1、玻璃工艺学玻璃体缺陷,1、缺陷的定义：玻璃体内由于存在着各种夹杂物，引起玻璃体均匀性的破坏，称为玻璃体的缺陷。2、缺陷的不可避免3、缺陷产生的后果（1）内在、外观质量降低（2）严重影响玻璃的进一步成形和加工（3）产生大量的废品,玻璃体缺陷,第一节 概述,4、 缺陷的种类 （1）气泡（气体夹杂物） （2）结石（固体夹杂物） （3）条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 5、研究方法简单的物理方法：偏光显微镜、密度及折射率的测定现代方法：X-射线荧光分析、电子显微镜、电子探针,第十三章 玻璃体缺陷,第十三章 玻璃体缺陷,第二节 气泡（气态夹杂物）,定义：玻璃中的气泡是可见的气体夹杂物。 分类：按大小：灰泡（直
2、径 0.8mm）气泡（直径 0.8mm）按形状：球形椭圆形线状,第十三章 玻璃体缺陷,气泡产生的原因1、一次气泡2、二次气泡3、外界空气气泡4、耐火材料气泡5、金属铁引起的气泡气体的化学组成：气体的化学组成是各不相同的，常含有：O2、N2、CO、CO2、SO2、H2O蒸气和氧化氮等,第十三章 玻璃体缺陷,13.2.1 一次气泡1、在间歇式池窑和坩埚窑中2、在连续式池窑中3、熔窑中的气体介质4、窑压5、采取的措施由于一次气泡产生的主要原因是澄清不良，解决办法主要是适当提高澄清温度和适当调整澄清剂的用量。此外，降低窑压、降低玻璃表面与气体界面上的表面张力也可促使气体逸出；在操作上，严格遵守正确的熔
3、制制度是防止一次气泡的重要措施。,第十三章 玻璃体缺陷,13.2.2 二次气泡玻璃液在澄清结束后，玻璃液同溶解于其中的气体处于平衡状态，这时玻璃液中不含气泡（可见），但尚有再产生可见气泡的可能。溶解于玻璃液中的气体在条件改变时，例如窑内气体介质的成分改变，则已经澄清的的玻璃液内又出现气泡或灰泡。由于这时产生的气泡很小，而玻璃液在这一温度范围内的粘度又很大，排除这些气泡非常困难，它们大量的残留在玻璃液中。,第十三章 玻璃体缺陷,产生的原因：（一）物理、化学变化的角度 1、物理原因：降温后玻璃液又一次升温超过一定限度2、化学原因：与玻璃的化学组成和使用的原料有关。（含钡玻璃）,第十三章 玻璃体缺陷
4、,（二）从工艺的角度：二次气泡的形成与熔制工艺密切相关。1、熔制制度的稳定与否；2、配合料的种类（芒硝配合料、硫碳着色配合料）；3、不同组成的玻璃液混合时；4、在冷却带和通道及流料槽处，由于窑炉气体介质中含有SO2、O2，或由于炉气的还原性而产生硫化物；5、配合料中易挥发组分自表面挥发；6、窑内气体压力的剧烈变化；7、在电熔窑或辅助电熔中,第十三章 玻璃体缺陷,13.2.3 外界空气气泡气泡产生于配合料和成形操作过程。1、配合料2、成形过程中 人工吹制用吹杆挑料 真空吸料 供料机供料这种气泡的特点：气泡比较大,第十三章 玻璃体缺陷,13.2.4 耐火材料气泡玻璃和耐火材料间的物理化学作用会引起
5、许多气泡的产生。这主要由于：1、耐火材料本身有一定的气孔率；2、耐火材料所含铁的化合物；3、耐火材料受玻璃液侵蚀后，使得玻璃液的SiO2、Al2O3含量增加，促进Na2CO3分解 13.2.5 金属铁引起的气泡1、产生原因2、特点3、采取措施,第十三章 玻璃体缺陷,第三节 结石（固态夹杂物）,概述：结石是玻璃体内最危险的夹杂物，它不仅破坏了玻璃制品的外观和光学均一性，而且降低了玻璃制品的使用价值。结石与它周围玻璃的膨胀系数相差愈大，产生的局部应力也就愈大。这就大大降低了制品的机械强度和热稳定性，甚至会使制品自行破裂。特别是结石的膨胀系数小于它周围玻璃膨胀系数时，在玻璃的交接面上形成张应力，常会
