專利名稱：：一種玻璃的顯色增強方法
技術領域：
：本發明屬于玻璃加工
技術領域：
，特別涉及用于信號玻璃或濾光玻璃的顯色增強技術，以提高玻璃著色均勻性、玻璃強度和熱穩定性。
背景技術：
：硒硫化鎘著色的玻璃具有特殊的光譜特性，首先是顏色純粹、鮮艷、透過率高，光吸收曲線陡峭(吸收和透過界限分明)。能在很狹窄的波段內使透射率幾乎由零達到最大值，在顏色玻璃的光吸收曲線中非常少見。另一個特點是這類玻璃的顏色變化具有連續性。玻璃顏色由黃轉變為橙、紅和深紅，光吸收曲線向長波移動，可制得從520760nm波長的一系列顏色。最后，在透可見光范圍內最大透過率能大于90%(試樣厚度以2mm計)，而且直到近紅外區都能保持最大的透過率，低于吸收限波長的光可以全部吸收。由于使用硒硫化鎘著色的玻璃具有上述特點，故與用其它著色劑所獲得的類似顏色玻璃相比，在實際應用上有著明顯的優越性。是制造信號玻璃和濾光玻璃的良好材料。信號玻璃和濾光玻璃等一些要求較高的產品，必須在特殊的顯色爐中進行二次顯色處理，在規定的顯色溫度(如紅色玻璃在700°C)和時間下獲得所需要的光譜曲線。但是，這種顯色技術中，顯色處理后，玻璃制品降溫過程中很難保持玻璃各部分(如制品的不同區域)降溫速率的一致，由此導致產品的著色均勻性較差；另一方面，生產效率不高，不適于工業化規模生產。
發明內容鑒于二次顯色處理中存在的問題，本發明的首要目的在于提供一種使玻璃著色均勻性好并能提高玻璃強度和熱穩定性、經濟效益高、生產效率高的玻璃顯色增強方法。該玻璃的顯色增強方法，是將已加工的信號玻璃或濾光玻璃在顯色處理后，迅速放入液體冷卻介質中冷卻，然后再取出自然冷卻。其中，所述液體介質為相對粘度30100Pa.s、閃點22031(TC的油類，包括礦物油、熔融硝酸鉀、熔融硝酸鈉和硅酮油。本發明中，所述玻璃為硼硅酸鹽紅色信號玻璃，顯色處理在660-72(TC電爐中持續10-20分鐘，液體冷卻介質為純KN03熔鹽或NaN03熔鹽，熔鹽溫度為330_420°C，冷卻時間為5-10分鐘。硼硅酸鹽紅色信號玻璃組成為按重量百分比Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。紅色信號玻璃制成為重量為100克、尺寸①80X50mm，壁厚為3mm的玻璃燈具，將玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在660-72(TC電爐中持續10-20分鐘進行顯色處理，然后迅速放入330-420°CKN03熔鹽中冷卻5_10分鐘，從熔鹽中取出玻璃燈具自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥。本發明中，所述玻璃還可為黃色濾光玻璃，組成為按重量百分比Si(^:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%;所述黃色濾光玻璃制成玻璃燈具，將玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在53(TC電爐中持續20分鐘進行顯色處理，然后迅速放入28(TC硅酮油中冷卻5分鐘，再取出玻璃燈具自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥。本發明另一目的，在于提供用上述方法制備得到的彩色耐熱玻璃。這種彩色耐熱玻璃，透過率達到28.5%;著色均勻性好，色度偏差小于0.01;抗彎強度由60-70MPa提高到140180Mpa;熱穩定性提高4060°C。該彩色耐熱玻璃，為紅色或黃色耐熱玻璃，不同顏色的玻璃組成及處理方法參考上述相關內容。本發明還已目的，是提供由上述彩色耐熱玻璃制成的彩色耐熱玻璃制品，這些制品可以為用于飛機、艦船、器皿、防爆等各種高端領域的耐熱信號燈或耐熱視窗玻璃。采用以上設計，本發明提供的玻璃顯色增強方法具有操作簡單、成本低廉和生產效率高的特點，將有利于拓展信號玻璃和濾光玻璃的應用范圍。