申请/专利权人：洛阳理工学院

申请日：2018-09-04

公开（公告）日：2021-05-18

公开（公告）号：CN108947241B

主分类号：C03C4/02(20060101)

分类号：C03C4/02(20060101);C03C3/097(20060101);C03C6/04(20060101);C03B19/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.05.18#授权;2019.01.01#实质审查的生效;2018.12.07#公开

摘要：本发明涉及一种浅蓝色玻璃及其制备方法，该浅蓝色玻璃的组成成分及各成分的重量分数为：SiO255％～65％、K2O3.0～10.0％、Cs2O0.5～2.0％、MgO3.0～12.0％、ZnO1.4～6.5％、BeO2.0～5.0％、Fe2O30.05～0.15％、Al2O30.10～0.30％、SO23.0～6.0％、P2O56.9～19.5％。本发明同时加入硫S和磷P，并严格控制两者的含量，得到颜色亮丽的浅蓝色玻璃，且得到的玻璃色泽饱满，色调稳定，外观明亮，永不褪色，化学稳定性好，非常适于制作手串、吊坠等饰品，是一种新型的低成本、易于加工、易出效果的饰品制作材料。

主权项：1.一种浅蓝色玻璃，其特征在于其组成成分及各成分的重量分数为：

全文数据：一种浅蓝色玻璃及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及玻璃制备技术领域，具体涉及一种浅蓝色玻璃及其制备方法。背景技术[0002]由于带有颜色的玻璃的独特性能，且玻璃制品物美价廉，可以用彩色玻璃基材制作出人们喜爱的各种饰品，表现出一些美学的性能。要使玻璃基材达到理想色泽效果，有两种途径，一种是可以在无色玻璃表面镀膜，希望呈什么颜色就镀对应颜色的膜层。另一种方法是可以直接生产有色玻璃，在玻璃配合料中加入某些着色剂，使熔制出的玻璃本身具有颜色。前者色彩、亮度较好，但容易脱膜。本发明属于后者，在制作玻璃配合料的同时加入硫S和磷P，并且控制一定的量，可以生产出淡雅的浅蓝色玻璃。该浅蓝色玻璃可以用于加工手串、吊坠等饰品，该方法生产的玻璃颜色在高温下不褪色，化学性质稳定。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种浅蓝色玻璃及其制备方法，该方法工艺简单、易操作，通过同时加入硫S和磷P，并严格控制两者的含量得到颜色亮丽的浅蓝色玻璃，且得到的玻璃色泽饱满，色调稳定，外观明亮，永不褪色，非常适于制作手串、吊坠等饰品，是一种新型的低成本、易于加工、易出效果的饰品制作材料。[0004]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种浅蓝色玻璃，其组成成分及各成分的重量分数为：[0007]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。[0008]前述的一种浅蓝色玻璃，其中，K2O以碳酸钾的形式引入，Cs2O以碳酸铯的形式引入，MgO以碳酸镁形式引入，ZnO以氯化锌形式引入，BeO以氢氧化铍的形式引入，SiO2以硅砂的形式引入，SOdPP2O5分别以单质硫和磷酸钙形式引入;所述的硅砂还引入Fe2O3和Al2O3,由于Fe2O3和AI2O3在玻璃成分中含量较少，硅砂的引入可自然带入少量Fe2O3和AI2O3,因此在按照成分配比计算各玻璃配合原料的所需重量时，可不考虑Fe2O3和Al2O3所占的重量分数。[0009]上述硅砂中SiO2的重量分数为99.93%。[0010]前述的一种浅蓝色玻璃，按照以下方法制备：[0011]1按照事先计算好的成分配比计算并称取不同质量的硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，放入箱式电阻炉进行熔制，熔制的温度控制在1515Γ，并在此温度下保温100分钟，使玻璃配合料充分熔融；[0012]所述事先计算好的成分配比为：SiO255%〜65%、K203.0〜10.0%Xs2O0.