Стекло плавится при температуре: При какой температуре плавится стекло? Температура плавления стекла: максимальные и минимальные показатели.

Содержание

Температура плавления стекла (температура начала размягчения)

Свойства стекла

Кроме того факта, что существует температура плавления стекла, и что из этого материала можно делать самые разнообразные изделия, он имеет много других свойств. Плотность стекла во многом зависит от его химического состава, этот показатель характеризует отношение объема к весу материала. Так, этот показатель самый низкий у кварцевого стекла.

Хрустальное, наоборот, имеет самую высокую, которая может превышать 3 г/см3. От химического состава также зависит и прочность этого материала, то есть то, как стекло может сохранять свою целостность в изделиях под воздействием внешних нагрузок. При растяжении и при сжатии влияние химического состава практически одинаково. На твердость материала влияет наличие или отсутствие примесей и их количественный показатель в данном экземпляре. Самым твердым считается то, в состав которого входит большое количество кремнезема, а именно кварцевое, а также боросиликатное. В свою очередь, наличие в составе окислов свинца снижает прочностные характеристики. Как известно, высокая температура плавления стекла позволяет изменить его внешний вид и при необходимости получить совершенно иную форму. Но при низких температурах, которые считаются нормальными для человеческой жизнедеятельности, стекло под воздействием нагрузок разрушается, а не деформируется.

Хрупкость стеклянных изделий зависит от толщины материала, а также формы. Проще всего разбить на осколки получается стекло плоской формы. Чтобы этот показатель повысить, на производстве материала в состав добавляют окислы магния, борный ангидрид. Чем более неоднородно стекло, тем больше вероятность, что при механических нагрузках оно разобьется.

Воздействие температуры

Отдельного внимания стоит температура плавления стекла. Несмотря на хрупкость материала, для того чтобы перевести в жидкое состояние, потребуется нагреть его до высоких температур. Что касается обычного стекла, то его температура плавления колеблется от 425 до 600 оС, у кварцевого этот показатель достигает 1000 оС. Из-за своей хрупкости и, соответственно, сложности произведения действительно больших деталей из стекла, появилась необходимость создания такого материала, который мог бы быть более прочным, сохраняя при этом остальные свойства. И в 1936 году в продажу поступает органическое стекло. Температура плавления оргстекла низкая, составляет всего 160 оС, а при 200 оС материал доходит до кипения. Применяется оргстекло буквально везде, поскольку прозрачность у него такая же, как и у других но вот по удароустойчивости оно стоит на порядок выше.

Как расплавить стекло в домашних условиях

Если вы хотите не сварить, а растопить стеклянное изделие, то без специального оборудования тоже не обойтись, ведь стекло не относится к легкоплавким материалам.

Тигель должен быть таким, чтобы захват его металлическими щипцами и прутьями не составлял затруднений.

Существует два способа плавки: литье и моллирование. В первом случае жидким стекольным сплавом заполняются специальные формы, а во втором случае состав плавится до густого, тягучего состояния, и с ним работают стеклодувы, придавая массе разнообразные формы.

Чтобы расплавлять бутылки и другие изделия дома, вам понадобится печь специальной конструкции.

Температура плавления стекла

Точная температура плавления зависит от наличия примесей в составе. Обыкновенное прозрачное стекло плавится при 700-750⁰С, посудное – при 1200-1400⁰С, а кварцевое – 1650⁰С. В промышленном производстве поддерживают в печах поддерживают температуру 1600⁰С.

Кварц и песок без примесей переходят в стеклообразное состояние при температуре 2300 градусов Цельсия.

Использование печи для плавки стекла

Если вас интересует, как расплавить стекло в домашних условиях, то пригодится профессиональное оборудование, а именно – муфельная печь, чья конструкция обеспечивает, нагрев до максимально высоких температур. Сегодня существуют муфельные печи, способные нагреваться до 2000⁰С. Применяя такие конструкции дома, вы легко сможете изготовить украшения или другие изделия из стекла, переплавляя бутылки или другую стеклянную тару в совершенно новые изделие.

Муфельная печь поможет производить стекло в домашних условиях.

Используйте формы для литья, но на них необходимо нанести специальный состав, чтобы стекло легко отделилось. Установите форму таким образом, чтобы состав не смог стечь за ее границы. Расположите изделия в печи так, чтобы при плавке, они стекали прямо в формы. Нагревайте печь постепенно, чтобы форма выдержала. После окончания процесса литья, понизьте температуру до 500⁰С и оставьте в печи для отжига.

Важно! Не подпускайте к оборудованию ребенка, так как это грозит опасностью для жизни.

Теперь вы знаете, что изготовить и расплавить стекло можно даже в домашних условиях, если в распоряжении есть сырье и специальное оборудование. Главное – соблюдайте технику безопасности при работе с высокими температурами и внимательно читайте инструкцию к эксплуатации муфельной печи, так вы обезопасите здоровье во время экспериментов со стеклом в домашних условиях.

Кварцевое стекло

Этот вид стекла получают путем плавления сырья высокой чистоты. Поэтому ответ на вопрос о том, при какой температуре плавится стекло кварцевое, – 1000оС. Это демонстрирует тот факт, что данный тип материала ещё и самый термостойкий, поэтому, если опустить его в раскаленном виде в холодную воду, он не будет трескаться. Благодаря этому кварцевое стекло можно использовать при очень высоких температурах, ведь чтобы привести его жидкое состояние, температура должна достигать 1500оС.

Существует две разновидности этого стекла — прозрачный и молочно-матовый кварц. По своим показателям они практически одинаковы, но отличаются оптическими свойствами. Поверхность кварцевого стекла имеет бльшую адсорбционную способность не только к влаге, но и к некоторым газам. Также стоит помнить о том, что кварц необходимо предохранять от всевозможных загрязнений, в том числе и от жирных следов от рук, подобные пятна можно удалить этанолом, как вариант используют ацетон.

Виды стекла

Кварцевое стекло

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO2 и является самым термостойким
стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 — 1000 °С составляет всего 6х10-7. Поэтому раскаленное кварцевое стекло, опущенное в холодную воду, не растрескивается.

Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 107 Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С

. При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.

Известно два сорта

кварцевого стекла:
прозрачный
кварц и
молочно-матовый
. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.

Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной

способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см2 при 750 °С за один час проникает 0,1 см3 Н2, если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).

Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук. Перед нагреванием кварцевого стекла имеющиеся на нем непрозрачные пятна снимают при помощи разбавленной фтороводородной кислоты, а жировые — этанолом или ацетоном.

Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот

, кроме HF и Н3РO4. На него не действуют до 1200 °С С12 и НСl, до 250 °С сухой F2. Нейтральные водные растворы NaF и SiF4 разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.

Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 106 Омхсм.

Обычное стекло

К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.

Известково-натриевое (содовое

), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.

Известково-калиевое (поташное

), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.

Известково-натриево-калиевое (содово-поташное

), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.

Боросиликатное стекло

Стекла с высоким содержанием SiO2, низким – щелочного металла и значительным – оксида бора B2O3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма Corning Glass Works

начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием
Pyrex
. Стекло марки
Pyrex
является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO2, 12-13% В2O3, 3-4% Na2О и 1-2% Аl2О3. Оно известно под разными названиями:
Corning
(США),
Duran
50,
Йенское
стекло G20 (Германия),
Гизиль
,
Монекс
(Англия),
ТС
(Россия),
Совирель
(Франция),
Simax
(Чехия).

В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2–5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.

Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 1011 пуаз (1010 Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н2, Не, O2 и N2. Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».

Хрустальное стекло

Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.

Свинцовосодержащие хрустальные стекла

— свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).

К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.

Баритовое

стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как
оптическое
и
специальное
стекло.

Лантановое

стекло содержит окись лантана La2О3 и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La2О3 повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как
оптическое
.

Боросиликатное стекло

Этот вид стекла имеет в своем составе большое количество оксида бора, чем и объясняется его название. Благодаря введению в состав этого вещества, оно может быть гораздо прочнее других видов. Стойкость к термоудару у боросиликатного стекла может превышать этот показатель у известкового в 5 раз. Другие показатели связаны с химической стойкостью стекла, позволяют активно использовать его в электротехнике. Чтобы размягчить этот вид описываемого материала, необходимо нагреть его до температуры 585оС.

СТЕКЛО. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. — Дмитрий Мыльников — LiveJournal

СТЕКЛО. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.

: mylnikovdm; February 4th, 2016

Оригинал взят у vaduhan_08 в СТЕКЛО. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.

По началу я планировал написать про оконное стекло, про дворцы в которых «древние» короли и мушкетеры вершили судьбы Европы, окна у которых сделаны под хорошее современное оконное стекло. Но, как только я стал копаться в истории оконного стекла в моей голове стало формироваться недоумение. Я зашел на форум альтернативщиков «оконное стекло», там очень бодро люди обсуждали вопросы производства древними стеклодувами разного стекла, в особо «утонченных» спорах даже затрагивали вопрос трубки стеклодува, с удивлением обнаружив что бамбуковой она быть не может!!!

Мне стало интересно все, начиная с версий возникновения стекла.

Версий много, так как стекло «известно с незапамятных времен»… самая известная как купцы везли соду развели костер и содой облажили огонь и чудесным образом раслпвился песок соединился с содой и получилось стекло!
Но я ведь знаю, что температура варки стекла 1400 — 1600 градусов, не плавления готового стекла из осколков, а варки!!! Лучше бы придумали, что молния попала в мешки с содой и песком….
Еще раз внимательно подумайте над тем что, я написал — температура варки стекла 1400 -1600 градусов!!!http://chemistry-chemists.com/N3_2012/S1/ChemistryAndChemists_3_2012-S1-5.html
Чугун варят при температуре 1200 — 1300, а сталь 1500 градусов!!!
В чем тут подвох? А вот очень просто… все помнят, что происходит со стеклянной бутылкой в костре — она плавится, она деформируется, все помнят как работает стеклодув — он берет трубку сует её в печь, берет каплю стекла и дует! Все просто, не сталь же он расплавленную в рот сует! Да все правильно, но в этом то и подвох! Даже википедия пишет хитро — температура плавления стекла от 300С.

Плавления, но не ВАРКИ!!!!!
Для получения стекла нужна химическая реакция которая происходит при температуре 1300 градусов минимум! Стеклодув получает свое стекло в гранулах, готовое уже и плавит его, но не варит!!!
С железом кстати такая же фигня, чем и пользуются историки, они пользуются нашей безграмотностью и малообразованностью! Сталь не плавят её варят сталевары!!! Там то же происходит химическая реакция сложная в результате которой и получается сталь из шихты — смеси сложных компонентов, руда в которой не самая основная часть!
http://www.motorpage.ru/infocenter/autoarticles/za_steklom.html

Это печь для плавки стекла…

А это печь для варки стекла, не чуть не меньше чем сталеварная печь!

Я все это читал, читал и думал, а в чем же варят стекло, чем выложены стенки печи, раз такая температура? И тут я вспомнил свою старинную статью про производство фарфора, как оказывается все связано!!! Прочитайте обязательно даже если раньше уже читали — http://vaduhan-08. livejournal.com/13107.html
Есть такое понятие огнеупорный кирпич. Когда я писал про фарфор меня еще удивило, что первые изделия из фарфора пошли в аптеки, а стекло как же думал я? Вот сейчас я выдвину версию происхождения стекла — стекло получили впервые при обжиге глазури на гжельском фарфоре, именно гжельский фарфор покрыт естественной глазурью, а не стеклом, именно там в гжели и есть те самые нужные по составу глины! Как оказалось есть даже такое «официальное» название вида огнеупорной глины — «гжельская» ей до сих пор пользуются для обработки в газовой промышленности каких то особо высокотемпературных штук. В конце 18 века по ТИ в области «гжель» и рядом сформировался целый конгломерат фарфорово — стеклянных производств, одно из них «Гусь — Хрустальный».

Гжельский огнеупорный кирпич до сих пор считается одним из лучших!
Таким образом стекло варения теснейшим образом связано с высокими технологиями и развитой металлургией.
В головах наших замутненных каждый деревенский кузнец, что кует топоры и подковы, как бы сам себе и железо варит — хрен, он его получал готовым в виде слитков, грел и ковал.

А железо делали на заводах в огромных печах! Так же как и стекло! Может быть венецианское стекло и дули в Венеции, а вот варили его наверное в «гусь-хрустальном».
Так то вот и не знаю стоит ли теперь писать про оконные стекла и дворцы с мушкетерами?

Использованный материал — про шамот https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D1%82
про глину — http://www.ngpedia.ru/id644036p1.html
Стекло — https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE
Огнеупорный кирпич — https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%83%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%B8%D1%80%D0%BF%D0%B8%D1%87

Tags: искажение, история, стекло, технологии

из песка, своими руками в домашних условиях, температура плавления стекла

Современную жизнь невозможно представить без стекла, ведь оно присутствует во многих предметах первой необходимости. Лабораторное оборудование, часы, фотоаппараты и камеры, лампы накаливания, посуда, предметы интерьера – все это и многое другое изготавливают из стекла или с его применением.

