一種高折射環保紅寶石玻璃及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高折射環保紅寶石玻璃及制備方法。 技術背景
[0002] 寶石獲得人們珍視的原因不僅在于稀少為貴的特性，更在于其經加工打磨后能夠 呈現鮮艷的色彩和與從不同的色澤，彰顯了其華麗和高貴。畢竟天然的寶石稀少有限，價格 不菲，普通人難以接受。正因為寶石價格高昂，使得仿寶石材料大量出現，隨之工業材料和 生產及加工技術的不斷發展，市場上已經出現了大量仿寶石材料出現，有些甚至足以以假 亂真，同時也能讓普通人可以以較低的價格買到與真寶石媲美的裝飾品。
[0003] 目前市場上仿寶石玻璃種類較多，如鉛晶質玻璃、乳濁和半乳濁玻璃等，但含鉛晶 質玻璃由于有較高的含鉛量，且在使用過程中會出現溶出問題，影響了人體健康，此外，鉛 晶質玻璃在熔制過程中的揮發進入大氣后被人體吸入體內而造成各種疾病。乳濁和半乳濁 玻璃和寶石玻璃差別大，不透明，達不到寶石玻璃的效果。目前市場上仿寶石玻璃品質不夠 高，參差不齊，雖有較好樣品，如光學玻璃，但大多是以高鉛或稀土為主要成分，環境問題和 成本代價極大。
[0004] 顏色水晶不斷豐富了水晶玻璃的品種，也加強了其裝飾效果，起到了十分重要的 作用，加之國民對紅色有著獨特的喜歡，紅色水晶玻璃的開發必將是主流品種，然而紅色水 晶玻璃，特別是環保型高折射紅色水晶玻璃目前還沒有報道，開發環保高折射紅色系列水 晶的意義不言而喻，市場前景十分廣闊。
[0005] 專利CN101381202A公布了一種銻紅寶石玻璃配方及制備方法，雖是環保型，但是 其折射率低，顏色不夠純正，難以達到高品質的寶石玻璃色彩效果。
[0006] 國際著名水晶玻璃公司D.施華洛世奇兩合公司申請公布號CN 102858703 A，介 紹一種著紅色玻璃及其制備方法，所述著紅色玻璃包含基礎玻璃成分、著色添加劑、還原 劑、穩定劑，其中所述著色添加劑具有銅氧化物和釹氧化物，并且其中所述還原劑具有錫氧 化物，并且其中所述穩定劑具有銻氧化物，其特征在于，所述銅氧化物在所述著紅色玻璃中 的含量在〇. 02-0. 08重量％之間。但此種紅色玻璃折射率不高，且難以達到硫硒化鎘純正 的紅色。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于針對以上技術問題，提供一種用硫硒化鎘著色高折射環保型紅 寶石玻璃及其制備方法，該紅寶石玻璃不含鉛和砷等有害氧化物，其折射率高達1. 62-1. 7， 可見光區透過率高，化學穩定性好，顏色鮮艷純正，品質好，能夠起到很好的裝飾效果。
[0008] 本發明采用的技術方案如下： 一種高折射環保紅寶石玻璃，包括基礎玻璃和著色劑，其包括如下以質量百分比計的 組分：SiO2 40-55%，BaO 10-20%，TiO2 7-20%，ZnO 3-9%，ZrO2 0-5%，K2O 2-5%，B2O3 1-9%， CaO1-3%〇
[0009] 進一步地，所述紅寶石玻璃還用占所述基礎玻璃質量百分比0.8-2. 5%的CdS和 0. 6-1. 8%的Se作為著色劑。
[0010] 進一步地，所述紅寶石玻璃還用占所述基礎玻璃質量百分比〇. 1-0. 5%的C粉作 為還原劑控制玻璃熔制的氣氛。
[0011] 優選地，1102和BaO的含量之和為20-35%，其中BaO全以BaCO 3引入，K20全以K2CO3 引入，1102以工業化工氧化物形式引入。
