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《硫硒化鎘著色乳濁玻璃構(gòu)建與性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、硫硒化鎘著色乳濁玻璃構(gòu)建與性能研究第1章緒論1.1顏色乳濁玻璃的綜述當(dāng)微粒的尺寸和可見(jiàn)光波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，產(chǎn)生衍射乳濁。這些均勻分散的微粒可為玻璃分相生成的液相滴、玻璃析晶產(chǎn)生的微晶、玻璃中殘留的氣泡或是一些未熔融的氧化物顆粒，如殘留石英砂等[2]。當(dāng)散射粒子尺寸大于入射光波長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生Mie散射，顏色乳濁玻璃顏色泛白，當(dāng)散射微粒尺寸小于入射光的波長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生Rayleigh散射，顏色乳濁玻璃泛藍(lán)。通過(guò)調(diào)整玻璃原料配方或工藝參數(shù)，可有目的性的控制分散微粒的尺寸和數(shù)量，從而調(diào)整顏色乳濁玻璃的乳濁程度。因此乳濁玻璃可以從完全不透明、微透明到半透明，也可制備成局部乳濁、局部透明的玻璃制品
2、。乳濁玻璃具有強(qiáng)度高、耐磨和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在建筑裝飾、器皿玻璃等方面有著廣泛應(yīng)用[3]。玻璃的著色主要包括離子著色、稀土元素著色和硫硒化物著色。在硫硒化物的著色中，硫硒化鎘最為重要，硫硒化鎘著色劑包括一系列鎘黃、橙紅和硒紅的著色劑。硫硒化鎘著色最大的特點(diǎn)是顏色鮮艷明亮、豐富，制備出的玻璃裝飾品不僅具有雞血石的外觀，而且顏色可以人為控制[4]。著色劑硫硒化鎘的著色物質(zhì)為膠態(tài)的硫化鎘和硒化鎘，因此一直以來(lái)認(rèn)為它屬于膠體著色。但它的著色主要決定于硒化鎘和硫化鎘的比值，與膠體顆粒的大小并無(wú)太大關(guān)系。隨CdS/CdSe的比值減小，玻璃的顏色由黃色、橙色、紅色向深紅發(fā)展。由于著色
3、劑CdS、Se高溫易揮發(fā)、低溫易沉淀，很難精確控制玻璃顏色[5]。制備硫硒化鎘顏色玻璃時(shí)，同一批玻璃樣品顏色有時(shí)會(huì)不相同，有時(shí)甚至同一塊玻璃的不同部位顏色也不一樣。另一方面，硫硒化鎘顏色玻璃的顯色通常采用二次熱處理顯色工藝[6]，顯色過(guò)程較復(fù)雜，影響顯色效果的因素多，顏色的控制相對(duì)困難，所以硫硒化鎘顏色玻璃的著色穩(wěn)定性較差。在硫硒化鎘著色乳濁玻璃的主要成分中，除含有少量著色劑CdS、Se外，還含有較多的ZnO，這是硫硒化鎘著色乳濁玻璃成分的特點(diǎn)之一[7]。1.2顏色玻璃乳濁的機(jī)理光線沿某個(gè)方向行進(jìn)時(shí)，因透明顏色玻璃中分布著微小晶粒、未完全溶解的原料顆粒、分相生成的液滴
4、和微小氣泡，使得一部分光偏離原來(lái)的傳播方向，發(fā)生散射現(xiàn)象[9]。根據(jù)顏色玻璃中散射粒子尺寸的大小，散射可分為瑞利和米氏散射。當(dāng)顏色玻璃中的散射微粒尺寸較小且小于入射光線的波長(zhǎng)時(shí)，例如由幾個(gè)原子或者分子大小到300nm的粒子，即小于波長(zhǎng)為400nm的可見(jiàn)光短波段紫色，這種情況下發(fā)生瑞利散射。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，在光波場(chǎng)的作用下，分子和原子變成以光波頻率振動(dòng)的偶極子，從光波獲取能量，與此同時(shí)產(chǎn)生輻射，便形成了散射光。由米氏散射理論可知，當(dāng)散射粒子的半徑R與入射光波長(zhǎng)λ的比值很小時(shí)，波長(zhǎng)與總散射光強(qiáng)度的關(guān)系符合瑞利定律。當(dāng)R/λ較大時(shí)，總散射光強(qiáng)度
5、隨R/λ比值增加而出現(xiàn)變化不大的極小值與極大值，并且變化范圍隨著R/λ的值的增大而逐漸減小。所以，當(dāng)粒子尺寸足夠大時(shí)，散射強(qiáng)度幾乎與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。通過(guò)米氏定律計(jì)算也說(shuō)明，隨著散射粒子半徑的增大，向入射光前方散射光的強(qiáng)度增加，而且在空間不同方向上會(huì)出現(xiàn)一些散射強(qiáng)度的極小值和極大值。.第2章實(shí)驗(yàn)與測(cè)試2.1實(shí)驗(yàn)原料硫硒化鎘著色乳濁玻璃要求原料的純度較高，有害雜質(zhì)的含量應(yīng)控制在最低，特別是有色雜質(zhì)Fe含量要少，因?yàn)镕e在玻璃中會(huì)與著色劑反應(yīng)生成棕色的FeSe和FeS[25]。對(duì)原料的含水量也有很高要求，因?yàn)樗畷?huì)促進(jìn)著色劑的揮發(fā)，在實(shí)驗(yàn)中盡可能采用無(wú)水
6、或不含結(jié)晶水的原料。實(shí)驗(yàn)原料ZnO、SiO2、K2CO3、Na2CO3、NH4H2PO4、H3BO3、CdS、Se均為分析純。各原料的純度以及雜質(zhì)Fe的含量見(jiàn)表2-1..2.2實(shí)驗(yàn)儀器與測(cè)試設(shè)備查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料可知，著色劑Se的用量一般為1%以下，CdS的使用量一般在0.6~1.6%[27]，本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均采用開(kāi)口坩堝，著色劑在開(kāi)口坩堝中更易揮發(fā)，因此著色劑的用量相比開(kāi)口坩堝而言應(yīng)相應(yīng)地增加。本研究以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)著色劑用量實(shí)驗(yàn)，先固定著色劑CdS量，依次增加著色劑Se的用量，再固定著色劑Se不變，依次減小著色劑CdS用量。著色劑加入量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2-3所示。硫硒化鎘
7、著色玻璃要使CdS、CdSe長(zhǎng)大成微晶體（膠體）來(lái)實(shí)現(xiàn)著色，在實(shí)驗(yàn)制備過(guò)程中必須進(jìn)行熱處理，即所謂的加熱顯色，分一次顯色和二次顯色[28]。這類玻璃的顯色取決于玻璃中CdS、CdSe的濃度，如果低于一定濃度，再加熱也不會(huì)顯色。與此相反，當(dāng)濃度大時(shí)，在玻璃液冷卻過(guò)程變會(huì)顯色。熱處理顯色過(guò)程是制備硫硒化鎘著色乳濁玻璃最重要的一道工序之一，熱處理顯色包括控制熱處理顯色的溫度與顯色時(shí)間，這兩個(gè)因素均會(huì)影響玻璃的最終顏色。當(dāng)玻璃中著色劑加入量一定的情況下，保持玻璃熱處理顯色溫度不變，研究不同的顯色熱處理時(shí)間對(duì)乳濁玻璃顏色的影響；同樣，保持熱處理顯色時(shí)間不變，逐
