光學玻璃具有高度透明性、特定的光耐火材料學常數、無氣泡、無條紋、無結石等化工原料特殊性能。因此,光學玻璃熔制對與玻璃液接觸的提出了高要求,要求雜質含量要低、抗玻璃液侵蝕性要高、高溫荷重變形溫度要高和熱穩定性要佳。

  

  (1)著色雜質的含量

  

  在光學玻璃熔制過程中.由于粘土質坩埚和攪拌器被玻璃液侵蝕後,將雜質引入玻璃中,這不僅降低了無色光學玻璃的光透過率,而且往往在玻璃中形成氣泡、條紋、結石等疵病。不但給工藝帶來困難,而且也影響光學玻璃質量的提高。

  

   耐火材料中經常存在的著色雜質是鐵、钴、鎳、鉻、錳等過渡元素化合物。當鐵的含量大于0.02%時,將使玻璃呈黃綠色,顯著降低玻璃對光的透過率。以容 積2001坩埚爲例,如坩埚泥料中鐵含量爲l%,侵蝕厚度爲3mm,根據計算結果得知:由于坩埚被侵蝕而引入玻璃中的鐵含量將達0.02%左右,顯然已超 過無色光學玻璃所允許的鐵含量。如果將坩埚容積增至600l,在相同的情況下,玻璃中引入的含鐵量將相對減少,僅有0.01%。坩埚容積與被侵蝕後引入玻 璃中的含鐵量的關系如圖1-1所示。由此可見,除了嚴格控制玻璃原料與坩埚泥料中鐵含量外,在生産中適當增大坩埚容積,對提高光學玻璃的透過率是有利的。

  

  (2)抗玻璃液侵蝕性能

  

   玻璃中氣泡、條紋、結石的主要來源之一是玻璃液對耐火材料的侵蝕。由于玻璃液對坩埚的侵蝕,並且坩埚本身是多孔的,侵蝕將坯體中的氣體帶到玻璃液內産生 新的氣泡。使玻璃質量顯著蔔.降。試驗證明:當坩埚坯體的吸水率小于2%,氣孔率小于5%時,1crn3的氣體在玻璃液中可形成直徑爲0.2mm的氣泡達 1000個。

  

  坩蝸原料主要是鋁矽酸鹽礦物。在玻璃中不易熔化或者雖然已經熔化但不易擴散,因而在玻璃中容易形成條紋 和結石。所以坩埚受侵蝕愈嚴重,愈不易獲得優質的光學玻璃。對不襯裏的粘土坩埚坯體在熔煉玻璃後被侵蝕的厚度必須小于3mm。爲了提高坩埚抵抗玻璃液的侵 蝕能力,必須制定合理的坩埚配方,使之有利于抵抗各種玻璃的侵蝕,改進成型工藝,提高坯體的體密度、降低氣孔率或者坩埚內壁塗層。

  

  (3)高溫荷重變形溫度

  

  耐火材料對高溫和荷重共同作用的抵抗能力,其測定分爲高溫荷重變形溫度和高溫機械強度兩種檢驗方法。對光學玻璃所用耐火材料以測高溫荷重變形溫度爲主,因其對光學玻璃生産影響很大。玻手工皂材料璃 的熔煉過程要求坩埚能承受玻璃液重力和機械攪拌沖擊力的作用.使其不産生變形或破裂。對于熔煉一般光學玻璃的坩埚要求是:在高溫荷重196Pa時,試樣高 度被壓縮4%的溫度不低于1500C,壓縮40%的溫度不低于1650‘C。熔制某些難熔的輕冕玻璃,對坩埚的要求就更高。

  

  耐火材料的高溫荷重變形溫度主要取決于化學一礦物組成。即取決于耐火材料中的結晶相、晶相結構以及晶相與液相的比例等。耐火材料的致密度和顆粒組成也有一定的影響。

  

  (4)熱穩定性

  

  耐火材料抵抗溫度急劇波動而不破壞的性能稱爲熱穩定性。有時也稱耐急冷急熱性。

  

  在光學玻璃熔制過程中.坩埚首先在900~1000C進行焙燒,然後送入玻璃熔爐進行高溫燒結。其燒結溫度一般爲1500~1560C左右,保溫若幹小時後.降到加料溫玻璃陶瓷原料度 進行加料。以及又經高溫澄清、機械攪拌和爐內降溫。並且在較高的溫度下出爐。采用澆注法出爐時.坩埚還要重新回爐使用,上述工藝過程,均使坩埚經曆著較大 的溫度波動。爲使坩埚在溫度急劇波動時不産牛裂紋、裂縫、剝落或破裂,要求坩埚必須具有良好的熱穩定性。對于光學玻璃的熔制,坩埚的熱穩定性是一項很重要 的性能指標。

  

  耐火材料的熱穩定性可以根據文凱爾曼和肖特提出的公式進行計算:

  

  由上式可知:耐火材料的熱穩定性與組織結構、高溫抗張強度、彈性性質、導熱性質、熱膨脹性質有關。同時亦決定于耐火材料的組成、熟料顆粒組成和成型方法。

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