其顯著的技術效果還包括(1)以硼硅酸鹽玻璃作為紅色信號玻璃的基礎組分，采用硫硒化鎘進行著色，得到光學和理化性能優良的紅色信號玻璃。通過顯色增強處理，在保證信號玻璃著色均勻的同時，提高了玻璃強度和熱穩定性，可以作為耐熱玻璃使用，用作飛機、艦船、器皿、防爆等各種高端領域的信號玻璃和濾光玻璃(制成例如紅色信號燈、紅色視窗玻璃等)，從而擴大了信號和濾光玻璃的應用范圍。本發明得到的黃色耐熱濾光玻璃，可以用做飛機、艦船、器皿、防爆等各種高端領域的信號玻璃和濾光玻璃(制成例如黃色信號燈、黃色視窗玻璃等)，擴大了原有信號和濾光玻璃的應用范圍。(2)顯色溫度和時間對信號玻璃光譜特性有一定的影響，而以溫度的影響最顯著。本發明依據硫硒化鎘著色機理，通過研究顯色溫度、時間對信號玻璃光譜特性的影響，采取調整顯色工藝參數的方法，可以得到所需要的光譜曲線。(3)本發明在玻璃顯色處理后，通過放入液體冷卻介質中迅速冷卻，使得在整個工藝過程中，玻璃各部分(如內層和外層)的降溫速率完全一致，保證了著色均勻性；冷卻的同時還對玻璃進行了液體增強處理，使玻璃強度提高到原來的2倍以上；熱穩定性提高了30-60°C。(4)采用本發明顯色增強技術的耐熱玻璃著色均勻，光譜曲線重復性好，成品率高。該技術操作簡單，生產效率高，適宜工業化規模生產。圖1是表示本發明彩色玻璃顯色增強方法的工藝過程。圖2是表示顯色溫度與玻璃光譜曲線的關系圖(顯色時間20分鐘)。圖3是表示本發明實施例1紅色耐熱信號玻璃的光譜曲線圖(顯色溫度66(TC，顯色時間20分鐘)。圖4是表示本發明實施例6黃色耐熱濾光玻璃的光譜曲線圖(顯色溫度53(TC，顯色時間20分鐘)。具體實施例方式本發明從解決現有信號玻璃和濾光玻璃著色均勻性較差入手，提供一種玻璃顯色增強技術，從而獲得著色均勻性好、玻璃強度高和熱穩定性好的彩色耐熱信號玻璃。本發明可以對已有的紅色信號玻璃制品進行處理，以硼硅酸鹽玻璃作為紅色信號玻璃的基礎組分，采用硫硒化鎘進行著色，以常規方式制成玻璃制品。本發明采用的紅色信號玻璃原料組成可以為(按wt^計)Si02:6872%;A1203:25%;B203:812%;Na20:510%;K20:26%;ZnO:812%;CdS:13%;Se:0.31%。本發明還可以對已有的黃色濾光玻璃制品進行處理，使用黃色濾光玻璃組分，例如以組成配比(Wt%)為Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:ll%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%制成的玻璃制品。之后，本發明以常規方式對玻璃制品進行二次顯色處理；玻璃制品顯色處理后，先放入液體冷卻介質中迅速冷卻，然后再取出自然冷卻。對紅色信號玻璃，冷卻溫度為330-420°C，對黃色濾光玻璃，冷卻溫度為280°C，時間為5_10分鐘。從冷卻介質中取出玻璃燈具后，對玻璃燈具進行清洗、干燥，從而獲得光譜特性和理化性能優良的彩色耐熱玻璃燈具。彩色玻璃顯色增強方法的工藝過程參見圖l所示。在本發明中，采用液體冷卻介質例如KN03熔鹽、礦物油、熔融硝酸鈉、和硅酮油等對顯色處理玻璃制品進行冷卻，在均勻冷卻玻璃的同時，還對玻璃起到了增強作用玻璃是一種脆性材料，由于表面微裂紋等缺陷的存在使玻璃的實際強度比理論強度低得多，因此它的應用范圍受到一定的限制。為了改善它的機械性能和熱穩定性，提高玻璃的理化性能，采用物理增強處理來實現。物理增強處理是通過把玻璃加熱到適宜溫度后迅速冷卻，使玻璃表面急劇收縮，產生壓應力，而玻璃中層冷卻較慢，還來不及收縮，故形成張應力，使玻璃獲得較高的強度。物理增強方法很多，按冷卻介質來分，可分為微粒增強法，液體介質增強法和氣體介質增強法。本發明針對特定的彩色玻璃進行研究，發現由于液體的熱導率比空氣高幾倍甚至幾十倍，所以采用液體作為冷卻介質有助于提高玻璃的增強效果，且通過實驗獲知液體介質最好使用相對粘度30lOOPas、閃點22031(TC的油類，如礦物油、熔融硝酸鉀、熔融硝酸鈉和硅酮油等。