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、S〇23.0〜6·0%、Ρ2〇56.87〜19.47%，按照该成分配比通过计算换算成各成分所对应的引入物质的质量并称取；[0013]2取出盛有玻璃液的刚玉坩埚迅速倒入已经预热至600°C的模具中，然后将盛有玻璃液的模具放入保温在600°C的另一电阻炉中退火，在此温度下保温60min后自然冷却至室温，得到浅蓝色玻璃。[0014]所述事先计算好的成分配比还可以为：SiO258%、K208.5%、Cs20l.l%、MgO10.5%、21105%、8604.5%、3024.6%、？2057.8%，按照该成分配比计算出所需的硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙的质量，称重后作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，制备所述的浅蓝色玻璃。[0015]前述的浅蓝色玻璃，可以用于加工饰品，如手串、吊坠等。[0016]本发明的有益效果在于：[0017]本发明通过在玻璃成分中添加S元素和P元素，制作出具有淡雅色彩的浅蓝色玻璃，S元素和P元素必须同时包含，且需要严格控制两者的百分含量，其中，S元素控制在1.5〜3.0%，转换为SO2时百分含量应为3.0〜6.0%，P元素控制在3.0〜8.5%，转换为P2O5时百分含量应为6.9〜19.5%。在S元素和P元素中，硫⑸是主要的着色剂，磷P参与了玻璃网络的形成且对颜色的形成起辅助作用，玻璃组成中如果没有磷P，则不能显现淡蓝色。将原料按照设计的配比在合适的工艺条件下生产出浅蓝色玻璃，该玻璃放置在300°C±5°C的电阻炉中90分钟后取出，经测定其色度数据a、b值基本不变。说明制备出的玻璃颜色稳定，不易褪色。经粉末法测试，证明所得浅蓝色玻璃的化学稳定性较好。非常适于制作手串、吊坠等饰品和工艺品，是一种新型的低成本、易于加工、易出效果的饰品制作材料。[0018]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明[0019]图1为颜色坐标系的不意图；[0020]图2为实施例1-4所得到的玻璃样品的颜色图片；[0021]图3为实施例1-4所得到的玻璃样品的光谱曲线图。具体实施方式[0022]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种浅蓝色玻璃及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。[0023]经反复试验，本发明成品的浅蓝色玻璃的成分及配比确定如下：成品玻璃组成各成分的重量分数为：SiO255%〜65%、Κ203.0〜10.0%、Cs2〇0.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、Fe2〇30.05〜0·15%、Α12〇30.10〜0.30%，还包含S元素1.5〜3.0%、Ρ元素3.0〜8.5%;其中S元素和P元素分别以SO2和P2O5的形式存在；且S元素和P元素分别转换为SO2和P2O5时浅蓝色玻璃的成分及配比应为:SiO255%〜65%、K2O3.0〜10.0%、Cs2〇0.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、Fe2O30.05〜0·15%、Α12〇30.10〜0.30%、S〇23.0〜6·0%、Ρ2〇56.9〜19.5%。[0024]S元素和P元素是着色剂，且两者需同时使用。硫S是主要的着色剂，磷⑼参与了玻璃网络的形成且对颜色的形成起辅助作用，玻璃组成中如果没有磷P，则不能显现淡蓝色。在本发明中，用硫⑸和磷⑻共同作用，并且控制合理的硫⑸和磷⑼用量，可以生产出淡雅的浅蓝色玻璃。[0025]其中，K2O以碳酸钾的形式引入，Cs2O以碳酸铯的形式引入，MgO以碳酸镁形式引入，ZnO以氯化锌形式引入，BeO以氢氧化铍的形式引入，SiO2以硅砂的形式引入，SOdPP2O5分别以单质硫和磷酸钙的形式引入。[0026]利用上述配方生产浅蓝色玻璃的方法为：[0027]1设计成品玻璃的各成分配比为：SiO255%〜65%、Κ203.0〜10.0%、Cs200.