Сделать стекло сейчас возможно даже в домашних условиях.

Если вы еще не знаете, как делают стекло из песка, то мы расскажем о том, как проходит процесс производства в промышленных масштабах и в домашних условиях.

Принципиальные моменты процесса одинаковы вне зависимости от характеристик сырья.

Как делают стекло из песка
Как сделать стекло в домашних условиях своими руками
Как расплавить стекло в домашних условиях
- Температура плавления стекла
- Использование печи для плавки стекла
ВИДЕО: Как сварить стекло в домашних условиях.
50 вариантов изделий из стекла в домашних условиях:

Как делают стекло из песка

Скорее всего, вы знаете, что для изготовления стекла необходим песок, и действительно, он является самым главным ингредиентом. Чтобы стеклянное изделие получилось прозрачным, применяют кварцевый песок без примесей металлов, которые придают материалу цветные оттенки.

Чтобы изготовить стекло понадобится кремнистый песок, который иначе называют кварцевым.

Так как у кварцевого песка температура плавления 2300⁰С, то необходимы компоненты, которые помогут снизить ее, чтобы сделать процесс изготовления проще и доступнее. Таким ингредиентом стал карбонат натрия или обыкновенная кальцинированная сода, благодаря которой температуру плавки удалось понизить практически вдвое.

Сода (карбонат натрия) понижает температуру, необходимую для производства стеклянного полотна.

Из-за соды стекло получается водопроницаемым, что делает его непрактичным в быту и на производстве. Чтобы придать материалу прочности в сплав добавляют оксид кальция или известь. Дополнительно в составе могут присутствовать оксиды магния или алюминия для максимальной устойчивости к физическим и химическим факторам.

Для производства тонкого декоративного стекла, например, хрусталя в качестве добавки используют оксид свинца, которые придает изделиям блеск и хрупкость. В линзах очков обычно присутствует оксид лантана из-за способности преломлять лучи света.

Наиболее применяемой добавкой в производстве декоративного стекла выступает оксид свинца, придающий блеск.

Сапфировое стекло для очков изготавливают с добавлением оксида алюминия благодаря чему оно обретает максимальную твердость и устойчивость к физическим повреждениям. Чтобы изготовить цветное стекло, в сплав добавляют оксид железа для получения красного цвета, никель для коричневого и фиолетового оттенка, медь и хром для зеленого, кобальт для синего и другие металлы.

На производстве стекло изготавливают в несколько этапов: на первом ключевые компоненты плавят вместе в печи до получения однородного сплава, затем отправляют в емкость из олова, которое не смешивается со стеклом, сохраняя его однородность. Уже на этом этапе стекло постепенно охлаждается, становится гладким и тонким.

Для получения однородной массы надо удалить пузырьки – чтобы получить такой эффект стекловары делают постоянные помешивания, пока расплавленная стекольная масса не загустеет.

Полностью остывает сплав при движении по конвейеру, длина которого может достигать 100 м, это необходимо для предотвращения образования избыточного давления внутри сплава, что может привести к будущему браку. После конвейера стекло подвергается дальнейшей обработке для создания различных изделий.

Различаются стекла лишь составляющим материалом, которое используется для изготовления. А вот сам процесс практически одинаковый.

Как сделать стекло в домашних условиях своими руками

Чтобы изготовить стекло дома, понадобится специальная печь, обеспечивающая нагрев до высоких температур. В домашних условиях используют муфельную, электрическую или горшковую печку, а также жаровню на древесном угле.

Специальные стекла можно плавить в электрической, горшковой или муфельной печи.

Второй вариант более простой, но небезопасный, так как во время нагрева до гипермаксимальных температур гриль может сам расплавиться. Мы расскажем, как варить стекло в специальной печи.

Подготовьте огнеупорный тигель (плавильный горшок).
Всыпьте в тигель песок, соду и известь, причем примеси должны занимать не более 30% в составе.
Поставьте тигель в печь и расплавьте состав при максимально высокой температуре (1500-1700⁰С).
После того, как компоненты расплавятся, разлейте жидкий сплав по формам для отливки.
Последний этап – обжиг в печи, охлажденной до 400-600⁰С. Так стеклянное изделие сделается твердым и прочным.

Тигель должен выдерживать исключительно высокую температуру, которая достигается в печи.

Вот так можно приготовить стекло дома, если у вас есть специальное оборудование.

Важно! При работе соблюдайте технику безопасности: используйте сварочную маску, термостойкие рукавицы, не подходите близко к печи.

Как расплавить стекло в домашних условиях

Тигель должен быть таким, чтобы захват его металлическими щипцами и прутьями не составлял затруднений.

Чтобы расплавлять бутылки и другие изделия дома, вам понадобится печь специальной конструкции.

Температура плавления стекла

Кварц и песок без примесей переходят в стеклообразное состояние при температуре 2300 градусов Цельсия.

Использование печи для плавки стекла

Муфельная печь поможет производить стекло в домашних условиях.

Важно! Не подпускайте к оборудованию ребенка, так как это грозит опасностью для жизни.

ВИДЕО: Как сварить стекло в домашних условиях.

50 вариантов изделий из стекла в домашних условиях:

Температура кипения стекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло получают методом непрерывной экструзии расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Литьевое получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния. Ударная прочность акрилового листа в 5 раз выше, чем у обычного силикатного стекла.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

ПОСУДА ДЛЯ МИКРОВОЛН

1-Бромбутан

Металл никель

ОФС.1.2.1.0011.15 Температура плавления

ТЕМПЕРАТУРА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

При какой температуре плавится стекло?

Зависимость температуры кипения воды от давления:

Температура плавления стекла

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Определение температуры плавления

<div id="yandex_rtb_1" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-743957-3";} else{var rtbBlockID="R-A-743957-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_1",blockId:rtbBlockID,pageNumber:1,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_1").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_1");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

ПОСУДА ДЛЯ МИКРОВОЛН

Для чистого вещества совпадает с его температурой плавления, то есть температурой перехода из твердого состояния в жидкое. Строго определенную температуру затвердевания имеют лишь чистые кристаллические вещества. Аморфные же, то есть некристаллические вещества например, стекло, сливочное масло , затвердевают и плавятся в некотором интервале температур.

Для таких веществ проводят различие между температурами затвердевания и плавления: под температурой затвердевания понимают температуру, при которой в системе при охлаждении появляются первые признаки твердой фазы либо при нагревании исчезают последние ее следы, а под температурой плавления — наинизшую температуру, при которой в процессе охлаждения исчезают последние следы жидкой фазы или при нагревании появляются первые ее признаки.

Температура затвердевания большинства веществ немного изменяется при изменении давления: как правило, она повышается с его повышением.

Смеси жидкостей, например воды и спиртов, тоже затвердевают замерзают в широком интервале температур, причем температура их замерзания всегда ниже, чем у чистого компонента с более высокой точкой замерзания.

Температура, при которой замерзают последние следы жидкой смеси, может быть гораздо ниже, чем у компонента с более низкой точкой замерзания. Некоторые вещества, например иод и парадихлорбензол, переходят из твердого состояния сразу в газообразное сублимируются. У них нет ни температуры плавления, ни температуры затвердевания. При определенных условиях жидкости можно охладить ниже их истинной температуры затвердевания без перехода в твердое состояние. Такие жидкости называется переохлажденными.

Это позволяет избежать ошибки, обусловленной переохлаждением жидкости. Френкель Я. Кинетическая теория жидкостей. Физика жидкого состояния. Поиск статьи в Энциклопедии Кругосвет. География Геология Страны мира. Медицина Спорт. Также по теме:. Проверь себя! Разделы энциклопедии.

1-Бромбутан

Жидкое стекло хоть и известно стало не так давно, но уже сейчас его применение в быту настолько широко, что сложно найти ту среду производства, где оно не используется. Жидкое стекло может включаться в состав грунтовок, клея, красок, в качестве уплотнителя грунта или гидроизоляции различных водных сооружений. Жидкое стекло бывает на основе калия, натрия и иногда лития, хотя последний компонент используется весьма редко. Калийный вид материала используется во множестве сфер и имеет прекрасные технические свойства.

Оргстекло почти в 2,5 раза легче обычного стекла, на 17% легче компактного ПВХ и Температура размягчения акрилового стекла (в зависимости от.

Металл никель

Содержание статьи Принципы расчета Процесс плавления Основные значения. Практически у каждого материала и соединения в мире имеется три возможных состояния: твердое, жидкое и газообразное. В нормальных условиях материалы пребывают в разном состоянии, которое зависит от их химических свойств. Чтобы вывести их из равновесия, необходимо повышать или понижать температуру до указанного значения. Например, температура плавления стекла начинается примерно с градусов по Цельсию. Материал имеет так называемые аморфные свойства, поэтому у него и нет конкретного значения. Все зависит от количественного и качественного состава примесей в соединении. Так что установить конкретное значение для выбранного предмета можно исключительно экспериментальным путем.

ОФС.1.2.1.0011.15 Температура плавления

Закаленное стекло Производство стекла Закалка стекла Производство закаленного стекла Резка закаленного стекла Триплекс Конструкции из закаленного стекла Остекление торговых центров Остекление фасада ТЦ Стеклянные перегородки Стеклянные двери Стеклянные витрины Остекление фасадов Фурнитура для стекла Зажимной профиль Фурнитура для стеклянных дверей Освещение ТЦ Светильники Армстронг Керамогранит для торговых центров. Закалка стекла Закалка стекла представляет собой специальную термическую обработку, при которой в стекле образуются постоянные внутренние напряжения за счет ускоренного охлаждения стекла от температуры, превышающей температуру стеклования. Именно поэтому закаленное стекло нельзя порезать или просверлить. Закаленное стекло — это неоднородный предмет.

Новые научные документы, касающиеся молибдена. Фундаментальный анализ влияния характеристик порошка.

ТЕМПЕРАТУРА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

Что необходимо предусмотреть при проектировании дома для установки гелиосистемы? Могут ли солнечные коллекторы заменить традиционный источник энергии? Какой реальный расход горячей воды в сутки на человека? Какой объем бака и площадь теплообменника требуется для гелиосистемы? Нужно ли сбрасывать избыток тепловой энергии и что происходит с гелиосистемой, если в солнечный день нет расхода тепловой энергии?

При какой температуре плавится стекло?

Вы используете устаревший браузер Internet Explorer. Некоторые функции сайта им не поддерживаются. Рекомендуем установить один из следующих браузеров: Firefox , Opera или Chrome. Аннотация Фиговский О. Рассмотрены свойства водорастворимых высокомодульных силикатных систем: на основе полисиликатов щелочных металлов, называемых жидкими стеклами и цепочки их превращений из низших олигомеров в высшие, с последующим образованием коллоидных растворов — кремнезолей.

распространяется на образцовые ртутные стеклянные термометры 1, Температура кипения воды, градусы Цельсия, при атмосферном давлении.

Зависимость температуры кипения воды от давления:

Ответы 1. Мелеша 1 сентября 0. Знаете ответ на вопрос?

Температура плавления стекла

Отоларингологические и др. Зеркала зубные, гортанные и носоглоточные Перекись водорода 3 80 Погружение в раствор с последующим промыванием в воде 4. Шпатели металлические Температура кипения 15 В воде 5. Медицинские термометры Хлорамин Б 0,5 30 Полное погружение в раствор с последующим промыванием в воде Перекись водорода 3 80 Дезоксон-1 0,1 по надуксусной кислоте 15 6.

Песок речной — это материал, полученный путём разрушения горных пород, химическая формула которого SiO2. Кристаллический диоксид кремния — это и есть кристаллические зернинки песка.

Обзор и цены рынка цветных металлов и ферросплавов. Калькуляторы Калькулятор металлопроката Калькулятор нагревателей. Сделать заказ Заказать продукцию из нихрома Заказать продукцию из сплава фехраль Заказать продукцию из нихрома в изоляции Заказать продукцию из титана Заказать продукцию из вольфрама Заказать продукцию из молибдена Заказать продукцию из кобальта Заказать продукцию из термоэлектродных сплавов Заказать термопровод нагревостойкий Заказать продукцию из никеля Заказать продукцию из монеля Заказать продукцию из константана Заказать продукцию из мельхиора Заказать продукцию из жаропрочных сплавов Заказать продукцию из ферросплавов Заказать продукцию из олова Заказать продукцию из тантала Заказать продукцию из ниобия Заказать продукцию из ванадия Заказать продукцию из хрома. Объявления Доска объявлений. Блог Блог компании Обзор рынка металлов. Статьи Статьи о нихроме Статьи о фехрале Статьи о нихроме в изоляции Статьи о титане Статьи по вольфраме Статьи о молибдене Статьи о кобальте Статьи о термопарах Статьи о термопарах нагревостойких Статьи о никеле Статьи о монеле Статьи о константане Статьи о мельхиоре Статьи о твердых сплавах Статьи о порошках металлов Статьи о жаропрочных сплавах Статьи о нержавеющих сталях Статьи о ферросплавах Статьи об олове Статьи о тантале Статьи о ниобии Статьи о ванадии Статьи о хроме.