具體的，對于紅色信號玻璃或黃色濾光玻璃燈具來說，可以利用顯色處理溫度與液體增強加熱溫度相近的特點(如紅色信號玻璃約700°C)，首先對彩色玻璃燈具進行顯色處理，然后放入一定溫度的冷卻介質中迅速冷卻。在該冷卻過程中，玻璃燈具各部分的降溫速率完全一致，保證了著色均勻性；并且在冷卻的同時，對玻璃燈具完成了液體增強處理，從而提高玻璃燈具強度和熱穩定性，得到耐熱玻璃燈具。以下將以實施例詳述本發明，實施例的工藝過程參見圖l所示。這些實施例是對本發明的進一步說明而非限制。實施例11)將組成配比(Wt%)為Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。混合均勻，置于剛玉坩堝中，在1400155(TC熔制后，在130(TC壓制成型重量為IOO克的數個玻璃燈具，尺寸為①80X50mm，壁厚為3mm。對退火后的玻璃燈具卡口研磨，以備顯色增強處理。2)采用100wt%KN03作為熔鹽，在電爐中熔化，并澄清24h以上備用。3)將步驟1)制成的玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在溫度66(TC電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。然后，從電爐中取出工裝迅速放入100^%的1(冊3熔鹽中，熔鹽溫度為380°C，時間為5分鐘。4)從熔鹽中取出玻璃燈具，自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥得到產品紅色耐熱玻璃燈具。對照品的制備將步驟1)制成的玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在溫度66(TC電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。然后，關閉電爐自然冷卻得到對照品紅色玻璃燈具。參照HB6441《飛機照明顏色和信號燈顏色通用要求》、GB/T5137.2《汽車安全玻璃試驗方法第二部分光學性能試驗》、GJB150.5《溫度沖擊試驗》和三點彎曲強度測試方法對產品和對照品進行檢測。結果參見表l:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注看色均勻性的考核，通過對比制品不同區域的色度偏差來考核；燈罩形狀的特殊性，在抗彎強度測試中僅對玻璃材質本身強度進行試驗。實施例1得到的紅色耐熱信號玻璃的光譜曲線參見圖3。檢測表明本發明實施例產品截止波長440nm，透過率達到28.5%;著色均勻性好，色度偏差小于0.01;抗彎強度由對照品的60-70MPa提高到140Mpa;熱穩定性提高了40°C。沒有發生變形，成品率高。該產品可以作為耐熱玻璃燈具使用在飛機、艦船和防爆等特殊領域，而對照品只能作為普通照明燈具的濾光玻璃使用。實施例2采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具放入耐溫工裝中在溫度670°C電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例2的產品進行檢測，數據列于表2。實施例3采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具放入耐溫工裝中在溫度680°C電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例3的產品進行檢測，數據列于表2。實施例4采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具放入耐溫工裝中在溫度700°C電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例4的產品進行檢測，數據列于表2。