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、S〇23.0〜6·0%、Ρ2〇56.9〜19.5%;[0028]按照上述配比换算出所需的原料硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙的重量，称重后作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，放入箱式电阻炉进行熔制，熔制的温度控制在1515Γ，并在此温度下保温100分钟，使玻璃配合料充分熔融；[0029]2取出盛有玻璃液的刚玉坩埚迅速倒入已经预热至600°C的模具中，然后将盛有玻璃液的模具放入保温在600°C的另一电阻炉中退火，在此温度下保温60min后自然冷却至室温，得到浅蓝色玻璃产品。[0030]最终所得浅蓝色玻璃应含有：Si0255%〜65%、Κ203.0〜10.0%、Cs2〇0.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、Fe2〇30.05〜0·15%、Α12〇30.10〜0.30%、S〇23.0〜6·0%、Ρ2〇56.9〜19.5%。与步骤1设计的成分配比应一致。[0031]当成品玻璃的组成符合上述标准时，得到的是符合要求的浅蓝色玻璃。因此，为得到符合要求的浅蓝色玻璃，称取原料时，应事先拟定成品玻璃中各成分所占的重量百分数，按照该比例组成分别换算成各成分对应的引入物质（原料）的重量，称重后按照上述方法制成浅蓝色玻璃。[0032]由于成品玻璃中Fe2O3和Al2O3含量较少，且硅砂矿石原料的使用会自然引入少量氧化铁Fe2O3、氧化铝Al2O3，因此，玻璃生产配料在实际操作时，可不考虑Fe2O3和Al2O3所占的重量分数，即不考虑氧化铁Fe2O3和氧化铝Al2O3的额外引入。[0033]—种实施方案为：按照最终制成的成品浅蓝色玻璃的成分为SiO258%、Κ208.5%、Cs2〇l.l%、MgO10·5%、Ζη05%、Be04.5%、S〇24·6%、Ρ2〇57.8%，分别计算需用的硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙的质量，分别称重后按照上述方法制备所得。[0034]本发明最终所得的是浅蓝色玻璃。通过控制硫⑸和磷P用量及熔制工艺过程，可以控制色度指标。如图1的颜色坐标所示，只要色度指标a值和b值在负值的中间区域，均可以形成浅蓝色玻璃。在本发明中，为了保证纯正的浅蓝色，硫⑸和磷G3的用量尤其是硫⑸用量必须控制在1.5〜3.5%之间，磷⑼的用量需控制在3.8〜8.5%之间，这样色度指标a值才能控制在-2.500到-10.000之间，b值控制在-20.000到-30.000之间之间，确保形成纯正的浅蓝色玻璃。[0035]实施例1-4:[0036]实施例1-4的玻璃成分配比不同，制备方法相同，按照表1配制4个实施例的玻璃成分：[0037]表1.浅蓝色玻璃的基本成分单位：％[0038][0039]按表1.设计成分，分别换算成硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙的质量，分别称重后作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，放入箱式电阻炉进行熔制，熔制的温度控制在1515Γ，并在此温度下保温100分钟，使玻璃配合料充分恪融；[0040]2取出盛有玻璃液的刚玉坩埚迅速倒入已经预热至600°C的模具中，然后将盛有玻璃液的模具放入保温在600°C的另一电阻炉中退火，在此温度下保温60min后自然冷却至室温，得到浅蓝色玻璃样品。[0041]实施例1〜4得到的玻璃样品分别记为1#〜4#样品，其玻璃样品图片如图2所示，由图2可知，2#和3#玻璃为浅蓝色。[0042]下表2是1#_4#样品中不同S元素和P元素的含量与所形成的玻璃色度的测定结果：[0043]表2.不同S元素、P元素含量与所形成的玻璃色度的测定结果[0044][0045]由表2可知：1#样品因硫含量较低，色度指标的a、b值分别为-0.714和-1.939,接近于颜色坐标系的中心点，外观接近无色，如图2中的1#样品。