摘 要

现代建筑对玻璃的装饰性要求越来越高，需要制备各种各样不同颜色的玻璃。而玫红色玻璃的视觉效果较好，需求量大，但其制备工艺复杂，成本较高，一直限制了玫红色玻璃的应用。本课题主要探索玫红色玻璃的制备方法，解决目前玫红色玻璃制造上的难题。

本文通过引入氧化亚铜，制备玫红玻璃，利用控制变量法，控制不同氧化亚铜含量、不同热处理温度和时间，探究制备玫红色玻璃的配方和显色条件。并利用吸光度，表面微观形貌，色度，显微硬度等属性表征玻璃，研究出颜色明丽的玻璃。本课题选用Cu₂O作为着色剂，SnO₂作为稳定剂，锌粉作为还原剂，钠钙硅玻璃为基础组分，加入少量硫酸钠和硼酸。使用压片法制备3mm左右的压片玻璃，用扫描电镜观察样品表面形貌，根据CIE1931-RGB系统和光谱数据计算了它们的色度坐标，用分光光度计测试样品吸光度。结果表明0.15wt%Cu₂O，2.5wt%SnO₂ ，在630℃保温时间3小时为最佳显色条件。

关键词：玫红玻璃；显色条件；氧化亚铜

Abstract

In the aspect of modern architecture, the demand of decorative glass is higher and higher. It is necessary to prepare variety of different colors of glass. For the great visual effect of rose glass,it is in great demand.But its complex preparation technology and high cost has limited the application of rose glass. This topic mainly explore the preparation method and resolve the problem of the rose glass manufacture.

The main purpose of this paper is to study the method to prepare rose red glass by Cu₂O , using the method of control variables, control different Cu₂O content and heat treatment temperature and time, explore the formulation and preparation of rose red glass color conditions. And use properties such as absorbance, surface microstructure, chromaticity, microhardness display the characterization of glass, to gain bright and beautiful the color glass. This topic selection choose the Cu₂O as colorant, SnO₂ as stabilizing agent, zinc powder as the reducing agent, sodium calcium silicon glass as based components, add a small amount of sodium sulfate and boric acid. Using pressure piece method to make about 3 mm piece of glass, the sample surface morphology is observed by scan electron microscope, according to the CIE1931 RGB system and spectral data to calculate the chromaticity coordinates, using spectrophotometer absorbance to test sample. The results show that 0.15wt%Cu₂O and 2.5wt%SnO₂ in 630 ℃ holding 3 hours is the best chromogenic condition.

Key Words: rose glass ; chromogenic conditions ; Cu₂O

目 录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2颜色玻璃着色方法 1

1.3铜红玻璃的着色机理及技术要点 4

1.3.1着色剂 4

1.3.2着色原理 4

1.3.3还原剂 4

1.3.4稳定剂 5

1.4红色玻璃国内外研究现状 5

1.5研究目的和内容 6

1.5.1研究目的 6

1.5.2研究内容 6

第2章 实验 7

2.1实验原料 7

2.2实验仪器 7

2.3实验原理及实验内容 8

2.3.1实验原理 8

2.3.2实验内容 8

2.4实验过程 9

2.4.1配料过程 9

2.4.2熔制成型显色过程 10

2.5样品制备 10

2.5.1抛光 10

2.5.2切片 10

2.6性能测试方法 10

2.6.1透光率测试 10

2.6.2色度测试 11

2.6.3显微硬度测试 11

2.6.4 SEM测试 11

第3章 实验结果与分析 11

3.1实验结果 12

3.2实验分析 16

3.2.1透过率 16

3.2.2色度 18

3.2.3显微硬度 19

3.2.4扫描电镜 19

第4章 结论 24

参考文献 24

致 谢 26

第1章 绪论

1.1引言

玻璃是一种高透明度的非晶态物质，通过吸收、反射、透过某些特定波长的光线，从而呈现出各种颜色的玻璃称为颜色玻璃。颜色玻璃在日常生活中随处可见，广泛应用于建筑内外门窗装饰材料、艺术装饰、滤光、照明、信号、激光和荧光等方面。玻璃着色由料着色和表面着色两种工艺。表面着色：主要在玻璃表面镀上多层薄膜来改变玻璃对光的选择性吸收，例如利用现在十分流行的利用磁控溅射制备彩色玻璃的技术，但这种技术制备的玻璃从其他角度看存在色差，而且有的多层薄膜造价昂贵，不宜广泛使用。使用时间较长也会出现变质等情况^[1]。料着色玻璃就是向玻璃原料中添加能够形成有色离子、金属胶体、化合物胶体等粒子。在玻璃熔制过程中着色粒子与其他比基质反应或直接选择性吸收光线从而呈现不同的颜色。料着色是用途比较广泛的玻璃制备技术，在很早以前就是制备颜色玻璃的主要手段。很早以前，人们就知道引入不同着色剂来改变玻璃颜色，例如引入硫硒化镉使玻璃呈现红色或黄色，引入铁、钴、铬、钛、钒、锰、镍、钕等离子使玻璃呈现该离子的特定颜色。加入银、铜、金等金属粒子可以形成胶体使玻璃着色，胶体着色跟胶体粒子形成条件有关，与胶体的分布密度和形状大小有直接广益。利用胶体着色的玻璃在急冷下为无色的，须要经过加热处理才能显色^[2]。

1.2颜色玻璃着色方法

颜色玻璃着色的方法可以归纳为以下4类：

（1）离子着色：以离子态存在于玻璃中的着色粒子，着色变化主要有电子在不同能级间的跃迁引起的。一般情况下我们对离子着色的分类是以其原子结构对着色的影响来分类，有以下三类：①惰性气体型阳离子。这类离子具有稳定的电子层结构。在玻璃中一般不变价，无色并且不吸收紫外线。②18或18 2电子壳阳离子。这类离子的电子结构稳定性仅次于惰性气体型离子。这种离子单独存在的时候是无色的，但在形成化合物后悔产生原子极化，使得基态和激发态的能量差变小，对光产生不同程度的吸收，从而能够吸收可见光是玻璃着色。比如Ag 和I两者单独存在玻璃中都是无色的，但AgI却能使玻璃呈现黄色。③不饱和电子壳阳离子（属于过渡元素）。这类离子的电子层结果比较不稳定，最外层和次外层均含有没有配对的电子，基态和激发态比较接近，在可见光范围内容易受光线激发而对光产生吸收，使玻璃着色，而且由于它们价态多变，颜色的变化也比较多样。影响离子价态因素有：熔制过程中氧化还原的状态，玻璃中其他变价元素的作用等。这些玻璃的颜色很大程度上取决于离子的价态，所以控制氧化还原气氛对控制玻璃颜色由必然关系。同时，玻璃的组成和熔制温度，热处理温度和条件，对玻璃的颜色也有很大影响。

1. 非金属元素着色：常见的元素有S、Se、Te，它们以分子状态或化合物状态存在于玻璃中引起着色。硫和硒都是周期表中的第六主族元素，是典型的非金属元素，利用硒可以制备硒红，硒黄玻璃等颜色艳丽的玻璃，在上世纪就已经被广泛应用，现在应为造价以及对环境的污染等问题，发展已经被限制。它们都有有-2、0、 4、 6等四种价态，不同价态组成的化合物，产生的光学效应也不同，一般通过控制熔制过程中温度和热处理状态，以及氧化还原气氛，实现对玻璃颜色的控制，它们在玻璃中主要形成以下几种化合为：

①硫化物和硒化物：主要在还原条件中形成。比如无色的Na₂S、Na₂Se和棕色的FeS、FeSe。