из песка, своими руками в домашних условиях, температура плавления стекла

Многие общества каменного века по всему миру использовали природное стекло, такое как вулканическое стекло обсидиан, для изготовления острых режущих инструментов. Однако, согласно археологическим свидетельствам, первое настоящее стекло было создано в прибрежной северной Сирии, Месопотамии или Египте.

История самых ранних известных стеклянных изделий прослеживается по крайней мере до 2000 года до нашей эры. Например, бусы создавались во время производства фаянса — стекловидного материала.

С тех пор процесс изготовления стекла сильно изменился. Достижения в области материаловедения и производственных технологий сделали возможным производство стекла с особыми отражающими, преломляющими и пропускающими свойствами, которые можно использовать в призмах, оптических линзах и материалах оптоэлектроники.

Сегодня стекло производится с использованием двух основных технологий: процесс Флоат-стекло (также известное как наплывное стекло), который включает в себя плавание расплавленного стекла на слое расплавленного металла, и выдувание стекла, при котором расплавленное стекло надувается в пузырь.

Расплавленное стекло получают путем нагревания обычного песка (в основном содержащего диоксид кремния) при очень высоких температурах, пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Когда песок остывает, он не возвращается в исходное состояние. Вместо этого он превращается в аморфное твердое тело, некристаллическое твердое тело, в котором атомы и молекулы не организованы в определенную структуру решетки.

Давайте копнем глубже и выясним, какие материалы и процессы задействованы в обоих методах, и каково их будущее.

Как делают стекло из песка

Чтобы изготовить стекло понадобится кремнистый песок, который иначе называют кварцевым.

Сода (карбонат натрия) понижает температуру, необходимую для производства стеклянного полотна.

Наиболее применяемой добавкой в производстве декоративного стекла выступает оксид свинца, придающий блеск.

Воздействие на окружающую среду

Основное воздействие производства стекла на окружающую среду обусловлено процессами плавления, при которых в атмосферу выделяются различные газы. Например, сжигание топлива или природного газа и разложение сырья приводят к выбросу диоксида углерода.

Аналогичным образом, при разложении сульфатов в материалах партии образуется диоксид серы, который способствует подкислению. При разложении соединений азота высвобождаются оксиды азота, что способствует подкислению и образованию смога. Кроме того, при испарении из сырья и расплавленных компонентов в атмосферу выбрасываются тонны частиц.

Другие факторы, такие как выбросы летучих органических соединений и образование твердых отходов в процессе производства, также вызывают экологические проблемы.

Однако переработанное стекло может решить многие из этих проблем. Его можно переработать несколько раз без значительной потери качества. Каждые 1000 тонн переработанного стекла могут привести к сокращению выбросов углекислого газа на 300 тонн и экономии энергии на 345 000 кВтч.

В меньшем масштабе переработка одной стеклянной бутылки может сэкономить достаточно энергии для питания 20-ваттной светодиодной лампы в течение часа.

Несмотря на то, что обе технологии производства значительно улучшились с точки зрения эффективности, дальнейшее сокращение выбросов частиц пыли, двуокиси углерода и двуокиси серы по-прежнему является основной экологической задачей при производстве листового стекла.

Как сделать стекло в домашних условиях своими руками

Специальные стекла можно плавить в электрической, горшковой или муфельной печи.

Подготовьте огнеупорный тигель (плавильный горшок).
Всыпьте в тигель песок, соду и известь, причем примеси должны занимать не более 30% в составе.
Поставьте тигель в печь и расплавьте состав при максимально высокой температуре (1500-1700⁰С).
После того, как компоненты расплавятся, разлейте жидкий сплав по формам для отливки.
Последний этап – обжиг в печи, охлажденной до 400-600⁰С. Так стеклянное изделие сделается твердым и прочным.

Тигель должен выдерживать исключительно высокую температуру, которая достигается в печи.
Вот так можно приготовить стекло дома, если у вас есть специальное оборудование.

Важно! При работе соблюдайте технику безопасности: используйте сварочную маску, термостойкие рукавицы, не подходите близко к печи.

Он не захотел уйти на пенсию и забыть обо всем. Потому что специалистов его уровня очень мало.

0
– А знаешь, что стекло растворяется в воде? – спрашивает Владимир, раскрывая секреты вековых практик. Я не знала. Как не знала того, что с течением времени ничего, на самом деле, не меняется. Прогресс, автоматизация и достижения – стеклянная капля, по сравнению с чистыми душами настоящих стекловаров.

Тянульщиков. Технологов. Мастеров. Тех, кто умеет работать. Не боится работы. Не убегает от горячих часов. Не думает о легкости. Только о любви. И о том, что любую работу нужно делать хорошо. Полностью. От чистого сердца. Такого, как настоящее, высокопробное, прозрачное стекло, равным которому нет никакого другого материала.

Как расплавить стекло в домашних условиях

Тигель должен быть таким, чтобы захват его металлическими щипцами и прутьями не составлял затруднений.

Чтобы расплавлять бутылки и другие изделия дома, вам понадобится печь специальной конструкции.

Температура плавления стекла

Кварц и песок без примесей переходят в стеклообразное состояние при температуре 2300 градусов Цельсия.

Использование печи для плавки стекла

Муфельная печь поможет производить стекло в домашних условиях.

Важно! Не подпускайте к оборудованию ребенка, так как это грозит опасностью для жизни.

Рынок

В 2021 году мировой рынок производства стекла оценивался в 127 миллиардов долларов, и, по прогнозам, в период с 2021 по 2027 год он будет расти на 4,1%.

Основными факторами, способными стимулировать рост рынка, являются постоянно растущий спрос на бытовую электронику и проникновение искусственного интеллекта в потребительские и бизнес-приложения.

Плоское стекло, как ожидается, будет играть ключевую роль в архитектурных решениях в течение ближайшего года.

Недавняя тенденция предполагает быстрый переход в архитектуре зданий, который максимизирует естественный дневной свет за счет интеграции плоского стекла в крыши и фасады. Поскольку плоское низкоэмиссионное стекло с тройной изоляцией из серебра способствует значительной экономии энергии, его можно широко использовать в экологичных зданиях по всему миру. Солнечное плоское стекло, вероятно, также значительно вырастет в ближайшие несколько лет.

В настоящее время Китай является ведущим мировым экспортером стекла и изделий из него, на его экспорт приходится более 23% мирового экспорта стекла и изделий из него на сумму около 18 миллиардов долларов. На долю Германии и США приходится примерно 9% и 7% мирового экспорта стекла.

Основной технологический метод производства

Горизонтальный вариант производства стекла производится на расплаве металла. В 1959 создала варианты производства стекла листового. По таким разработкам, стеклянная лента формируется прямо на расплавленном олове. Так создается флоат-стекло и термически-полированное. Отличительные особенности флоат-стекла марки М1-М4 или полированного – большая светопропускающая возможность на уровне 89-90 процентов, отличные оптические свойства, за счет которых искажение изображения исключено, глянцевая поверхность. Как раз такое стекло на данный момент чаще всего применяется в производстве самых современных стеклопакетов, включая и многослойные. Ширина стеклянных листов бывает разной — 3 -19 мм. Стекло, с толщиной больше 8 миллиметров, чаще других применяется для производства витрин.

Вариант вертикального вытягивания – способ, который применяется в момент производства стекла «тянутого» с толщиной в 2 -12 мм, ВВС и БВВС. Метод такого вытягивания основывается на том, что из стекловаренной печи извлекают вязкую стеклянную массу и тщательно охлаждают ее в холодильных камерах, затем, с помощью спецмашин, производится вытягивание в непрерывные ленточки. Существует два варианта вытягивания – безлодочный и лодочный, БВВС и ЛВВС. В случае лодочного способа стеклянного производства форму по виду прямоугольного бруса, сделанную из огнеупорного материала, имеющую сквозную продольную щель, погружают в стеклянную массу.

Стекломасса при этом выдавливается над формой и моментально охлаждается при помощи водяных холодильников, установленных по обе стороны от нее, затем вращающиеся валки автомашины оттягивают затвердевшую стеклянную ленту. В случае такого способ стеклянного производства поверхность стеклянной ленты выходит я неравномерной, потому что создается продольная полосность по причине продольной щели в форме лодочки. Безлодочное же вертикальное вытягивание проходит без участия форм со свободной поверхностью. Вязкость массы стекла регулируется при помощи экранирования узла формирования и водяных холодильников оградительными спецустройствами. По краям ленты идет установка бортоформирующих роликов, при помощи которых создаются, а также удерживаются ее борта. В случае такого варианта стеклянного производства ленточная поверхность выходит более качественной, но перемены в температурном режиме и химсоставе стекломассы могут стать причиной сильных оптических искажений.

Стандарты качества

Видов стекла огромное множество. Для определения качества каждого вида созданы государственные стандарты, в котором описаны свойства и качественные характеристики.

Существуют ГОСТы для стекла кварцевого, листового, медицинского, многослойного, моллированного, неорганического, оптического и прочих разновидностей. В них описаны технологии производства, марки, методы определения качества, классификации.

Охлаждение и выравнивание стеклянной поверхности

Полученная смесь выливается в ванны, наполненные расплавленным оловом. Плотность последнего меньше плотности горячего стекла, поэтому оно ровно растекается по ванне. При этом охлаждается до температуры в 600 градусов, ведь температура олова ниже температуры жидкого стекла. Крупный ролик вытягивает мягкое стекло и проталкивает дальше.

Изготовление триплекса

Производство триплекса основано на создании многослойной конструкции, состоящей из двух и более стекол, а также полимерных пленок, которые располагаются между ними. Для изготовления этих изделий могут использоваться как силикатные, так и органические стекла. Количество слоев, их толщина и тип материала обычно подбирается в зависимости от конкретной задачи. На текущий момент доступно 4 вида пленок и несколько технологических методик, позволяющих решать различные задачи. Перед соединением все элементы конструкции должны быть тщательно очищены и обезжирены. При несоблюдении этих условий ухудшается адгезия, а также заметны оставшиеся частички пыли и мусора.

Разрушение стекла при термическом напряжении

Свойства стекла

Разрушение стекла при термическом напряжении

Вступление

Термическое напряжение возникает в стекле, когда существует разница температур в разных частях стекла. Если напряжение, вызванное разницей температур, превышает прочность стекла, это приведет к разрушению стекла под действием термического напряжения.

Разрушение стекла под действием термического напряжения – явление не новое, и уже много лет оно относительно хорошо изучено в промышленном остеклении. Однако, учитывая все более широкое использование высокоэффективных энергоэффективных стекол и тот факт, что некоторые из этих продуктов могут нести больший риск теплового стресса, важно, чтобы каждый, кто участвует в стекольной промышленности, лучше понимал термическое напряжение, его причину. и как это предотвратить.

Поскольку поломка под действием термического напряжения не часто происходит из-за дефекта стекла, а скорее является результатом ряда условий, которым подвергается стекло, на него обычно не распространяется гарантия поставщика стекла.

Выявление термического разрушения стекла

Разрушение стекла может быть идентифицировано как разрушение под действием теплового напряжения, если начало трещины находится под углом 900 к краю стекла И лицевой стороне стекла. В зависимости от величины прилагаемых напряжений трещина может перемещаться только на несколько миллиметров, прежде чем разветвляться или отклоняться от линии, поэтому угол 90 ° начальной трещины не всегда может быть очевиден сразу.

Поломки, вызванные термическим напряжением, можно охарактеризовать как поломки с низким или высоким напряжением. Разрушение при низком напряжении характеризуется единственной трещиной, которая «лениво» пробирается по стеклу, в то время как разрушение при высоком напряжении определяется по исходной трещине, ответвляющейся на несколько отдельных трещин на небольшом расстоянии от ее источника.

Что вызывает термическое напряжение?

Как упоминалось ранее, термическое напряжение вызывается разной температурой в разных частях стеклянного стекла. Поглощение солнечной энергии – одна из основных причин такой разницы температур. Часть стекла, подвергнутая воздействию солнца, поглощает солнечную энергию и, как следствие, нагревается. Любая часть стекла, закрытая от солнца, например оконная рама, остается относительно прохладной.

Горячее стекло расширяется, а меньшее и более прохладное – нет. Если холодная область стекла недостаточно прочна, чтобы противостоять силам, создаваемым расширяющейся горячей частью стекла, произойдет разрыв из-за термического напряжения. Рассматривая силы, необходимые для создания термического напряжения, Пилкингтон подсчитал, что на каждый градус разницы температур между краем стекла и центром стекла в стекло создается напряжение около 0,62 МПа. Учитывая, что в некоторых случаях может возникать разница температур от 20 до 30 ° C, это составляет примерно от 12 до 19 МПа. Это больше, чем расчетное напряжение, используемое для ветровой нагрузки!

Читать Флоат-стекло

Факторы риска теплового стресса

Учитывая, что термическое напряжение вызывается разницей температур в куске стекла и что разрушение происходит, когда способность стекла выдерживать это напряжение превышается, любая ситуация или фактор, которые увеличивают эту разницу температур или уменьшают прочность стекла, увеличивают риск поломки из-за термического напряжения.