實施例5采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具放入耐溫工裝中在溫度720°C電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例25的產品進行檢測，數據列于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注看色均勻性的考核，通過對比制品不同區域的色度偏差來考核；燈罩形狀的特殊性，在抗彎強度測試中僅對玻璃材質本身強度進行試驗。實施例15以制備壁厚為3mm紅色耐熱玻璃燈具為例對本發明的顯色增強方法進行了描述。數據顯示，所有實施例產品的透過率均符合標準，著色均勻性好，色度偏差均小于0.01，抗彎強度、熱穩定性均顯著提高，成為適用于飛機、艦船和防爆等特殊領域中的耐熱玻璃燈具。另一方面，用實施例1至5的數據繪制顯色溫度與玻璃光譜曲線的關系圖，參見圖2，表明玻璃顯色處理的顯色溫度和時間對玻璃光譜特性有影響。通過此類光譜曲線，可以通過調整顯色溫度來得到所需要的光譜特性和強度的玻璃制品。實施例6:黃色耐熱濾光玻璃燈具1)將組成配比(wt%)為Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%。混合均勻，置于剛玉坩堝中，在1350145(TC熔制后，在1240°C壓制成型重量為IOO克的數個玻璃燈具，尺寸為①80X50mm，壁厚為3mm。對退火后的玻璃燈具卡口研磨。2)采用有機硅油-硅酮油作為冷卻介質，在電爐中升溫至28(TC保溫。3)將步驟1)制成的玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在溫度530°C電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。然后，從電爐中取出工裝迅速放入有機硅油熔鹽中，溫度為28(TC，時間為5分鐘。4)從熔鹽中取出玻璃燈具，自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥得到產品黃色耐熱濾光玻璃燈具。對照品的制備將步驟1)制成的玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在溫度53(TC電爐中進行顯色處理，顯色時間20分鐘。然后，關閉電爐自然冷卻得到對照品黃色濾光玻璃燈具。按照實施例1的檢測方法對實施例6的產品和對照品進行檢測，數據列于表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注著色均勻性的考核，通過對比制品不同區域的色度偏差來考核；燈罩形狀的特殊性，在抗彎強度測試中僅對玻璃材質本身強度進行試驗。實施例6黃色耐熱濾光玻璃的光譜曲線參見圖4。檢測表明本發明以制備黃色耐熱濾光玻璃燈具為實施例對本發明的顯色增強方法進行描述。產品截止波長400nm，透過率達到34.8%;著色均勻性好，色度偏差小于0.01;抗彎強度由60-70MPa提高到160Mpa;熱穩定性提高6(TC。沒有發生變形，成品率高。該黃色耐熱濾光玻璃燈具也可用于飛機、艦船和防爆等特殊領域中的耐熱玻璃燈具。實施例7采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具從顯色電爐中取出工裝迅速放入100wt^的KN03熔鹽中，熔鹽溫度為33(TC，時間為5分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例7的產品進行檢測，數據列于表4。實施例8采用與實施例1相同的步驟。其中不同處為步驟3)中將玻璃燈具從顯色電爐中取出工裝迅速放入100wt^的KN03熔鹽中，熔鹽溫度為42(TC，時間為5分鐘。按照實施例的檢測方法對實施例8的產品進行檢測，數據列于表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注著色均勻性的考核，通過對比制品不同區域的色度偏差來考核；燈罩形狀的特殊性，在抗彎強度測試中僅對玻璃材質本身強度進行試驗。