，通常用重铬酸钾浓硫酸洗液清洗、去离子水冲洗、超声波清洗，再用无水乙醇浸洗，最后进行干燥。只有清洗干净的玻璃，膜层结合才能牢固。 涂膜时将玻璃浸入涂膜液中，保持30-40s，然后用一定速度提升。提升速度和膜的厚度有关，提升速度太快，膜层太厚，加热时易脱落，提升速度太慢，膜层的颜色太浅。经过一系列的实验，得出提升速度以10-20cm／min比较合适。 当玻璃平稳地从涂膜液中提升出来后，即可进行烘烤，烘烤温度为110—150℃，时间约20-30min，使玻璃表面形成的凝胶脱水，变成半渗透膜。然后再以7-10℃／min升温速度，加热到480一595℃。在此温度下，保温30min，使半渗透膜致密，成为坚硬的膜层。 在500℃，铜以Cu2+离子存在，膜呈绿色．随温度升高，玻璃中碱离子扩散到表面和葡萄糖一起产生还原作用，使Cu2+还原为Cu+，膜变为无色。当温度继续升高到550℃以上，浮法坡璃中下表面(沾锡面)的Sn2+给出电子，使Cu+离子变为Cu原子．破璃呈红色。 用溶胶凝胶法制成的茶色膜，可见光的透过率为62.6％、反射率为35.8％；太阳光的透过率为63.4％、反射率28％、吸收率8.6％。在浮法玻璃发面上制备的铜红色膜，在630nm处的透过率为88％．600-800nm范围的透过率高于80％，在560nm附近有一吸收峰，与铜红玻璃的吸收曲线很相近。 第二节 玻璃表面扩散着色 玻璃表面扩散着色是利用含着色离子的盐类涂在玻璃表面扩散而着色，或将玻璃浸在含着色离子的熔盐中，加热到一定温度，使玻璃中的碱金属离子与熔盐中着色剂离子进行互扩散而直接着色，或经过还原气氛处理后，着色离子的价态发生变化或成为胶态原子而着色。 因二价或二价以上的离子扩散速度很慢，需要很长的交换时间和较高的交换温度。交换时间过长，生产率太低；交换温度过高，超过玻璃软化点，会使玻璃制品变形。所以在实际生产中采用一价金属着色剂离子与玻璃中的碱离子交换。着色离子的价态在交换后的氧化还原过程中有可能变化。熔盐中的两价离子也能和玻璃中的离子进行交换。 ........... |
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