Факторы, которые могут повлиять на риск теплового стресса, включают:

Состояние края

Повреждение краев стекла во время производства или установки, возможно, является основной причиной термического разрушения при низких напряжениях. Как говорит американский «Качество кромок стекла и получаемая в результате прочность кромок особенно важны для характеристик стекла при термической нагрузке …»На уровень термической нагрузки, которую может выдержать кусок стекла, напрямую влияет состояние краев стекла. Кромки, наиболее устойчивые к термическому разрушению, представляют собой качественные кромки с чистым срезом без раковин, отверстий или акульих зубов. Этого может быть трудно добиться в многослойном стекле, и может потребоваться обработка кромок для сглаживания краев.

Тип стекла

Разные изделия из стекла имеют разную устойчивость к термическому воздействию. Как правило, чем больше солнечной энергии поглощает стеклянное изделие, тем выше риск поломки под действием теплового напряжения. Все производители стекла предоставляют данные о свойствах поглощения солнечной энергии для своей продукции. Поглощение солнечной энергии может сильно различаться даже между похожими продуктами. Использование световозвращающего покрытия может значительно увеличить степень поглощения солнечного света. Это связано с тем, что, по сути, стекло поглощает солнечную энергию как на входе в стекло, так и на выходе после того, как оно попадает на отражающее покрытие.

Читать Стиль регентство в современной мебели

Пример:

Серое стекло толщиной 6 мм без покрытия имеет коэффициент поглощения солнечного излучения около 45%, а добавление отражающего покрытия к этому продукту увеличивает поглощение солнечного излучения до 63%.

Использование прозрачных покрытий Low E также может повысить степень поглощения солнечного света стеклом. Покрытия Low E предназначены для уменьшения прохождения лучистого теплового потока через стекло для повышения энергоэффективности. Это приводит к более высоким температурам стекла и увеличивает риск термического напряжения. Еще один значительный фактор риска – это добавление теплопоглощающих пленок или любое частичное покрытие оконного стекла другими продуктами (такими как знаки или краска) после установки. Оба эти фактора могут увеличить риск теплового стресса.

Размер стекла

Чем больше оконное стекло, тем больше площадь стекла, поглощающего солнечную энергию, по сравнению с его относительно узкими более холодными краями. Большая площадь горячего стекла приводит к более высокому уровню термического напряжения по краям стекла.

Внешнее затенение

Хотя свойства стекла хорошо задокументированы и могут быть приняты во внимание на этапе проектирования проекта, учет внешнего затенения может быть более проблематичным. Влияние внешнего затеняющего устройства на термическое напряжение зависит от сочетания его размера, формы и расположения на стекле. Внешнее затенение еще больше усложняется его сезонным характером; поскольку положение солнца меняется в течение года, меняются и отбрасываемые им тени. В основном:

Затенение, покрывающее 50% или менее стекла, более неблагоприятно, чем устройство, затеняющее большую часть стекла;
Статическая штриховка более неблагоприятна, чем мобильная;
Затенение в форме буквы V или L вызывает повышенное тепловое напряжение, особенно если точка буквы V падает на край стекла.

Затенение интерьера

Фактором риска теплового напряжения, который чаще встречается в жилищном строительстве, чем в коммерческом, является использование штор и жалюзи на внутренней стороне окна. Воздействие жалюзи и штор на тепловую нагрузку зависит от цвета, типа и других факторов, однако эффект может быть значительным.

Хотя плотно прилегающие жалюзи или шторы помогают свести к минимуму передачу тепла внутрь или из здания, они могут значительно повысить риск теплового напряжения. Чтобы свести это к минимуму, расстояние между стеклом и абажуром должно быть не менее 50 мм (предпочтительно 150 мм) и должно вентилироваться. Вентиляция обеспечивается за счет зазора между жалюзи и стеной или рамой размером 50 мм у головы и 25 мм у подоконника.

Читать Украшение дверного проёма аркой

Эффект, который жалюзи и шторы оказывают на тепловую нагрузку, также зависит от того, сколько энергии они отражают обратно на стекло. Светлые цвета являются хорошими отражателями, а темные – нет. Ткань с закрытым переплетением помогает более эффективно удерживать тепло, а открытое переплетение пропускает тепло. Жалюзи являются отличными отражателями тепла, как и металлизированные жалюзи.

Отопление, охлаждение

Устройства искусственного обогрева и/или охлаждения следует размещать так, чтобы они не дуть горячим или холодным воздухом прямо на поверхность стекла или в пространство между стеклом и шторами. Это может привести к изменению температуры на поверхности стекла и, следовательно, увеличить риск термического напряжения.

Метод остекления

Обычно используемые методы остекления не оказывают значительного влияния на риск термического напряжения. Исключением является структурное остекление, которое снижает уровень термического напряжения за счет уменьшения разницы температур между остекленным краем и центром стекла. Следует проявлять осторожность при использовании любого метода остекления, который либо способствует отводу тепла от стекла, либо покрывает необычно большие края стекла.

Управление риском теплового стресса

Риск поломки из-за термического напряжения можно исключить, управляя указанными выше факторами или упрочняя стекло при нагревании.

Термоупрочнение увеличивает прочность стекла, что позволяет ему противостоять термически индуцированным нагрузкам. Термоупрочнение может быть относительно дорогостоящим, особенно если оно требуется для многослойного стекла, поэтому, если не заменять стекло, которое было разбито под действием термического напряжения, необходим метод количественной оценки уровня риска.

На веб-сайтах многих производителей стекла можно найти подробную информацию о разрушении под действием теплового напряжения. Некоторые также предоставляют онлайн-инструменты, которые позволяют вам самостоятельно выполнить анализ термического напряжения, или они выполнят для вас анализ термического напряжения, если вы приобретете у них стекло.

Используя доступную информацию, установщик стекла может объективно оценить риски до установки. В некоторых случаях возможна реконструкция, устраняющая необходимость термического упрочнения и, следовательно, экономящая ненужные расходы.

Воздействие температуры

Кварцевое стекло

Применение материала

Жаростойкое стекло для печи — довольно важный элемент. Современные камины можно собрать из почти полностью стеклянных элементов. Они выполняют сразу несколько задач:

Защищают помещение от огня. Обычный камин может привести к пожару по многим причинам. Это вылетающие искры, осыпающиеся сажа и пепел. Возможно, что ребенок уронит игрушку в костер, либо взрослый совершит неуклюжее движение, а это вызовет возгорание. Если камин будет оборудован жаростойкими стеклами для камина, то жильцы не пострадают ни от пожара, ни от ожогов.
Технология производства устойчивого к огню материала обычно подразумевает ламинирование. Такое жаропрочное стекло не распадется на маленькие части, если его разбить, пленка удержит на себе все осколки. Это обеспечивает безопасность не только на случай повреждения, но и на время монтажа или замены элемента.
В некоторых моделях используется тонирование. Они подойдут людям, которым не нравятся блики от постороннего света.
Свобода для дизайнерских решений. Стекло может быть цветным, различаться по форме. Многие компании производят под заказ очень оригинальные камины.

Это интересно: установка защитного экрана на камин.

На некоторые стекла наносят специальное покрытие, которое не дает саже скапливаться на поверхности. Обычно для этого используют оксид металла.

Он портит обзор, но при этом способствует сжиганию осевшей сажи. Если правильно использовать такой материал, то у хозяев отпадет необходимость в постоянной чистке стекла.

Боросиликатное стекло

Преимущества термостойкого стекла

Термостойкое стекло получило свое название благодаря своей устойчивости к температурным перепадам и воздействию высоких температур. Для получения таких характеристик стекло сначала обрабатывают специальными химическими составами, полируют с помощью огня или закаляют другими способами. В результате получается прочное термостекло, характеризующееся низким температурным коэффициентом расширения, позволяющим ему не трескаться даже при температуре около 1000 градусов по Цельсию. Жаростойкие стеклянные изделия обычно используют в строительстве, кулинарии, изготовлении каминов, грилей и духовых плит, а также химического и лабораторного оборудования, парилок и саун.

Одним из преимуществ термостойкого стекла является невозможность разрезать или просверлить его, что очень положительно сказывается на показателе взломостойкости. Кроме этого, его виды классифицируются на четыре класса, согласно которым термостойкое стекло выбирают для того или иного объекта. К примеру, основным преимуществом класса Е является его стойкость к огню и горячему газу, а также плавление исключительно при очень длительном термическом воздействии. Основное преимущество классов І и R – защита помещения от высоких температур за счет высокой устойчивости к огню. Класс W представляет собой тугоплавкое стекло, предназначенное не для защиты от термических воздействий, а для изготовления посуды.

Обозначение ЕІ на термостойком стекле указывает на его полимерную ламинацию, которая позволяет использовать данный вид стекла в условиях открытого огня, высоких температур и загазованной среды. Такие стеклянные конструкции можно использовать в зданиях и сооружениях, расположенных рядом с пожароопасными объектами, а также в участках для эвакуации людей. Обозначения ЕІ-15/ЕІ-45 указывают на предварительное закаливание термостойкого стекла и его повышенную прочность, поскольку такие стекла склеиваются с помощью полимерного геля по четыре листа одновременно. Благодаря такой конструкции данные термостойкие стекла могут выдерживать воздействие огня на протяжении сорока минут. При обозначении Е-60, стекло считается стойким к открытому огню и максимальной температуре до 920 градусов на протяжении шестидесяти минут. Такая длительная устойчивость достигается за счет многослойности данного термостойкого стекла.

Также к преимуществам термостойкого стекла, в сравнении с закаленным, относится его прочность – закаленное стекло при большом нагреве может рассыпаться на кусочки, тогда как термостекло даже при длительном термическом воздействии всего лишь деформируется, но не разрушится, оставшись в пределах рамы. Одним из наиболее термостойких стекол является кварцевое стекло, выдерживающее смены температуры до 1000 градусов. Кроме этого, высокой устойчивостью к открытому огню обладают боросиликатные стекла, которые также ценятся за сопротивление различным агрессивным средам.

Легкоплавкие оксидные стекла, полученные при температуре плавления 500°С

Скачать PDF

Артикул
Открытый доступ
Опубликовано: 08 января 2021

Hirokazu Masai ¹ ,
Toru Nishibe ² ,
Satoshi Yamamoto ² ,
Takaaki Niizuma ² ,
Naoyuki Kitamura ¹ ,
Tomoko Akai ¹ ,
Такахиро Окубо ³ и
…
Мики Йошида ²

Научные отчеты том 11 , Номер статьи: 214 (2021) Процитировать эту статью

5583 Доступ
4 Цитаты
1 Альтметрика
Сведения о показателях

Предметы

Очки
Материалы для приборов
Структура твердых тел и жидкостей

Abstract

Прозрачное легкоплавкое неорганическое стекло является привлекательным промышленным материалом благодаря его высокой термо- и светостойкости по сравнению с обычными инженерными пластиками. Если бы можно было снизить температуру плавления неорганического стекла, легирование гостевых материалов или прессование на поверхности стекла было бы проще. Хотя фосфатное стекло считается потенциальным кандидатом из-за его прозрачности в видимой области и легкоплавкости, водостойкость часто становится проблемой для реализации. Здесь мы приготовили неорганическое легкоплавкое фосфатное стекло при температуре 500 °C по методологии плавления и закалки. Установлено, что фосфатные стекла, легированные оловом, обладают более высокими тепло- и светостойкостью, чем поликарбонаты. Бесцветные прозрачные оксидные стекла без органических компонентов способны открыть новые возможности применения неорганических стекол.

Введение

Легкоплавкое стекло представляет собой обычную категорию стекол, температура размягчения которых ниже 600 °C ¹ . В течение нескольких десятилетий свинецсодержащие стекла использовались как легкоплавкие стекла ^{2, 3}, поскольку они обладали высокой химической стойкостью, показателем преломления и прозрачностью в видимой области, а также легкоплавкими свойствами. Однако в соответствии с последними экологическими требованиями, согласно Директиве об ограничении использования опасных веществ, использование свинца для обычных коммерческих материалов строго запрещено. Поэтому многие исследователи изучают альтернативы бессвинцовому легкоплавкому стеклу 9.0020 4,5,6,7,8 . Примечательно, что свинец является уникальным элементом со многими преимуществами, как упоминалось выше, и очень трудно заменить катионы свинца катионами стекла. Поэтому для удовлетворения этих физических параметров ^8,9,10,11 часто используется комбинация нескольких элементов. Однако некоторые характеристики свинецсодержащего стекла обычно достигаются за счет снижения нескольких свойств. Например, ванадийсодержащее легкоплавкое стекло не имеет прозрачного окна в видимой области. Таким образом, изготовление бессвинцовых легкоплавких прозрачных неорганических стекол затруднительно.