6、出现放射形的裂纹。在玻璃制品中，通常不允许结石存在，应尽量设法排除它。,第十三章 玻璃体缺陷,分类：按产生的原因分： 配合料结石； 耐火材料结石； 玻璃液中的析晶结石； 硫酸盐夹杂物（碱性类夹杂物）； “黑斑”与外来污染物按组成分类： 硅质结石； 铝硅质结石； 钠钙质结石、钙镁质结石； 锆质结石,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.1 配合料结石配合料结石是配合料中没有融化的组分颗粒，也就是未完全融化的物料的残留物，在大多数情况下配合料结石时石英颗粒。其特点：1、结石中的石英颗粒特点2、石英颗粒的边缘特点除了石英结石外，Al2O3的颗粒也可能生成玻璃体中的结石。配合料结石产生的原因：原料的选择与加
7、工、配合料的制备工艺、加料方法和熔制条件。,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.2 耐火材料结石1、窑碹结石2、与玻璃液接触部分产生的结石（1）粘土质耐火材料（2）电熔质耐火材料电熔莫来石、电熔锆刚玉,第十三章 玻璃体缺陷,出现耐火材料结石的原因：1、耐火材料质量低劣2、耐火材料使用不当3、熔化温度过高4、助熔剂用量过大5、易起反应的耐火材料砌在一起。,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.2 析晶结石玻璃体的析晶结石，是由于玻璃在一定温度范围内，本身的析晶所造成的。这种析晶作用在生产中称之为“失透”，失透是玻璃生产中相当讨厌的问题。特点：尺寸在百分之一毫米到若干毫米之间；尺寸和形状经常是多种多样的，但
8、一定的几何形状是其鉴别的特征之一。分布上有单独分布的，大多数是聚集成脉状、斑点、球体、条带等。析晶结实经常发生的部位：各相分界线上；玻璃液表面上；气泡附近；与耐火材料接触部分 。也经常在配合料结石、耐火材料以及条纹、线道中产生。,第十三章 玻璃体缺陷,防止析晶结石的产生，应采取的措施：1、组成上：设计合理的玻璃组成，使玻璃在一定温度范围内尽可能的减少析晶倾向，并保证在冷却和成形条件下对于析晶有足够的稳定性。2、在操作上：制定合理的熔化制度，并保持稳定。 3、在窑炉设计上：尽可能地避免死角，以免形成的析晶结石在温度波动时进入成形流。 产生析晶结石后，消除的办法：1、提高玻璃液的温度；2、消除或定
9、期处理玻璃液滞集的部分；3、改善炉内的均化；4、最后的办法是改变玻璃组成。,第十三章 玻璃体缺陷,一般来讲，在生产中消除析晶结石的措施：1、增加组分；2、提高机速；3、在吹制或灯工中，减少再加热次数；4、水平拉管机更换旋转管时，仔细烘烤； 5、流料槽加强保温。,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.4硫酸盐夹杂物（碱性类夹杂物）；玻璃熔体中所含的硫酸盐如果超过玻璃中所能溶解的数量时，就会以硫酸盐的形式成为浮渣分离出来并且进入成品中。在玻璃成形时，这种硫酸盐浮渣还是液态；冷却后熔融的硫酸盐硬化而成结晶的小滴析出，通常也叫“盐泡”。特点：它具有典型的裂纹结构。原因：主要是由于配合料中芒硝在融化澄清过程中
