鐵在玻璃中含量通常與Fe2O3表示,鐵在玻璃中主要是以二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的形式存在,這兩種價(jià)態(tài)都在可見光區(qū)使玻璃著色。其顏色取決于兩種價(jià)態(tài)在玻璃中的比例。雖難價(jià)態(tài)之間的比例對(duì)鐵的著色有很大的影響,玻璃中的藍(lán)色是由二價(jià)鐵和三價(jià)鐵組合著色的結(jié)果。母體玻璃組成對(duì)于含鐵玻璃的顏色有較明顯的影響。鐵在不同母體玻璃中呈現(xiàn)不同的顏色,列如,當(dāng)含鐵量為2%時(shí),在不同的玻璃中顏色如下:
在玻璃態(tài)KHSO4中:無(wú)色
在磷酸鹽玻璃中:黃色——紅色
在硅酸鹽玻璃中:琥珀色
在鉛玻璃中:深棕色
在此方面,玻璃的酸堿性起著很大的作用。增加玻璃中Na2O的含量,在下列的摩爾比下,呈現(xiàn)下列顏色:
Na2O:SiO2為2:5時(shí)呈現(xiàn)藍(lán)綠色,2:4時(shí)呈綠色,2:3時(shí)呈淡棕色。
鐵對(duì)玻璃性能的影響:
1、鐵對(duì)玻璃密度的影響:鐵單質(zhì)的密度較大(7.6~7.8),故當(dāng)它以氧化鐵的形式存在時(shí),可增加玻璃的密度。
2、鐵對(duì)玻璃折射率的影響:與對(duì)玻璃密度的影響相似,增加鐵的含量,也可增加玻璃的折射率。
3、鐵對(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)的影響:鐵與鈷、鎳、鋅、鋁和鈹相似,鐵對(duì)玻璃的熱膨脹系數(shù)增加甚小。
4、鐵對(duì)玻璃析晶上限溫度的影響:作為雜志的鐵含量比較小,對(duì)玻璃的析晶性能影響甚微,但隨著鐵含量的增加,大于4%以上時(shí),玻璃的析晶性能會(huì)有所改善,析晶上限溫度會(huì)降低一些。
鐵對(duì)玻璃生產(chǎn)造成的危害及其解決措施
在玻璃生產(chǎn)中,由于各種原料、碎玻璃、以及操作和熔制過(guò)程中帶入到玻璃中的鐵雜質(zhì)等,會(huì)使玻璃生產(chǎn)黃綠和藍(lán)綠色調(diào),在生產(chǎn)無(wú)色透明玻璃時(shí),鐵是主要的有害成分,影響玻璃的外觀質(zhì)量及光學(xué)性能。為了消除這些不良色調(diào),首先,根據(jù)各種玻璃的性能要求,嚴(yán)格控制原料的鐵含量,盡量減少操作過(guò)程中帶入的鐵雜質(zhì),設(shè)計(jì)熔爐時(shí)合理配置耐火材料等,從各個(gè)環(huán)節(jié)把鐵雜質(zhì)降到最低,即便如此,對(duì)于某些特殊的玻璃而言,還是難以達(dá)到其性能要求。最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的辦法就是在配合料中加入脫色劑對(duì)玻璃液脫色。玻璃脫色的效果與許多因素有關(guān),其中最主要的是玻璃中所含有鐵雜質(zhì)的多少以及脫色劑的種類和用量。玻璃的脫色按脫色劑的作用機(jī)理可分為化學(xué)脫色和物流脫色,即通過(guò)玻璃內(nèi)部氧化(化學(xué)脫色)來(lái)減輕或消除鐵的著色。
綜上所述,鐵在玻璃生產(chǎn)中可謂利弊共存。作為不可避免的雜質(zhì),可以通過(guò)采取一系列的措施將危害降到最低,亦可充分利用其特殊的性能制造特別用途的玻璃。
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