В последнее время технология трехмерной печати стала популярным инструментом для производства твердотельных материалов, а хорошая формуемость при низких температурах плавления стала ключевым вопросом применения. Кроме того, чтобы согласовать тепловые свойства стекла и его аналогов, низкотемпературный процесс производства стекла был всесторонне изучен. Инженерные пластмассы (ЭП) рассматривались как альтернатива неорганическому легкоплавкому стеклу. Эта группа пластиков обладает рядом преимуществ, таких как различный химический состав, низкая плотность, низкая рабочая температура и лучшая хрупкость по сравнению с неорганическими стеклами. Тем не менее, ЭП строго ограничены из соображений термо- и светостойкости. Ожидается, что среди многих промышленных применений EP в ближайшем будущем значение оптического использования светоизлучающих диодов (LED) будет расти. Недавние разработки в области применения светодиодов влекут за собой изготовление источников света следующего поколения с высокой мощностью и более короткой длиной волны (высокая энергия фотонов). Хотя для этого применения сообщалось о нескольких EP, свойства термостойкости и светостойкости органического стекла по своей природе уступают свойствам неорганических стекол, не содержащих органических веществ. Если бы неорганическое стекло можно было производить при гораздо более низкой температуре, чем у обычных промышленных стекол, возникла бы новая стекольная система, которую могли бы использовать многие пользователи без специальной электрической печи.

Хотя более низкая температура подготовки является промышленно предпочтительной, она часто приводит к получению материалов с соответственно низкой химической стойкостью. Например, если легкоплавкое неорганическое оксидное стекло изготавливается при температуре ниже 400 °C, ожидается, что выполнение требований как в отношении низкой температуры приготовления, так и в отношении химической стойкости будет очень сложным. Поэтому в качестве целевой температуры здесь мы выбираем 500 °C в качестве температуры изготовления неорганического стекла, которое может обладать как низкоплавкостью, так и химической стойкостью. Примечательно, что золь-гель процесс подходит для получения стекла при более низкой температуре, чем традиционный метод закалки расплава ^12,13,14 . Однако, поскольку для золь-гель процесса обычно требуется температура приготовления выше 500 °C, важно изучить альтернативные методы приготовления для синтеза при более низкой температуре. Основываясь на предыдущем отчете, мы сосредоточились на кислотно-щелочной реакции для получения органо-неорганических гибридных стекол ¹⁵. Ключевым фактором является использование H ₃ PO ₄ как реагента, так и растворителя шихты, что позволяет при термообработке H 9 образовывать связи катион металла–кислород–фосфор.0111 3 PO ₄ и хлориды металлов. Ранее было подтверждено, что эта концепция применима для изготовления неорганических пленок ¹⁶ . Однако самопроизвольное образование HCl из исходных материалов повреждает реакционную систему, тем самым создавая проблему. Учитывая менее токсичные уходящие группы, мы предположили, что в качестве исходных материалов могут быть использованы оксиды, алкоксиды, гидроксиды и фосфаты. Эрт сообщил о приготовлении прозрачного SnO–P ₂ O ₅ стекла с различной температурой плавления ¹⁷ . Было обнаружено, что ОН-содержащее стекло SnO–P ₂ O ₅ может быть получено при 450 °С, хотя водостойкость низкая, тогда как такое же стекло, приготовленное при 1200 °С, показало хорошую стойкость. Водостойкость фосфатного стекла часто проблематична для практического применения ^18,19,20 . Если бы мы могли адаптировать сеть фосфатного стекла к более низкому диапазону температур, потенциал неорганических стекол как функциональных промышленных материалов проявился бы. Поэтому мы сосредоточились на SnO–P ₂ O ₅ на основе системы стекла в качестве основного химического состава стекла и установить целевую температуру приготовления 500 °C. Здесь мы сообщаем о приготовлении и физических свойствах бессвинцовых неорганических стекол, полученных при 500 °C посредством жидкофазной реакции, и продемонстрировано, что прозрачные фосфатные стекла обладают лучшей термической и мощной светостойкостью, чем обычные ЭП.

Результаты и обсуждение

Исследование химического состава стекол на основе фосфатов олова

Во-первых, мы исследовали химический состав исходного фосфатного стекла, пригодного для плавления при 500 °C. Между температурой плавления ( T _m ) и температурой стеклования ( T _g ) существует условная зависимость, т.е. 21 . Таким образом, эталон T _g составляет приблизительно 243 °C для достижения плавления при 500 °C. В этом исследовании мы сосредоточились на SnO–P ₂ O ₅ стеклянная система, так как сообщалось, что стекла SnO–P ₂ O ₅ обычно демонстрируют более низкие значения T _g ниже 300 °C ^{4, 5, 23, 27, 2 24} . Важно поддерживать состояния Sn ²⁺ во время плавления при 500 °C, поскольку сообщается, что реакция окисления Sn ²⁺ начинается примерно при 450°C ²⁵ .

В таблице 1 представлены химические составы и T _г значения нескольких стекол на основе SnO–P ₂ O ₅, приготовленных при 500 °C. Кривые дифференциального термического анализа (ДТА) представлены на рис. 1а. Планки погрешностей этих значений T _g превышают 5 °C, что незначительно больше, чем обычные значения погрешности, оцененные путем экстраполяции кривой ДТА. Также показан альтернативный состав ID2 (50SnO–40P ₂ O ₅ ), чтобы понять изменение T _g с добавлением либо 10 мольных % SnO (для ID3), либо 10 мольных % K ₂ O (для ID4). Это свидетельствует о том, что полученные стекла представляют собой термодинамически метастабильные переходные состояния, в которых концентрация ОН-групп ¹⁷ или образование сетки несколько различаются. Поскольку основной химический состав подобен, ожидается, что стекло, обладающее более высокой T _g, проявит более высокую химическую стойкость. Иногда мы наблюдали коричневатую окраску приготовленного стекла в 60SnO–40P ₂ O ₅ стекло, хотя все исходные химические вещества не содержали частиц углерода. Поскольку в образце коричневатого цвета не наблюдаются заметные дифракционные пики (рис. S1), ожидается, что небольшое количество нанокристаллитов Sn может образоваться во время плавления. На рис. 1б представлены спектры оптического поглощения соединений 50SnO–50P ₂ O ₅ (ID1), 55.6SnO–44.4P ₂ O ₅ (ID2), 60SnO–40P _{2 _{O ID3), и 10K ₂ O–50SnO–40P ₂ O ₅ (ID4) очки. На вставке показаны расширенные спектры в области края оптического поглощения. Если оценить край оптического поглощения по экстраполяции коэффициента поглощения, как показано на рисунке пунктирной линией, можно выяснить зависимость от состава. Было обнаружено, что эти края оптического поглощения были расположены ниже 330 нм и что края оптического поглощения смещались в синий цвет с уменьшением значений T _g, как показано на рис. 1c. Для стекла, легированного SnO, полученного традиционным методом закалки расплава, край оптического поглощения, обусловленный Sn ²⁺ красные смещения катионов с увеличением доли SnO ²⁶ . Однако такого сдвига края в зависимости от доли SnO в данном случае не наблюдается. Принимая во внимание T _g , ожидается, что концентрация группы ОН влияет на синее смещение края оптического поглощения. Это предположение подтверждается спектрами поглощения в инфракрасной (ИК) области. Коэффициенты поглощения этих стекол в ИК-диапазоне увеличиваются с уменьшением T _g, что позволяет предположить, что более высокая концентрация OH вызывает большее снижение T _g . Полосы поглощения при 1570 нм и 2 135 нм относятся к обертону растяжения P–OH и комбинации растяжения–изгиба мод P–OH соответственно ^{27, 28} . На рисунке 1d показан коэффициент поглощения пика 2135 нм в зависимости от Тл _г . Примечательно, что поверхность 50SnO–50P ₂ O 9Стекло 0111 5} с самой высокой концентрацией ОН быстро повреждалось погружением в воду при комнатной температуре (КТ). Однако, если доля SnO превышала 60 мол. %, для стекол SnO–P ₂ O ₅ требовалась температура плавления выше 500 °C, и они иногда проявляли непрозрачность или коричневатую окраску. Водостойкость стекла ИД1 была наихудшей, тогда как ИД4 была лучшей среди этих стекол. Из этих спектров мы сделали вывод, что ID4 (10K ₂ O–50SnO–40P ₂ O ₅ ) был лучшим кандидатом среди этих композиций как по легкоплавкости, так и по химической стойкости. Поскольку рН воды уменьшился (кислый) после испытания этих стекол на растворение, мы можем сделать вывод, что существует обычный механизм реакции гидролиза между водой и фосфатными цепями ¹⁸ .}