10、没有完全分解所致。措施：检查熔化初期是否保持还原性、配合料中碳粉用量是否合适以使硫酸盐夹杂物排除。碱性夹杂物（碱泡）：有时，出现盐泡是由于纯碱飞料受炉气中（S2O+O2）作用而形成的，也称为碱泡。,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.5 黑色夹杂物“黑斑”与外来污染物玻璃中也常发现黑色夹杂物，它们直接或间接由配合料而来，也可能是由于操作上的不当（慎）而引入其他杂质，是玻璃体产生缺陷。含铬的黑色夹杂物的特点：若夹杂物在玻璃中溶解很少，不形成特殊的溶液圈，而带有绿色条纹，则可能是由于含铬的物体形成，这种黑色结石大多是深绿色的氧化铬晶体。采取的措施：1、与沙子的含铬量很有关系，检查和处理沙子中含铬量。2
11、、以铬铁矿作绿色玻璃原料时，由于不宜分解和熔化，应注意细度和混合均匀。,第十三章 玻璃体缺陷,13.3.6 结石的检验检验的目的：查明结石的化学组成，以确定其出现的原因，进一步采取措施加以预防和排除。检验的方法： 1、用肉眼或利用1020倍的放大镜来观察；2、纯碱检验；3、化学分析；4、测定结石四周的玻璃；5、岩相分析法；6、X-射线衍射法7、电子显微镜法及电子探针微量分析。,第十三章 玻璃体缺陷,第四节 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）,定义：玻璃主体内存在的异类玻璃态夹杂物。 特点：属于一种比较普遍的玻璃不均匀性方面的缺陷。化学组成上、物理性质上（折射率、密度、粘度、表面张力、热膨胀、机械强度、
12、颜色）与玻璃的主体不同。 后果及表现形式：不仅影响外观，也使性能降低。表现形式： 1、线道； 2、结节；3、条纹,第十三章 玻璃体缺陷,13.4.1 溶质不均匀引起的条纹和节瘤产生原因：熔制过程中，通过均化阶段的作用，使熔体内各部分互相扩散，消除不均匀性，均化进行的不够完善产生。特点：在生产实际中，熔制不均匀引起的条纹和节瘤往往是富含二氧化硅，而且在玻璃中比较分散。一般澄清良好的玻璃，均化也良好。即在一般情况下，在无一次气泡的玻璃中，由于熔制不均匀而产生的条纹极少。工厂中大量出现的熔制不均匀而产生的条纹，都伴随有一次气泡和熔制不良引起的结石。 13.4.2 窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤产生原因：
13、碹滴滴入或流入玻璃体中，由于其化学组成和主体玻璃显然不同，也将形成条纹和节瘤。特点：富含二氧化硅。,第十三章 玻璃体缺陷,13.4.3 耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤产生原因：玻璃熔体侵入耐火材料中，被破坏的部分可能以结晶状态在玻璃体内形成结石；也可能形成玻璃态溶解在玻璃体内，使玻璃熔体内增加了提高粘度和表面张力的组分，形成条纹和节瘤。特点：在生产实际中，耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤总是存在的。不同时期缺陷产生的程度不同（早、中、晚）。 13.4.4 结石熔化引起的条纹和节瘤产生原因：由结石熔化引起特点：在结石周围。,第十三章 玻璃体缺陷,13.4.5 表面张力对消除条纹的作用在玻璃熔体中，不同部分的表面张力由差别时，就会出现变形性的物质传递，也就是表面张力的作用，可以使条纹和节瘤消除。作用的特点：玻璃表面张力较大的玻璃常在表面张力较小的玻璃中形成条纹中心，而且保持着它的密集形态。 13.4.6 条纹和节瘤的检验1、侵蚀法；2、直线观察法；3、偏光干涉法；4、绕射法；5、离心沉降法。,第十三章 玻璃体缺陷,
