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玻璃是一種古老的建筑材料,早在古埃及時(shí)期就已出現(xiàn)。伴隨著人類社會共同發(fā)展,玻璃行業(yè)創(chuàng)造出了各種功能獨(dú)特的玻璃,使玻璃家族不斷興旺,例如防彈玻璃、光電玻璃、真空玻璃等,都在各自的領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。我們將介紹怎樣將玻璃內(nèi)部進(jìn)行染色,介紹玻璃有幾種表面著色方法。
向玻璃原料中添加能夠形成著色離子、化合物膠體及金屬膠體粒子的物質(zhì),使之呈現(xiàn)不同顏色的工藝,按照著色機(jī)理可分四種類型。
①離子著色。是向玻璃料中添加鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、銅(Cu)等過渡元素的化合物,以離子狀態(tài)存在于玻璃中,由于它們的價(jià)電子在不同能級(基態(tài)和激發(fā)態(tài))之間躍遷,引起對可見光的選擇吸收而著色,如鈷藍(lán)、錳紫、鎳綠等顏色玻璃。
②化合物膠體粒子著色。是向含鋅(ZnO)的玻璃中添加硫或硒的化合物(如CdS、CdSe等),在玻璃中形成CdO、ZnS、ZnSe等,然后在低于退火溫度下進(jìn)行兩次熱處理,形成CdS、CdSe并生長成非常大的膠體粒子,因光散射而使玻璃著色,如硒紅、鎘黃等顏色玻璃。
③金屬膠體粒子著色。是向玻璃原料中添加容易分解成金屬狀態(tài)的氧化物(如金、銀、銅等氧化物),先以離子態(tài)溶解于玻璃中,經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)變成原子態(tài)并聚集、長大成膠體粒子,因光散射引起對可見光的吸收而著色,如金紅、銅紅、銀黃等顏色玻璃等。
④半導(dǎo)體著色。是向玻璃料中添加CdS、CdSe、CdTe等著色劑,在可見光區(qū)不出現(xiàn)吸收峰而呈連續(xù)的吸收區(qū),透光區(qū)和吸收區(qū)間是一條坡度很陡的分界線。與前述幾種著色機(jī)理不同,其顏色隨CdS/CdSe的比例而變化,如CdS多時(shí)接近橙色,CdSe多時(shí)呈紅色,而CdTe多時(shí)則是黑色,即它們依O2-、S2-、Se2-、Te2-的次序向長波方向移動(dòng)。根據(jù)半導(dǎo)體能帶理論,這些陰離子的親電勢依次變小,可依次用較低的能量(可見光附近)的光,就可以將它們的價(jià)電子激發(fā)至導(dǎo)帶(激發(fā)態(tài)),使其截短波較限進(jìn)入可見光區(qū)而導(dǎo)致玻璃著色。
玻璃表面著色是在玻璃表面涂敷金屬、金屬氧化物等,形成透明、半透明或不透明的顏色涂層。
用化學(xué)熱分解法在玻璃表面涂SnCl4、FeCl3,可分別制得藍(lán)色的SnO2膜和金色的Fe2O3膜。
用真空蒸發(fā)、真空陰較濺射、反應(yīng)濺射等方法,可以制得如金、銀、銅等金屬膜或In2O3、SnO2、TiO2等金屬氧化物膜,因膜層厚度和折射率不同,可形成不同顏色的干涉膜和反射膜。
在浮法玻璃生產(chǎn)線中可以用電浮法或采用熱噴涂法,制成表面著色的顏色玻璃。還可以用印刷或噴涂玻璃色釉等,制成釉面玻璃。
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