Таблица 1. Химический состав и значения температуры стеклования ( T _g ) SnO–P ₂ O _{5 9Очки на основе 0112. Рис. 1 1. ( b ) Спектры оптического поглощения 50SnO–50P ₂ O ₅ (ID1), 55.6SnO–44.4P ₂ O ₅ (ID2), 60SnO–4112 2} O ₅ (ID3) и 10K ₂ O–50SnO-40P ₂ O ₅ (ID4) стекла, расплавленные при 500°С в течение 30 мин. На вставке показаны расширенные спектры в области края оптического поглощения. Пунктирная линия указывает линию экстраполяции ID1 для края оптического поглощения. ( c ) Связь между краем оптического поглощения и T _g этих стекол. ( d ) Связь между коэффициентом поглощения при длине волны приблизительно 2135 нм и T _g .
Полноразмерное изображение
Мы предположили, что водостойкость стекол К ₂ O–SnO–P ₂ O ₅ может зависеть от изменения структуры в области Р ₂ O ₅. Чтобы изучить структурные изменения, основанные на химическом составе, были измерены спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ³¹ P с вращением под магическим углом (MAS). На рисунке 2а показаны спектры ЯМР MAS ³¹ P стекол на основе SnO–P ₂ O ₅, которые перечислены в таблице 2. Различные фосфатные звенья, Q ⁱ , в спектрах ЯМР ³¹ Р идентифицируются по химическому сдвигу, которому приписывают число мостиковых атомов кислорода ^{11, 31,32,33} . Пики Q ² , Q ¹ и Q ⁰ в олово-фосфатных стеклах расположены при - 33 м.д., - 19 м.д. и - 9 м.д. соответственно ³⁴ . Из спектров ЯМР видно, что димерная структура Q ¹ , химический сдвиг которой составляет примерно - 19 м.д., является основным фосфатным звеном в этих стеклах. Расчетные доли Q ⁿ единицы показаны в Таблице S1. Во всех образцах наблюдалось небольшое количество звена Q ⁰. Ранее предполагалось, что блоки Q ⁰ и Q ¹, которые представляют собой блоки с высокой электронной делокализацией, влияют на химическую (водную) стойкость по сравнению с блоком Q ². Иными словами, если доли таких высокоэлектронно-делокализованных единиц велики, стекло будет демонстрировать превосходную водостойкость ³³ . Однако, вопреки нашим ожиданиям, заметной разницы между этими очками не было. Кроме того, хотя доли (Q ⁰ + Q ¹ ) превышают 80% во всех системах, эти стекла имеют низкую водостойкость. Таким образом, мы предполагаем, что остаточные ОН-группы влияют на водостойкость этих стекол из-за низкой температуры плавления.
Рисунок 2
Структурный анализ стекол на основе SnO–P ₂ O ₅, расплавленных при 500 °C в течение 1 ч. ( a ) ³¹ P Спектры ЯМР MAS стекол на основе SnO–P ₂ O ₅. Пунктирные линии обозначают Q ⁰ , Q ¹ и Q ² компоненты после пиковой деконволюции. ( b ) Sn L ₂ -краевые XANES-спектры стекол на основе SnO–P ₂ O ₅ наряду с SnO. ( c ) Спектры XANES Sn K-края стекол на основе SnO–P ₂ O ₅. ( d ) FT EXAFS Sn K-ребра XAFS. Область k для FT составляет от 3,4 до 12 Å ^-1 .
Изображение полного размера
Таблица 2. Химический состав и потеря массы стекол КСП после иммерсионного испытания при 50°С в течение 72 ч. Однако 1.0La ₂ O ₃ -легированное стекло КСП не получено из-за сильного пузырения при термообработке при 500°С.
Полноразмерная таблица
Поскольку это приготовление проводилось в условиях окружающей среды или пониженного давления при 500 °C, что было сравнимо с обычной температурой для окисления Sn ²⁺, предполагалось, что большинство соединений олова являются двухвалентными ²⁵ . Так как Sn ²⁺ предпочтительнее легкоплавких по сравнению с Sn ⁴⁺ , важно экспериментальное подтверждение ²⁹ . Чтобы подтвердить валентное состояние олова, мы измерили спектры рентгеновской абсорбционной структуры ближнего края Sn L-края (XANES) в соответствии с предыдущей статьей ²⁹ . На рисунке 2b показан край Sn L ₂ стекол ID2 и ID4, а также SnO. По сравнению с эталоном (SnO) видно, что примерно все частицы Sn двухвалентны, и локальное координационное состояние SnO резко не меняется при K ₂ O дополнение. Поскольку также предполагалось, что химический состав будет влиять на связность SnO, мы также измерили спектры тонкой структуры рентгеновского поглощения (XAFS) на K-крае Sn. На рисунке 2c показаны спектры XAFS Sn с K-краем стекол ID2 и ID4 с SnO в качестве эталона. Поскольку формы спектров XANES аналогичны, результат согласуется с оценкой валентности по L ₂ -краю. На рисунке 2d показано преобразование Фурье (FT) расширенной области XAFS (EXAFS) Sn K-края XAFS. ФТ выполнялась с k область от 3,4 до 12 Å ^-1 . Добавление K ₂ O изменяет структуру SnO, т. е. расстояние Sn–O становится больше, а координационное число увеличивается за счет добавления K ₂ O. Представляется довольно странным, что расстояние Sn–O стекол K ₂ O-замещенных SnO–P ₂ O ₅ ближе к SnO, чем SnO-богатых SnO–P ₂ O ₅ стакан. Сообщалось, что SnO имеет тетрагональную элементарную ячейку со структурой глета 9. 0020 30 . Однако предполагается, что связь P=O звена P ₂ O ₅ в структуре SnO–P ₂ O ₅ может увеличивать межатомное расстояние Sn ²⁺ за счет отталкивания электронов. Поэтому ожидается, что катионы калия будут располагаться вблизи фосфатных цепочек для преимущественной компенсации заряда, а остаточные катионы Sn ²⁺ будут существовать в более высоком координационном состоянии, аналогичном структуре SnO. С 9Спектры ЯМР 0020 31 P и Sn L ₂ edge XANES аналогичны, изменение координации катиона Sn при добавлении K ₂ O является одной из причин получения лучшей водостойкости. По результатам композиционного исследования было выбрано стекло 10К ₂ О–50SnO–40P ₂ О ₅, которое в дальнейшем обозначается как стекло КСП и обладает наименьшей концентрацией ОН и наибольшей Т _г. среди этих стекол, как композиция стекла на основе фосфата олова.
Повышение водостойкости стекол на основе КСП
Несмотря на то, что мы выбрали стекло КСП в качестве основного состава, его водонепроницаемость недостаточна. Следовательно, требуется дополнительная конструкция материала при температуре плавления 500 °C. Поведение фосфатных стекол при растворении часто обсуждается в зависимости от природы поверхности стекла и скорости гидролиза P-O-P. Естественно, что состав и структура стекол влияют на характер растворения. Оксиды щелочных металлов и Q 9Фосфатные звенья 0020 2 и Q ³ увеличивают скорость растворения, тогда как катионы с высокой напряженностью поля, такие как Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃, снижают скорость растворения. Иногда сообщалось, что смешивание оксидов щелочных металлов, т. е. эффект смешанной щелочи оксидных стекол , , улучшает водостойкость стекол ^{35, 36} . Недавно Онодера и др. . предположил, что коррелированное парное расположение Na и K было внутренней причиной эффекта смешанного щелочного металла. На основании предыдущих сообщений было приготовлено несколько стекол, содержащих два оксида щелочных металлов. На рис. 3а показана фотография x Li ₂ O - (10 - x ) Стекла KSP, приготовленные при 500 °C. Прозрачность уменьшается с увеличением концентрации Li ₂ O, и, в частности, стекло K ₂, не содержащее O, непрозрачно, что непригодно для оптических приложений (см. рис. S2). Аналогичный результат был также подтвержден в системе Na ₂ O-замещенных x Na ₂ O - (10 - x )KSP (рис. 3б). В Na-замещенной системе наилучшей среди них прозрачностью также обладало стекло КСП. Поведение при кристаллизации оценивают путем получения рентгенограмм. На рисунке 3c показаны рентгенограммы KSP, 10Na 9.0111 2 O-SP и 10Na ₂ O-SP, а также картины Объединенного комитета по стандартам порошковой дифракции (JCPDS) Sn (№ 00-004-0673), SnO (№ 01-072-1012), и Sn ₂ P ₂ O ₇ (#00-056-0358). В этих стеклах заметного выделения кристаллитов не наблюдалось. Таким образом, предполагается, что 500 °C слишком низка для получения однородного расплава стекла, проявляющего эффект смешанной щелочи, и во время плавления происходит только разделение фаз. Хотя причина К 9Введение 0111 2 O дает наилучший результат среди оксидов щелочных металлов, остается неясным, предполагается, что катионный радиус K ₂ O подходит для обеспечения прозрачности и легкоплавкости.
Рисунок 3
Прозрачность щелочозамещенных стекол КСП. ( A ) Фотографии x LI ₂ O- (10- x ) KSP и ( B) x NA ₂ O- (10- x ). 500°С в течение 10 мин. Доли замещения равны 0, 5 и 10. ( c ) Рентгенограммы стекол KSP, 10Na ₂ O-SP и 10Na ₂ O-SP вместе с JCPDS-диаграммами Sn (#00-004-0673), SnO (#01-072-1012) и Sn ₂ P ₂ O ₇ (#00-056-0358).
Увеличить
Для повышения водостойкости легкоплавкого стекла КСП мы попытались добавить четвертый компонент. В таблице 2 представлены химический состав и потеря массы стекол КСП после испытания погружением в воду при 50 °C в течение 72 ч. Данные табл. 2 показывают, что концентрация добавки, по-видимому, менее эффективна по сравнению с элементами. Среди нескольких оксидов металлов мы обнаружили, что La ₂ O ₃ может эффективно улучшить водонепроницаемость материалов. Сообщалось об улучшении водостойкости за счет добавления La ₂ O ₃ в нескольких стеклянных системах, приготовленных методом закалки расплава ^{37, 38} . В настоящей стеклянной системе также подтверждено улучшение водостойкости за счет добавления La ₂ O ₃ даже при температуре расплава 500 °C, что намного ниже обычной температуры расплава. Примечательно также, что добавление Ла ₂ O ₃ не вызывает ухудшения прозрачности стекла KSP. Мы предполагаем, что катионы La соединяются с фосфатными звеньями для предотвращения разделения фаз.
Физические свойства стекол La
₂ O ₃, легированных KSP (LKSP) плавящиеся стекла. В течение трех лет мы подтвердили, что стекло LKSP стабильно в условиях окружающей среды (25 °C, ~ 60 % влажности), несмотря на значительное количество K ₂ O, так как La ₂ O ₃ и SnO препятствуют реакции гидролиза. Поэтому мы исследовали структуру и физические свойства стекла ЛКСП. На рис. 4 представлено сравнение очков KSP и LKSP. Наблюдается увеличение T _г при добавлении La ₂ O ₃, как показано на рис. 4а, и одновременно уменьшение концентрации ОН в оптических спектрах поглощения (рис. 4б). . Следовательно, уменьшение ОН-групп при добавлении La ₂ O ₃ является одним из источников увеличения T _g . Эффект добавки La ₂ O ₃ также наблюдается на краю оптического поглощения. Хотя молярная доля SnO несколько уменьшается при добавлении La ₂ O ₃ , край поглощения смещается в красную сторону, как показано на вставке рис. 4b. Связь между T _g и этими свойствами поглощения также была подтверждена в образце, легированном La, как показано на рис. 4c. Примечательно, что Q ⁿ в спектрах ЯМР ³¹ P незначительно изменяются при добавлении La ₂ O ₃ (рис. 4г), а доля Q ² увеличивается при добавлении La _{2 ₂ O ₃ (таблица S1). В случае железосодержащего стекла предлагается добавлять катионы Fe, связанные с фосфатными цепями, для повышения химической стойкости ^{39, 40} . По результатам соотношения Q ² ожидается, что катионы La будут играть ту же роль, что и в предыдущем отчете о фосфатной сети 9.0020 39 . Поскольку в спектрах XANES Sn L ₂ -края (рис. 4e) и Sn K-края XAFS (рис. 4f) заметной разницы не наблюдается, предполагается, что катионы La в основном взаимодействуют с фосфатными звеньями, снижая концентрацию OH. при нагреве до 500 °С, что позволило повысить водостойкость стекла ЛКСП.
Рисунок 4 Влияние добавки La ₂ O ₃ на стекла KSP. ( a) Кривые ДТА стекла KSP и La ₂ O ₃ — легированное стекло КСП (ЛКСП). ( b ) Спектры оптического поглощения стекол КСП и ЛКСП. На вставке показаны расширенные спектры поглощения в области края поглощения. ( c ) Край оптического поглощения и коэффициент поглощения около 2135 нм в зависимости от T _g . ( d ) ³¹ P MAS ЯМР-спектры стекол KSP и LKSP. ( e ) Спектры XANES Sn K-края стекол KSP и LKSP вместе с SnO. ( f ) FT EXAFS спектров Sn K-края XAFS стекол KSP и LKSP вместе с SnO.
Изображение полного размера
На рисунке S3 показана кривая вязкости стекла LKSP. Экспериментальные данные могут быть аппроксимированы с помощью уравнения Фогеля-Фулчера-Таммана (VFT) ^41,42,43 . Из кривой вязкости можно определить несколько тепловых параметров, которые перечислены в таблице 3. Там же показаны коэффициент теплового расширения и упругие параметры. Из термических параметров можно понять, что полученное стекло может проявлять легкоплавкость, Т _г сопоставим с обычным легкоплавким стеклом ^{2,3,4,5,6,7,8,9,10} . Значение T _g при 235 °C близко к ожидаемому значению T _g (243 °C) на основе соотношения: T _g / T _{3 ²¹ . На основании хрупкости стеклообразующей жидкости, определенной Новиковым и соавт. ⁴⁴ отношение продольной и поперечной скоростей звука v _L / v _T составляет примерно 1,76, что указывает на то, что стекло скорее прочное, чем хрупкое. Ожидается, что адаптация поверхности методом нанопечати может быть адаптирована к этому стеклу при температурах ниже 400 °C, что является преимуществом не только для снижения температуры, но и для возможности применения других типов форм для поверхностной нанопечати на поверхности. Тем не менее, показатель преломления стекла LKSP при 633 нм составляет 1,65, что выше, чем у обычных EP, что представляет собой еще одно преимущество этого легкоплавкого неорганического стекла.}
Таблица 3 Тепловые и упругие свойства стекла ЛКСП. Полноразмерный стол
Следует отметить, что стекло KLSP трудно приготовить путем обычной плавки с использованием платиновых тиглей. Как показано на рис. S4, значительное повреждение поверхности платинового тигля было обнаружено после плавки при 800 °C в атмосфере аргона. Следовательно, легкоплавкий процесс при 500 °C с использованием водного раствора H ₃ PO ₄ имеет дополнительное преимущество, заключающееся в предотвращении повреждения тиглей из-за сильной реакции восстановления.
Как упоминалось во введении, мы предполагаем, что аналогом легкоплавкого неорганического стекла являются ЭП. Здесь мы сравниваем тепло- и светостойкость стекла ЛКСП с обычными ЭП и поликарбонатами (ПК). На рис. 5а представлены спектры пропускания стекла КСП, легированного La ₂ O ₃, а также ПК после ускоренного испытания на долговечность. Для сравнения толщину ПК и стекла нормализовали до 1 мм. Для проверки свойств были проведены два ускоренных испытания: (1) воздействие ультрафиолета (УФ) при комнатной температуре в течение 700 ч и (2) термообработка при 200 °С в течение 1000 ч в атмосфере окружающей среды. Прозрачность неорганического стекла осталась неизменной после обоих испытаний на долговечность, в то время как после обоих испытаний наблюдалось значительное ухудшение прозрачности поликарбоната. На рис. 5б представлены фотографии ПК до и после испытаний на долговечность УФ-облучения и термической обработки. Коэффициент пропускания ПК резко ухудшается после обоих испытаний на долговечность. И наоборот, прозрачность стекла не изменилась после обоих ускоренных испытаний на долговечность. Приведенные здесь результаты демонстрируют, что настоящее неорганическое стекло можно использовать в некоторых областях применения EP. В последнее время неорганические стекла были заменены органическими смолами или EP из-за их плотности, стоимости изготовления и температуры приготовления. Однако с точки зрения термостойкости и светостойкости при больших мощностях есть преимущества в использовании неорганических стекол. Снижая температуру приготовления, мы подчеркнули, что теперь для неорганических стекол открыты несколько окон применения.
Рисунок 5 Коэффициент пропускания стекла ЛКСП в ускоренном испытании на долговечность в сравнении с поликарбонатами (ПК). ( a ) Спектры пропускания стекла ЛКСП и ПК после УФ-облучения и термообработки при 200°С в течение 1000 ч. ( b ) Фотографии ПК до и после испытаний на долговечность. Заметное ухудшение коэффициента пропускания наблюдается в ПК, в то время как в стекле LKSP изменений не наблюдается.