[0012] 所述的紅寶石玻璃的制備方法，其特征在于其步驟如下： (1) 準確稱量各組分； (2) 將混合好的基礎玻璃各組分在1000°C加入鉑金坩堝爐，按5°C /min的升溫速度升 至1350-1450°C保溫4h進行熔制； (3) 將熔制好的玻璃倒入潔凈的10-20 °C水中水淬成玻璃顆粒，移至150 °C烘箱中烘 干； (4) 將烘干好的玻璃料加入所述著色劑CdS、Se以及還原劑C粉混合均勻，于鉑金坩堝 中1300-1350°C二次熔制2h，熔制過程中攪拌均勻，密封坩堝，后將爐溫降至1250-1300°C 保溫0. 5h后倒入成型模具成型，移至450-550°C退火爐中退火0. 5-3h，關爐冷卻即可。
[0013] 進一步地，步驟（4)結束后，所制備的玻璃再在退火爐中進行二次加溫顯色處理， 顯色處理溫度為650-750°C，時間為0. 5-2. 5h。
[0014] 優選地，步驟（2)中熔制的溫度為1350-1380°C，熔制時間為3-3. 5h。
[0015] 優選地，步驟（4)中玻璃退火溫度為480-520°C，退火時間為0· 5-1. 5h。
[0016] 優選地，所述二次加溫顯色處理溫度為660-720°C，處理時間為0. 5-2h。
[0017] 寶石玻璃成分對其品質或性能和成本均產生重大的影響。玻璃成分與生產工藝密 切關系，通常根據設計的成分來選擇生產工藝，玻璃成分設計不當，造成熔化困難，熔制時 發生結石、條紋、氣泡等缺陷，實際生產中時有發生。還有，玻璃成分設計必須考慮工藝性能 需要。通常使設計玻璃成分達到易于熔化，符合成形、加工和退火等操作要求。最后，在設 計成分時必須考慮到原料的質量穩定性和大量供應問題。
[0018] 上述組分中，SiO2是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面體的結構組元形成不規 則的連續網絡，成為玻璃的骨架。它不但可以形成玻璃，而且能提高玻璃的機械強度、化學 穩定性、熱穩定性等，但它又是較難熔化的物質，因此SiO 2含量有其最適宜的值。若含量低 于40%則無法充分的得到該效果，玻璃的化學穩定性差，成玻困難，質量得不到保證。另一 方面，若含有率超過55%，則寶石玻璃的熔化溫度高，粘性上升，難以使玻璃均質化。所以本 發明的310 2含量優選45~53%是合適的，更優選的為48~52%。
[0019] K2O是網絡外體氧化物，引入后能使硅氧四面體[SiO4]所形成的網絡松弛、斷裂， 從而解決了 SiO2難熔化的問題，可以作為助熔劑，使得玻璃熔融溫度下降，優選質量分數2% 以上。當氧化鉀含量太低時，造成玻璃融化困難，且制備本發明紅色寶石時需要加入必要含 量的K 2O保證顏色的鮮艷純正。因此該寶石玻璃中氧化鉀應有合適的含量，本發明中優選 K2O 2. 5-5%、更優選的為3-5%。
[0020] TiO2，同時也可以增大玻璃的色散，在本發明中是替代PbO的主要氧化物且必不可 少。TiO2的含量不到7%時，玻璃的折射率達不到要求；若超過20%，會使玻璃著色且玻璃析 晶傾向變大難以控制，由于對紫外線的強吸收使玻璃黃色傾向增強，同時TiO 2又會使玻璃 中的Fe著色增強，這對硫硒化鎘制備紅色寶石玻璃是不利的。
[0021] BaO是本發明中替代PbO的主要氧化物且必不可少，具有增大玻璃折射率和玻璃 密度的作用，不足10%不能達到折射效果和水晶玻璃的質重感，BaO超過20%