光學玻璃結石是出現於玻璃(lí)中的結晶夾雜物(wù),結石同氣泡、條紋一(yī)樣都是光學玻璃必須克服的缺陷,結石的存在嚴重地影響光學玻璃的光學均(jun1)勻性。結石的尺(chǐ)寸大小不一(yī),有的呈針頭狀細(xì)點(diǎn),有的可連片成塊。其中包含的晶體有的用肉眼或放大鏡即可發現,有的則需用偏光顯微鏡才能清楚地辨別。
由於光學(xué)玻璃結石形成(chéng)的來源十分複雜(zá),形成的曆史條件變化多(duō)端;因此,研究結石的(de)成因及其檢驗時遵循的原理和方法,成為岩相學上令人注意的一個方麵,由於(yú)岩相分析結果對判斷結石來源和提出改善和防止的措(cuò)施(shī),產生了良(liáng)好的促進(jìn)作用,日前已成為(wéi)控製生產的必要手段。
結石有不同的類型,現按其產生原因敘述如下。
1、爐料(liào)結石
配合料(liào)中某些結晶組分沒有很好溶解,即被帶入到玻璃製品(pǐn)中間,為爐料結石。在很多情況下,以石(shí)英為常見。如果在一定製度下,料粉成分發生變化,尤(yóu)其是(shì)堿性物質缺少時如不及時提高熔製溫度,則二氧化矽就難以溶解,於是產生爐料(liào)結石。在(zài)一般情況(kuàng)下,石英未能完全溶解是同粉料混合不勻、石英粉料內出現較大顆粒(lì)或者同爐(lú)內溫度(dù)降低、熔化產生分(fèn)層、液流出現不正常等有關。個別粗粒石英的殘(cán)留,則往往與篩(shāi)網破損有關。料粉的飛(fēi)揚使堿性物質損失也(yě)有可能造成石英難溶而形成料(liào)粉結石。不難看到,形成爐料結石的因素甚多,要從結石的檢驗中找(zhǎo)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(zhèng)常生產下嚴(yán)格控製(zhì)工藝製度是避免產生料粉結石的重要條件(jiàn)。爐料石英(yīng)顆粒過細或爐料中水分過多,使爐料結團,也有可能(néng)形成爐料結石(shí)。
2、耐火材料結石
在光學玻璃熔煉過程中,坩堝的底部和壁部不斷地被玻璃液衝(chōng)刷和侵蝕。由於陶(táo)瓷坩堝在製造時采(cǎi)用生料作(zuò)為粘合劑,坩堝經高溫(wēn)燒結後,粘合荊的生料耐侵蝕較差。耐(nài)侵蝕性差的生料部分在高溫時(shí)先被玻璃侵蝕溶解掉,致使(shǐ)坩堝(guō)表兩層的一些(xiē)熟料顆料成為“孤島”狀暴(bào)露在玻璃中,進而(ér)從坩堝上脫落,掉入玻璃液中成為結石。坩堝(guō)和攪拌器在機(jī)械(xiè)作用下損壞落入玻璃中也(yě)會形成結石。除此以(yǐ)外,象爐頂磚、耐火攏或爐滴掉入玻璃中也形成(chéng)結(jié)石:這些光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(liào)結石。
耐火材(cái)料結石常常是由於坩(gān)堝等耐火(huǒ)材料的不良而造(zào)成(chéng)的(de),如坩堝氣(qì)孔率過大,燒結不好等使其抗侵蝕性能不好,另外采用了過(guò)高的熔化溫度也容易造成耐火材料結(jié)石(shí)。因此提(tí)高坩堝的抗侵蝕性能,在不影響玻璃澄清均化情況下,盡量采用較低的化料溫度(dù)和澄清溫度(dù)以減少玻璃液對坩堝的侵蝕,可以有效地減少耐火材料結石的產生。此(cǐ)外對於熔爐也要經常檢(jiǎn)查維修,避免爐滴、爐頂磚、耐(nài)火泥掉入玻璃中。
3、析(xī)晶結(jié)石
在一定溫度下如果從已經形成的玻璃重新析出晶體,即(jí)成為析晶(jīng)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(jīng)結石的存在往往使玻璃產生迷漾白點或呈現具有明顯結晶形態的產物。析晶結(jié)石特別(bié)容易發生在兩相界麵(miàn)上,例如在玻璃液的表麵上、氣泡上、玻璃液(yè)與耐火材料接觸(chù)的界麵(miàn)上。
在析晶溫度範圍內,不同組成的(de)玻璃液析晶(jīng)的傾向,可以由它們的晶核(hé)形成速率與晶(jīng)體生長速度曲線來表示。根據兩者曲線在相應溫度範圍內的相交關係便可找出(chū)結晶傾向最大的溫度範圍。為了不讓玻(bō)璃在這個溫度範圍內析晶,工(gōng)藝上往往采取迅速冷卻(què)的辦法,不使玻璃有充分時間進(jìn)行成核和生長。
對析晶傾向不大的玻璃成分來說,產生(shēng)析(xī)晶結石的原因常常是由於(yú)控製溫度不當而(ér)造成。但也很可能是由於玻璃液成分不均,在局部地方形成了析晶傾向強烈(liè)的玻璃。對於析晶傾(qīng)向較大的(de)玻璃(lí)來說,采用快速冷卻(què)來避免析晶當然(rán)是非常必要的,否則析晶結石就(jiù)不可避免地產生。為了(le)消除析晶(jīng)結石,工藝上可(kě)以(yǐ)采取(qǔ)提(tí)高操作溫度,使成型溫度處於液化溫度(析(xī)晶上限溫度)之上;或(huò)者調整配方、穩定操作製度來達到預期目的。