过渡金属氧化物对R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃着色机理的研究

摘要

硅碱钙石玻璃采用压延成型工艺，由于其在生产过程连续熔制及成型温度低、粘度小，故易于加工成型且能耗低。
　　 本课题主要是通过实验模拟料道着色工艺制备适合料道着色的色料，且研究色料在硅碱钙石白玻璃液中的扩散速度，采用搅拌工艺制备出着色均匀的彩色微晶玻璃。该色料有望用于硅碱钙石微晶玻璃的料道着色。在模拟料道着色的实验中，制备的彩色微晶玻璃表面无条纹，色泽柔和均一，具有成为高档装饰面板材料的潜力。
　　 在硅碱钙石系统玻璃的配合料中分别加入K2Cr2O7和Co2O3两种着色剂，采用DTA、UV-3600、XRD、SEM等测试手段探讨它们对该系统微晶玻璃的着色，析晶的情况和合适的加入量。结果表明：着色剂K2Cr2O7导致玻璃显黄绿色，Co2O3使玻璃显蓝色。着色剂K2Cr2O7促进非均匀成核的A-硅碱钙石析出；氧化铬的合适引入量为0.2wt％左右。过量的氧化钴不利于硅碱钙石晶相的析出；氧化钴的合适引入量为0.08wt％左右，Co2O3着色剂含量不能超过0.1wt％。
　　 本章通过将色料直接加入到玻璃液中来确定色料的组成；对色料和白玻璃密度进行比较，观察其色料在白玻璃液中的扩散的深度对色料组成进行调节。结果表明：较佳色料组成的质量百分比如下；铬色料组成为SiO240wt％，Li2O0.5wt％，Na2O14.5 wt％，K2O6.4 wt％，CaO2 wt％，CaF24 wt％，Na2SiF64 wt％，B2O315 wt％，Cr2O310 wt％。钴色料为SiO242.1wt％，Li2O0.57 wt％，Na2O15.22wt％，K2O6.73 wt％，CaO2.1 wt％，CaF24.21 wt％，Na2SiF64.21 wt％，B2O315.79wt％，Co2O35.27 wt％。色料与白玻璃的比值如下；铬色料：白玻璃为1:50。钴色料：白玻璃为1:66。
　　 本章通过模拟料道着色，将色料在不同的温度加入到玻璃液中保温不同的时间，探讨离子扩散速度。最后通过搅拌技术，制备着色均匀的彩色微晶玻璃。通过X射线衍射测试分析，UV-3600紫外-可见分析技术和顺磁共振测试分析探讨了微晶玻璃的着色机理。结果表明：
　　 铬色料在1100℃到1250℃玻璃的扩散深度随温度的提高几乎成直线关系，但是在1200℃出现增幅偏大的情况。在1200℃的铬色料R1扩散速度为0.283mm/min。
　　 在1200℃时，钴色料O1在纵向方向上扩散速度为0.3415mm/min。在1200℃横向上扩散的速度为0.273mm/min。钴色料在白玻璃中的扩散深度随着温度的升高而增大，当温度从1150℃升到1200℃时，增大更明显。
　　 在彩色硅碱钙石微晶玻璃中，钴着色促进硅碱钙石晶相的析出；铬着色也可促进非均匀成核A-硅碱钙石析出，氧化铬在其中成为晶核剂。热处理使微晶玻璃中的一部分Cr3+转化为Cr6+。