實施例7、8進一步以得到3mm紅色耐熱玻璃燈具為例對本發明的方法進行描述。實施例1、7、8的測試數據表明本發明中對紅色信號玻璃增強處理的熔鹽溫度在330420°C范圍內，均能實現對該玻璃的顯色增強；另一方面也提示，熔鹽溫度對玻璃光譜特性、抗彎強度和熱穩定性會有影響，因此，本發明可以在一定范圍內通過調整熔鹽溫度來獲取需要的光譜特性和強度的玻璃制品。權利要求一種玻璃的顯色增強方法，其特征在于，將已加工的信號玻璃或濾光玻璃在顯色處理后，迅速放入液體冷卻介質中冷卻，然后再取出自然冷卻。2.根據權利要求1所述玻璃的顯色增強方法，其特征在于，所述液體介質為相對粘度30100Pas、閃點22031(TC的油類，包括礦物油、熔融硝酸鉀、熔融硝酸鈉和硅酮油。3.根據權利要求1或2所述玻璃的顯色增強方法，其特征在于，所述玻璃為硼硅酸鹽紅色信號玻璃，顯色處理在660-720°C電爐中持續10-20分鐘，液體冷卻介質為純KN03熔鹽或NaN03熔鹽，熔鹽溫度為330-42(TC，冷卻時間為5-10分鐘。4.根據權利要求3所述玻璃的顯色增強方法，其特征在于，所述硼硅酸鹽紅色信號玻璃組成為按重量百分比Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。5.根據權利要求4所述玻璃的顯色增強方法，其特征在于，所述紅色信號玻璃制成為重量為100克、尺寸①80X50mm，壁厚為3mm的玻璃燈具，將玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在660-720°C電爐中持續10-20分鐘進行顯色處理，然后迅速放入330_420°CKN03熔鹽中冷卻5-10分鐘，從熔鹽中取出玻璃燈具自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥。6.根據權利要求1或2所述玻璃的顯色增強方法，其特征在于，所述玻璃為黃色濾光玻璃，組成為按重量百分比Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%;所述黃色濾光玻璃制成玻璃燈具，將玻璃燈具放入耐溫工裝中，將工裝吊掛在530°C電爐中持續20分鐘進行顯色處理，然后迅速放入28(TC硅酮油中冷卻5分鐘，再取出玻璃燈具自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥。7.—種彩色耐熱玻璃，用權利要求1至6任一所述方法制備得到。8.根據權利要求7所述彩色耐熱玻璃，其特征在于，所述彩色耐熱玻璃透過率達到28.5%;著色均勻性好，色度偏差小于0.01;抗彎強度由60-70MPa提高到140180Mpa;熱穩定性提高4060°C。9.根據權利要求7所述彩色耐熱玻璃，其特征在于，為紅色或黃色耐熱玻璃。10.—種彩色耐熱玻璃制品，其特征在于，由權利要求7或8所述彩色耐熱玻璃制成，為耐熱信號燈或耐熱視窗玻璃。全文摘要本發明涉及一種玻璃的顯色增強方法，屬于玻璃加工
技術領域：
，主要用于信號玻璃或濾光玻璃。本發明按玻璃組成制成玻璃制品后，進行顯色處理，然后迅速放入液體冷卻介質中冷卻，再取出自然冷卻，對玻璃燈具進行清洗、干燥。所述液體介質為相對粘度30～100Pa·s、閃點220～310℃的油類，包括礦物油、熔融硝酸鉀、熔融硝酸鈉和硅酮油。采用本發明顯色增強處理后的彩色玻璃成為了耐熱玻璃，不僅提高了著色均勻性，玻璃強度和熱穩定性，還擴大了信號玻璃和濾光玻璃的應用范圍。本發明具有操作簡單，成本低廉，成品率高和可重復性好的特點，適宜工業化規模生產。文檔編號C03C4/02GK101717185SQ200910236860公開日2010年6月2日申請日期2009年11月4日優先權日2009年11月4日發明者劉永華,祖成奎,趙慧峰,陳江,韓濱申請人:中國建筑材料科學研究總院