Увеличить
Таким образом, мы изготовили легкоплавкое фосфатное стекло с температурой плавления 500 °С. Подбирая химический состав и исходные материалы, можно получить бесцветные прозрачные стекла. T _g имеет температуру ниже 250 °C, что является большим преимуществом для плавки и формовки при низких температурах. Хотя водостойкость иногда представляет собой серьезную проблему для легкоплавкого фосфатного стекла, это свойство можно улучшить с помощью состава и процесса приготовления. Поскольку это легкоплавкое стекло устойчиво к тепловым и сильным световым условиям, оно считается новым кандидатом в бесцветное твердое вещество, которое может частично функционировать в качестве заменителя обычных EP.
Экспериментальный
Исходными материалами для получения легкоплавких стекол были H ₃ PO ₄ (85%), SnO, а также фосфаты металлов, такие как KPO ₃ , K ₂ HPO ₄ и другие оксиды металлов. Эти химические вещества смешивали в цилиндрическом стакане из боросиликатного стекла объемом 60 мл (внутренний диаметр: φ50 мм, высота: 55 мм, толщина стенки: 1,3 мм, поставляемый корпорацией Maruemu, Япония) при комнатной температуре (КТ). Смесь в стеклянном стакане предварительно нагревали для снижения остаточных концентраций ОН-групп и H ₂ O при температуре около 400 °C. После предварительной термообработки полученное твердое вещество расплавляли при 500 °C в течение 15–30 мин в окружающей или восстановленной атмосфере. Если при плавлении образование пузырьков было значительным, давление снижали вручную в диапазоне давлений от 0,1 МПа до 1 кПа. Температура, при которой неорганическое стекло поддерживается в расплавленном состоянии, называется здесь «температурой расплава». Полученное стекло постепенно охлаждали до КТ без регулирования температуры или закаливали при КТ.
Температуру стеклования определяли с помощью дифференциального термического анализа при скорости нагрева 10 °C/мин. Чтобы исследовать кристаллические фазы в приготовленном стекле, мы провели измерения дифракции рентгеновских лучей с использованием RINT2100 (Rigaku, Япония) с Cu Kα-излучением. Плотность стекол определяли по методу Архимеда с использованием дистиллированной воды в качестве иммерсионной жидкости. Показатель преломления измерялся методом призменной связи с использованием призменной связи с 473-, 633- и 1319-нм источники света (Metricon, США). Упругие свойства измеряли ультразвуковым импульсным эхо-методом на приборе DPR-300 (JSR ultrasonics, США). Частоты продольной и поперечной волн составляли 10 МГц и 5 МГц соответственно. Кривую вязкости получали на вискозиметре с параллельными пластинами 10 ммФ с использованием PRVM-1100 (Motoyama, Japan). Спектры оптического пропускания измеряли на спектрофотометре Uh5150 (Hitachi High-Tech Science, Япония).
Кроме того, ³¹ P Спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР) MAS стекол получены на спектрометре DELTA 600 (JEOL, Япония) и ЯМР-спектрометре CMX-400 (JEOL, Япония) на частоте 161,80 МГц (CMX-400). и 242,95 МГц (DELTA 600), а также скорость вращения и задержка релаксации 10 кГц и 5 с соответственно. Химические сдвиги оценивали по отношению к 85% водному раствору H ₃ PO ₄ (0 частей на миллион).
Спектры рентгеновского поглощения Sn K-края вблизи края (XANES) были измерены с использованием метода пропускания, тогда как Sn L ₂ -краевые спектры XANES оценивали флуоресцентным методом. Эти измерения были выполнены на линии луча BL14B2 SPring-8. Энергия работающего накопителя составляла 8 ГэВ при условном токе 100 мА. Для метода пропускания образцы смешивали с нитридом бора и гранулировали.
Водостойкость образцов проверяли по потере веса. Образцы, приготовленные методом закалки расплава, отливали в кювету из нержавеющей стали. Затем эти стекла повторно расплавляли в цилиндрическом стакане из боросиликатного стекла объемом 25 мл (внутренний диаметр: φ35 мм, высота: 45 мм, толщина стенки: 1,3 мм, поставляемый корпорацией Maruemu, Япония) для получения свободной поверхности. Для эксперимента по растворению в химический стакан добавили 10 мл сверхчистой воды. После термообработки при 50°С в течение 72 ч образцы сушили при 80°С в течение 3 ч в условиях вакуума. Путем сравнения веса образцов до и после погружения в воду рассчитывали потери веса каждого образца. Планки погрешностей потери веса были оценены как ± 10 % масс.
Change history
30 April 2021
A Correction to this paper has been published: https://doi.org/10.1038/s41598-021-89259-4
References
Yamane, М. и др. (ред.) Glass Kogaku Handbook (Asakura Shoten, Токио (на японском языке), 2010 г.).
Google ученый
Tick, P. A. Водостойкие стекла со сверхнизкой температурой плавления. Физ. хим. Очки 25 , 149 (1984).
КАС
Google ученый
Ченг Дж. и Джин З. Новые системы формования стекла на основе галогенидов свинца. J. Без кристаллов. Твердые тела 184 , 213 (1995).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Лю, Х. С., Ши, П. Ю. и Чин, Т. С. Легкоплавкий PbO–ZnO–P ₂ O ₅ очки. Физ. хим. Очки 37 , 227 (1996).
КАС
Google ученый
Морена, Р. Фосфатные стекла как альтернатива уплотнительным фриттам на основе свинца. J. Без кристаллов. Твердые вещества 263–264 , 382–387 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Ча, Дж., Кубо, Т., Такебе, Х. и Кувабара, М. Композиционная зависимость свойств SnO–P ₂ O ₅ очки. Дж. Керам. соц. Япония. 116 , 915–919 (2008).
КАС
Google ученый
Броу Р.К. и Таллант Д.Р. Конструктивное проектирование уплотняющих стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 222 , 396–406 (1997).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Масаи, Х., Такахаши, М., Токуда, Ю. и Йоко, Т. Метод гель-плавления для получения органически модифицированных силоксановых легкоплавких стекол. Дж. Матер. Рез. 20 , 1234–1241 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
https://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2012/11/1126a.html
https://www.neg.co.jp/uploads/news_201
_jp
Броу, Р. К. Обзор: структура простых фосфатных стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 263 , 1–28 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
«> Dislich, H. Новые пути получения многокомпонентных оксидных стекол. Анжю. хим. Междунар. Эд. 10 , 363–370 (1971).
КАС
Google ученый
Йолдас Б. Э. Получение стекол и керамики из металлоорганических соединений. Дж. Матер. науч. 12 , 1203–1208 (1977).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Сакка С. и Камия К. Стекла из алкоголятов металлов. J. Без кристаллов. Твердые вещества 42 , 403–442 (1980).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Ниида, Х., Такахаши, М., Учино, Т. и Йоко, Т. Получение и структура органо-неорганических гибридных прекурсоров для легкоплавких стекол нового типа. J. Без кристаллов. Твердые вещества 306 , 292–299 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
«> Масаи, Х. и др. Неорганические аморфные пленки, легированные оловом, для использования в качестве прозрачных монолитных люминофоров. науч. Респ. 5 , 11224 (2015).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
пабмед
ПабМед Центральный
Google ученый
Эрт, Д. Влияние содержания ОН на термические и химические свойства SnO–P ₂ O ₅ очки. J. Без кристаллов. Твердые вещества 354 , 546–552 (2008).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Дуглас, Р. В. и Элшейми, Т. М. М. Реакции стекол с водными растворами. Дж. Ам. Керам. соц. 50 , 1 (1967).
КАС
Google ученый
Минами, Т. и Маккензи, Дж. Д. Тепловое расширение и химическая стойкость фосфатных стекол. Дж. Ам. Керам. соц. 60 , 232–235 (1977).
КАС
Google ученый
Пол А. Химическая стойкость стекол – термодинамический подход. Дж. Матер. науч. 12 , 2246–2268 (1977).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Сакка, С. и Маккензи, Дж. Д. Связь между кажущейся температурой стеклования и температурой жидкости для неорганических стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 6 , 145–162 (1971).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Такебе, Х. и др. Отпечатанный оптический рисунок из слаборазмягчающегося фосфатного стекла. Опц. лат. 32 , 2750–2752 (2007).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
пабмед
Google ученый
Ча, Дж. , Кубо, Т., Такебе, Х. и Кувабара, М. Композиционная зависимость свойств SnO–P ₂ O ₅ очки. Дж. Керам. соц. Япония. 116 , 915–919 (2008).
КАС
Google ученый
Хаяси, А., Кониси, Т., Таданага, К., Минами, Т. и Тацумисаго, М. Получение и характеристика SnO–P ₂ O ₅ стекла в качестве анодных материалов для литиевых вторичных батарей . J. Без кристаллов. Твердые вещества 345 , 478–483 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Batzill, M. & Diebold, U. Поверхность и материаловедение оксида олова. Прог. Серф. науч. 79 , 47–154 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Масаи, Х. и др. Корреляция между условиями приготовления и фотолюминесцентными свойствами центров Sn ²⁺ в стеклах ZnO–P ₂ O ₅. Дж. Матер. хим. С 2 , 2137–2143 (2014).
КАС
Google ученый
Варфоломей Р.Ф., Батлер Б.Л., Гувер Х.Л. и Ву С.К. Инфракрасные спектры водосодержащего стекла. Дж. Ам. Керам. соц. 63 , 481–485 (1980).
КАС
Google ученый
Ефимов А. М., Погарева В. Г., Шашкин А. В. Полосы, связанные с водой, в ИК-спектрах поглощения силикатных стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 332 , 93–114 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Масаи, Х., Ина, Т. и Мибу, К. Достоверность оценки валентности примесей в стеклах с использованием анализа XANES. науч. Респ. 8 , 415 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
пабмед
ПабМед Центральный
Google ученый
«> Pannetier, J. & Denes, G. Оксид олова (II): уточнение структуры и тепловое расширение. Акта Кристаллогр. B 36 , 2763–2765 (1980).
Google ученый
Броу, Р.К., Таллант, Д.Р., Майерс, С.Т. и Файфер, К.С. Структура полифосфата цинка с коротким радиусом действия. J. Без кристаллов. Solids 191 , 45–55 (1995).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Броу Р.К. и Киркпатрик Р.Дж. Ядерно-магнитно-резонансное исследование структуры фосфатных и фосфатсодержащих стекол: обзор. Твердое ядро. Маг. 5 , 9–21 (1995).
Google ученый
Масаи, Х. и др. ³¹ ПМР и ИК исследование высоководостойких SrO–BaO–Nb ₂ O ₅ –P ₂ O ₅ стекло и стеклокерамика. Хим. лат. 42 , 1305–1307 (2013).
КАС
Google ученый
Сайто, А., Хашида, Ю., Трико, Г. и Такебе, Х. Свойства и структура тройных мета-, пиро- и орто-цинк оловофосфатных стекол с малой фотоупругостью. Физ. Статус Solidi B 255 , 1800318 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Хабасаки, Дж., Окада, И. и Хиватари, Ю. Исследование доктора медицины эффекта смешанной щелочи в литий-калиевом метасиликатном стекле. J. Без кристаллов. Твердые вещества 183 , 12–21 (1995).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Онодера Ю. и др. Происхождение эффекта смешанной щелочи в силикатном стекле. NPG Азия Матер. 11 , 75 (2019).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
«> Zhang, X. H., Yue, Y. L. & Wu, H. T. Влияние добавок La ₂ O ₃ на химическую стойкость и диэлектрические свойства боральминосиликатных стекол. Прибой. Преподобный Летт. 19 , 1250062 (2012).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Google ученый
Ши, К. С. и др. Влияние оксидов редкоземельных элементов на структуру и химическую стойкость кальциево-алюмофосфатных стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 491 , 71–78 (2018).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Yu, X.Y., Day, D.E., Long, G.J. & Brow, R.K. Свойства и структура натрий-железофосфатных стекол. J. Без кристаллов. Твердые вещества 215 , 21–31 (1997).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Ma, L., Brow, R.K. & Schlesinger, M. E. Поведение Na при растворении J. Без кристаллов. Твердые вещества 463 , 90–101 (2017).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
Google ученый
Фогель Х. Закон температурной зависимости вязкости жидкостей. Физ. Z. 22 , 645 (1921).
КАС
Google ученый
Фулчер, Г. С. Анализ последних измерений вязкости стекол. Дж. Ам. Керам. соц. 8 , 339–355 (1925).
КАС
Google ученый
Тамманн Г. и Гессе В. Зависимость вязкости от температуры в гипотермических жидкостях. З. Анорг. Allg. хим. 156 , 245 (1926).
КАС
Google ученый
Новиков В. Н., Соколов А. П. Коэффициент Пуассона и хрупкость стеклообразующей жидкости. Природа 431 , 961 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ
КАС
пабмед
Google ученый
Скачать ссылки
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Совета по науке, технологиям и инновациям (CSTI), Межведомственной стратегической программы продвижения инноваций (SIP), «Развитие передовых технологий обработки стекла» в рамках «Инновационные технологии проектирования/производства». Эта работа также была частично поддержана Японским обществом содействия науке Грант-в-помощь для научных исследований (B) номер 18H01714. Sn K- и L ₂-краевые измерения XAFS были выполнены на BL14B2 в SPring-8 с одобрения JASRI (Предложение № 2017B1577, 2017B1595). Мы ценим экспериментальную поддержку XAFS доктором Х. Офучи (JASRI).
Информация об авторе
Авторы и организации
Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, 1-8-31 Мидоригаока, Икеда, Осака, 563-8577, Япония
Хирокадзу Масаи, 9000 Наоюки Тамоко3 &0010
Ishizuka Glass Co. Ltd., 1880 Kawai-cho, Iwakura, Aichi, 482-8510, Japan
Toru Nishibe, Satoshi Yamamoto, Takaaki Niizuma и Miki Yoshida
Инженерный факультет Университета Тиба , 1-33, Yayoi-cho, Chiba, 263-8522, Japan
Takahiro Ohkubo
Авторы
Hirokazu Masai Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Академия
Toru Nishibe Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Satoshi Yamamoto Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Takaaki Niizuma Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Наоюки Китамура Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Tomoko Akai Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Takahiro Ohkubo Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Мики Йошида Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в
PubMed Google Scholar
Contributions
HM сформулировал исследовательский проект. Х. М. и Т. Н. подготовили материалы. Х. М., Т. Н., С. Ю., Т. А., Та. N. и M.Y. выполнили характеристики материала, за исключением модуля упругости и MAS ЯМР. Н. К. измерил упругие свойства и проанализировал данные. Т. О. измерил спектры ³¹ P MAS ЯМР и проанализировал полученные данные. Г. М. написал статью.
Автор, ответственный за переписку
Переписка с
Хирокадзу Масаи.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя
Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация.
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете соответствующую ссылку на первоначальный автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons на статью, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Комментарии
Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.
При какой температуре плавится стекло?
Основным компонентом плоского стекла является SiO2 (кремнеземный песок). Он имеет высокую температуру плавления в районе 1700 градусов по Цельсию и его состояние при этой температуре похоже на сироп в очень холодный день.
Просмотр
полный ответ
на qsiquartz.com