该样品的光谱曲线近似一条直线，如图3中的1#样品。[0046]2#、3#样品，硫⑸和磷⑼的用量均控制在合适的范围内，色度指标的a值在-2.500至IJ-10.000之间，b值在-20.000到-30.000之间之间。样品的外观为纯正的浅蓝色。2#、3#样品的光谱曲线因透光性相近几乎重合，在680nm附近有一较大的吸收峰，正是该处吸收峰导致了玻璃呈蓝色。如图3中的2#、3#样品。[0047]4#样品，因硫含量较高，色度指标的a、b值分别为3.028和15.298,外观表现为棕色，如图2中的4#样品。光谱曲线也完全不同于2#、3#样品，如图3中的4#样品。[0048]将2#和3#玻璃样片放置在300°C±5°C的电阻炉中，90分钟后取出，测定其色度指标，结果表明：在误差范围内色度数据a、b值基本不变，如下表3所示：[0049]表3.玻璃保温时间与色度指标的测定结果[0051]用粉末法测定本发明所述玻璃的化学稳定性，测定结果如下表4,从表4中的数据可知，K2O析出量在0.050〜0.067mgg之间，表明玻璃的化学稳定性较好。[0052]表4.玻璃的化学稳定性测定结果[0054]本发明中，S元素、P元素含量分别控制在S:1.5〜3.0%、P:3.0〜8.5%时，所得玻璃为浅蓝色，如表2中2#、3#样品的a、b值，a值控制在-2.500到-10.000之间，b值控制在-20.000到-30.000之间，在这一区域中，均为浅蓝色。实施例中的2#、3#玻璃样品的外观均为浅蓝色，玻璃样品外观看起来明亮、颜色饱满，且化学稳定性较好。[0055]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种浅蓝色玻璃，其特征在于其组成成分及各成分的重量分数为：K2O3,0〜10.0%，Cs,0·「〜2.0%,MgO3.0〜12.0%，ZnO1,4〜6.5%，BeO2.0〜5.%，SiO255,0%〜65.0%，!·〇：；,0·05〜0·15%，Λ1」0.,0·Κ〜0·30%，SO」3.0〜6.%,PA6.9〜丨9.5%。2.根据权利要求1所述的浅蓝色玻璃，其特征在于K2O以碳酸钾的形式引入，Cs2O以碳酸铯的形式引入，MgO以碳酸镁形式引入，ZnO以氯化锌形式引入，BeO以氢氧化铍的形式引入，SiO2以硅砂的形式引入，SO2和？2〇5分别以单质硫和磷酸钙形式引入；所述的硅砂还引入Fe2〇3和Al2〇3〇3.根据权利要求2所述的浅蓝色玻璃，其特征在于硅砂中SiO2的重量分数为99.93%。4.根据权利要求2所述的浅蓝色玻璃，其特征在于按照以下方法制备：1按照事先计算好的成分配比计算并称取不同质量的硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，放入箱式电阻炉进行熔制，熔制的温度控制在1515Γ，并在此温度下保温100分钟，使玻璃配合料充分熔融；所述事先计算好的成分配比为：SiO255%〜65%、Κ203.0〜10.0%、Cs2〇0.5〜2.0%、Mg03.0〜12·0%、Ζη01.4〜6.5%、Be02.0〜5.0%、S〇23.0〜6·0%、Ρ2〇56.87〜19.47%，按照该成分配比通过计算换算成各成分所对应的引入物质的质量并称取；2取出盛有玻璃液的刚玉坩埚迅速倒入已经预热至600°C的模具中，然后将盛有玻璃液的模具放入保温在6〇TC的另一电阻炉中退火，在此温度下保温60min后自然冷却至室温，得到浅蓝色玻璃。5.根据权利要求4所述的浅蓝色玻璃，其特征在于所述事先计算好的成分配比为:SiO258%、Κ208.5%、Cs2〇l.l%、MgO10·5%、Ζη05%、Be04.5%、S〇24·6%、Ρ2〇57.8%，按照该成分配比计算出所需的硅砂、碳酸钾、碳酸铯、碳酸镁、氯化锌、氢氧化铍、单质硫和磷酸钙的质量，称重后作为玻璃配合料，将其混合均匀后转入刚玉坩埚内，制备所述的浅蓝色玻璃。6.根据权利要求1所述的浅蓝色玻璃，其特征在于所述浅蓝色玻璃用于加工饰品。7.根据权利要求1所述的浅蓝色玻璃，其特征在于所述浅蓝色玻璃用于加工手串、吊坠。

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