光學玻璃結石是出現於玻璃中的結晶夾雜物,結石同氣泡、條紋一樣都是光學玻璃必須克服的缺陷,結石(shí)的存在嚴重地影響光(guāng)學玻璃的光(guāng)學均勻性。結石的尺寸大小不一,有的呈(chéng)針頭狀細點,有(yǒu)的可連片成(chéng)塊。其中包含的晶體有的用(yòng)肉眼或放大鏡即可發現,有的則需(xū)用偏光顯微鏡才能(néng)清楚地辨(biàn)別。
由於光學玻璃結石形成的來源十分複雜,形成的曆(lì)史條件變化多端;因此,研究結石的成因及其檢驗時遵循的原理和方法,成為岩相學上令(lìng)人注意的一個方麵,由於岩相分析結果對判斷結石來源和提出改善和防止的措施,產生了良好(hǎo)的促進作(zuò)用,日前已成為控製生產的必要手段。
結石有不同(tóng)的類型,現按其產生原因敘述如下。
1、爐(lú)料結石
配合料中(zhōng)某些結晶組分沒有很好溶解,即被帶入到玻璃(lí)製(zhì)品中間,為爐料結(jié)石。在很多(duō)情況下(xià),以石英為常見。如果在一定製度下,料粉成分發生變化,尤其是堿性物質缺(quē)少時如不及時提高熔製溫度,則(zé)二氧化矽就難以溶解,於是產生爐料(liào)結石。在一般情況下,石英未能完全溶解是同(tóng)粉料混合不(bú)勻、石英粉料內出現較大顆粒(lì)或者同爐內(nèi)溫度降低、熔化(huà)產生分層(céng)、液流(liú)出現不正常等有關。個別粗粒石英的殘留,則往往與篩網破損(sǔn)有關。料粉的飛揚使(shǐ)堿性物質損失(shī)也有可能造成石英難溶而形成料(liào)粉結石。不難看到,形成爐料結(jié)石的因素甚多(duō),要從結石的檢驗(yàn)中找出依據說明真正造成爐料結石的原因,還得依靠岩相學方法來解決。而在正常生產下嚴格控製工藝製度是避免產生料粉結石的重要條件。爐料石英顆粒過細或爐料中水分過多,使(shǐ)爐料結團,也有可(kě)能形成爐料結石。
2、耐火材料結(jié)石
在光學玻璃熔煉過程中,坩堝的底部和壁部不斷地被(bèi)玻(bō)璃液衝刷和侵蝕。由於陶(táo)瓷坩堝在製造時采用生料作為粘合劑,坩堝經高溫燒結後,粘合荊的生料耐侵蝕較差。耐侵蝕性差的生料部分在(zài)高溫時先被玻璃侵蝕溶解掉,致使坩堝表兩(liǎng)層的(de)一些(xiē)熟料顆料(liào)成(chéng)為“孤島”狀暴露在玻璃中,進而從(cóng)坩堝上脫(tuō)落,掉入玻璃液(yè)中成為結石。坩(gān)堝和攪拌器在機械作用下損壞落入玻璃中(zhōng)也(yě)會形成結石。除此以(yǐ)外,象爐頂(dǐng)磚、耐火攏或爐滴掉入玻璃中也形成結石:這些光(guāng)學玻璃結石都是因耐火材料而產生的,因此通常稱為耐火材料結石。
耐火材料結石常常是由(yóu)於坩堝等耐火材料(liào)的(de)不良(liáng)而造成的,如坩堝(guō)氣孔率過大,燒結不好等使其抗侵蝕性能不好,另外采用了過高的熔(róng)化溫度也容易造成耐火材料結石(shí)。因此提高坩堝的抗侵蝕性能,在不影響(xiǎng)玻璃澄清均化(huà)情況下(xià),盡量采用較低的(de)化料溫(wēn)度和澄清溫度(dù)以(yǐ)減少玻璃液對坩堝的(de)侵蝕,可以有效地減少耐(nài)火材料(liào)結石的產(chǎn)生。此外對於熔爐(lú)也要經常檢查維(wéi)修,避免(miǎn)爐(lú)滴、爐(lú)頂磚、耐火泥掉入玻璃中。
3、析晶結石
在一定溫度下如果從已經(jīng)形成的玻璃重新析出晶體(tǐ),即成為析晶結石。這類光學玻璃結石的產生,通常與該玻璃的析晶傾向有密切的關係。
玻璃中析晶結(jié)石(shí)的(de)存在往(wǎng)往使玻璃產生迷漾白點(diǎn)或呈現具有明顯結晶形態的產物。析晶結石特別容易(yì)發生在兩相界麵上,例如(rú)在玻璃(lí)液的(de)表麵上(shàng)、氣泡上、玻(bō)璃液(yè)與耐火材料接觸的界(jiè)麵上(shàng)。
在析晶溫度範圍內,不同組成的玻璃液析晶的(de)傾向,可以由它們的晶核形(xíng)成(chéng)速率與晶體生長(zhǎng)速度曲線來表示。根據兩者曲線在相應溫度範(fàn)圍內的相交關係便可找出(chū)結晶傾(qīng)向最大的溫度範圍。為了不讓玻璃在這個溫度範圍內析晶,工(gōng)藝上往往采取迅速冷卻的辦(bàn)法,不使玻璃有充分時間(jiān)進行成(chéng)核和生(shēng)長。
對析晶傾(qīng)向不大的玻璃成分來說,產生析晶結石的原因常常是由於控製溫度不當而造成。但也很可能是由於(yú)玻璃液成(chéng)分不(bú)均,在局部地方(fāng)形成了析(xī)晶傾向強烈的玻璃。對於析(xī)晶傾(qīng)向較大的(de)玻璃來說,采用快速冷卻來避免析晶當然是(shì)非常必要的,否則析晶結石就(jiù)不可(kě)避免地(dì)產生。為了消除析(xī)晶結石,工(gōng)藝上可(kě)以采取提(tí)高操作溫度,使成型溫度處於液化溫度(析晶上限溫度)之上(shàng);或者調整(zhěng)配方(fāng)、穩定操作製(zhì)度來達到預期目的。