При какой температуре плавится стекло в градусах Фаренгейта?
Заводы продают примерно 90 процентов стеклобоя производителям стекла, которые смешивают его с известняком, кальцинированной содой и другим сырьем. Затем они расплавляют смесь, нагревая ее до температуры от 1427 до 1538 градусов по Цельсию (от 2600 до 2800 градусов по Фаренгейту).
Просмотр
полный ответ
на qsiquartz.com
При какой температуре плавится стеклянная бутылка?
Стекло можно формовать только при очень высоких температурах. Он полностью плавится/сжижается примерно при температуре от 1400°С до 1600°С в зависимости от состава стекла. Стекло изготавливается из различных материалов, в зависимости от цели использования.
Просмотр
полный ответ
на сайте hypertextbook.com

Можно ли плавить стекло пропановой горелкой?
Зажгите пламя пропановой паяльной лампы. Поместите синюю часть пламени на стекло. Перемещайте синюю часть пламени по стеклу равномерными движениями, чтобы обеспечить равномерное распределение тепла. Нагревайте стекло в течение 5 минут или пока стекло не начнет слегка светиться оранжевым.
Просмотр
полный ответ
на sciencing.com
Можно ли расплавить стекло на костре?
Стекло плавится при температуре чуть выше 2000 градусов по Фаренгейту, а при более низких температурах оно достаточно пластично, чтобы менять форму. Бичкомберы находят различные костры, такие как бутылки для костра, шарики, пробки и мульти, которые включают в себя части из разных бутылок, которые сгорели рядом друг с другом в огне.
Просмотр
полный ответ
на сайте beachcombingmagazine.com

Расплавятся ли стеклянные бутылки? TKOR выводит плавку стекла на новый уровень с нашим литейным цехом!
<noscript><img loading='lazy' src='/800/600/http/tutoronline.ru:2053/fapi/api/content/file/gdzfileprod/gdzFiles/aae8ceff-586c-4e44-b878-d6c67bd233e3_%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B03.jpg' /></noscript> youtube.com/embed/z-XeUOhu46M?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Можно ли плавить стекло дома?
Есть два способа безопасно плавить стекло без печи: лэмпворк и использование микроволновой печи. Лэмпворкинг включает в себя использование горелки для плавления стекла до такой степени, что им легко манипулировать. Микроволновая печь эффективно плавит стекло для небольших проектов по плавлению.
Просмотр
полный ответ на tactilehobby.com
Можно ли плавить стекло в духовке?
Стекло имеет температуру плавления около 1400-1600°C (см. здесь), а большинство бытовых духовок имеют предельную температуру около 200-250°C, так что нет, вы не можете плавить стекло в обычной домашней печи.
Просмотр
полный ответ на crafts.stackexchange.com
Можете ли вы снова расплавить треснувшее стекло?
Да, вы можете снова расплавить треснувшее стекло. Высокая температура изменяет вязкость стекла, делая его пластичным. Хотя можно снова расплавить треснувшее стекло, для достижения наилучших результатов обратитесь к профессионалу.
Просмотр
полный ответ на craftsbliss.com
Можете ли вы сплавить два куска стекла вместе?
Проще говоря, плавление стекла — это соединение двух кусков стекла путем их плавления в печи. Этот процесс может быть TACK Fuse, когда два куска стекла не полностью расплавляются в один сплошной кусок, а вместо этого стекло поверх нижнего выходит из печи с трехмерным эффектом.
Просмотр
полный ответ на сайте americanglasssupply.com

Сколько времени требуется для плавления стекла?
Для простого плавления стекла обычно достаточно 3-4 минут. Однако, если вы сплавляете кусочки стекла вместе, это может занять до 12 минут.
Просмотр
полный ответ на wikihow.com
Что произойдет, если расплавить стекло?
Когда вы нагреваете стекло до температуры от 1300 до 1350 градусов по Фаренгейту, поверхность стекла становится достаточно мягкой, чтобы просто начать таять. Нагревая до такой температуры, что только сама поверхность стекла достигает этой температуры, вы можете добиться эффекта гладкости и блеска.
Просмотр
полный ответ на feelmagnet.com
При какой температуре песок превращается в стекло?
Тепло, необходимое для превращения песка в жидкое состояние (в конечном итоге превращающееся в стекло), намного жарче, чем в любой солнечный день. Чтобы заставить песок расплавиться, вам нужно нагреть его примерно до 1700 ° C (3090 ° F), что примерно соответствует температуре, которой достигает космический шаттл, когда он снова входит в атмосферу Земли.
Просмотр
полный ответ на corning.com
Какое стекло имеет самую высокую температуру плавления?
Боросиликат называют «твердым стеклом» и имеет более высокую температуру плавления (примерно 3000 ° F / 1648 ° C), чем «мягкое стекло», которое предпочитают производители бисера для выдувания стекла.
Просмотр
полный ответ на en.wikipedia.org

Фиксирует ли клей Gorilla стекло?
Gorilla Glue практически является синонимом качественного суперклея, и на то есть веские причины. Этот клей хорошо сцепляется со стеклом, деревом, пенопластом, керамикой и т. д.
Просмотр
полный ответ на bobvila.com
Как приклеить стекло к стеклу навсегда?
Для наиболее распространенных ремонтных работ со стеклом лучше всего подойдет клей Loctite Glass Glue. Клей Loctite Glass Glue отлично подходит для использования со всеми типами прозрачного, цветного, цветного и тонированного стекла. Инновационный дизайн аппликатора Loctite обеспечивает простое, интуитивно понятное и чистое нанесение, что означает отсутствие грязных следов на стекле и липких пальцев.
Просмотр
полный ответ на loctiteproducts.com
Можно ли использовать суперклей для стекла?
Суперклей, или цианоакрилат, — это клей, который используется в самых разных целях на самых разных материалах. Этот нетермоплавкий клей отлично подходит для стеклянных подложек благодаря прочному, прозрачному и водонепроницаемому соединению.
Просмотр
полный ответ на hotmelt.com
Как нагреть стекло, не разбив его?
Стеклянные банки из обычного стекла могут треснуть или взорваться в микроволновой печи. Некоторые стеклянные емкости изготовлены из термостойких материалов и могут выдерживать нагревание в микроволновой печи. Потребители могут найти знак «Микроволновая печь» на дне стеклянных изделий, предназначенных для использования в микроволновых печах.
Просмотр
полный ответ на berlinpackaging.com

Какая горелка используется для выдувания стекла?
Стеклодувы сегодня используют горелки, которые сжигают ряд газов, таких как пропановая горелка, природный газ, бутан или смесь метилацетилена и пропадиена. Стеклодувы используют канистры с топливом в дополнение к постоянной подаче кислорода. Кислород смешивается с их предпочтительным топливом внутри наконечника горелки.
Просмотр
полный ответ на powerblanket.com
Можно ли зажечь стекло зажигалкой?
Нет, вы не можете поджечь стекло зажигалкой, хотя, поскольку зажигалка питается бутаном, вы можете оставить на стекле своего рода дымное пятно, но оно довольно легко стирается.
Просмотр
полный ответ на firefighterinsider.com
Как расплавить стеклянную бутылку?
Положите бутылку на бок и, при желании, воткните внутрь горлышка кусок скрученной медной проволоки калибра 20. …
Установите температуру печи на 1100 градусов по Фаренгейту и удерживайте эту настройку в течение 10 минут. …
Поднимите температуру печи на 250 градусов в час, пока она не достигнет 1300 F.
Просмотр
полный ответ на ehow.com
Можно ли плавить закаленное стекло?
ЛОЖЬ. Закаленное стекло плавится и деформируется при воздействии высоких температур. Его можно разогревать в микроволновой печи, как и некоторые тарелки, но только до определенного момента. Подвергая его огню, он расплавится и деформируется.
Просмотр
полный ответ на onedayglass.com

← Предыдущий вопрос
Сколько места нужно питбулю?
Следующий вопрос →
Как часто нужно перетягивать гитару?
Достигнута температура припоя золотого олова
Сегодня компания Hitachi объявила об успешной разработке низкоплавкого стекла с температурой плавления 220-300°C («легкоплавкое стекло»). Это стекло было разработано как низкотемпературный герметик, который не содержит регулируемых материалов, таких как свинец, представляющий высокую нагрузку на окружающую среду, или легко испаряющихся галогенов, таких как фтор или йод.
Разработанное стекло станет частью линейки экологичных легкоплавких ванадатных стекол Hitachi Chemicals серии «Vaneetect», позволяющих использовать их даже при более низких температурах. Он относительно недорог по сравнению с золото-оловянным припоем, обычным низкотемпературным герметиком, и обеспечивает лучшие герметизирующие свойства, чем адгезивные смолы, против воздуха и влаги. Кроме того, поскольку разработанное легкоплавкое стекло можно использовать с металлами, керамикой и смолами, а также плавить с помощью различных источников тепла, таких как электроплитки, инфракрасные лампы, лазеры и т. д., оно также открывает новые возможности. для устройства устройства и технологии процесса. Поставки образцов от Hitachi Chemical доступны с сегодняшнего дня.
В декабре 2009 года Hitachi и Hitachi Chemical успешно разработали экологически безопасное легкоплавкое ванадатное стекло «Vaneetect» с температурой запайки 350-400°C в качестве альтернативного герметика для токсичного легкоплавкого стекла, содержащего свинец и фтор. или относительно дорогой золото-оловянный припой. В феврале 2012 года Hitachi Chemical начала массовое производство Vaneetect, и теперь он применяется в электронных устройствах, таких как кварцевые генераторы и устройства MEMS. Однако припой с золотым оловом, который может герметизироваться в вакууме при температуре около 300 ℃, по-прежнему используется в высококачественных электронных устройствах. Кроме того, для повышения надежности электронных устройств, в которых в настоящее время используются клейкие смолы, в последние годы существует растущий спрос на повышенную устойчивость к воздуху/влаге.
Чтобы удовлетворить эту потребность, Hitachi и Hitachi Chemical начали разработку стекла, плавящегося при еще более низкой температуре, и, открыв технологию управления структурой стекла, сумели снизить температуру сварки с 350–400°C до 220–300°C и дополнительно улучшить устойчивость к воде и пару. Особенности разработанной технологии описаны ниже.
(1) Технология с более низкой температурой плавления
В прежней технологии изготовления легкоплавкого стекла низкая температура плавления, а также высокая герметичность и устойчивость к воде/пару достигались за счет легирования сетчатой структуры стекла катионами, образующими слабые связи с ионами кислорода и/или имеют большой ионный радиус*6. На основе этой технологии был разработан метод управления структурой сетки стекла, позволяющий стабильно вводить ионы серебра с эффектом значительного снижения температуры плавления до 220-300 ℃. Регулируя количество ионов серебра, вводимых в структуру стекла, также можно контролировать температуру герметизации. Кроме того, за счет уменьшения количества катионов, которые легко связываются с молекулами воды, также была достигнута превосходная водо-/паростойкость.
(2) Особенности разработанного стекла
Воздействие на окружающую среду может быть сведено к минимуму, поскольку стекло не содержит свинца или галогенов.
Благодаря структуре стекла, состоящей только из оксидов, его можно нагревать и использовать в качестве уплотнения в атмосфере, вакууме или азоте.
Стекло можно нагревать с помощью различных источников тепла, таких как электроплитки, инфракрасные лампы, различные лазеры и т. д. Кроме того, можно предотвратить термическую деградацию термочувствительных органических устройств или электронных устройств, использующих подложки из смолы, с помощью лазерного источника для нагревать только легкоплавкую стеклянную часть.
Учитывая вышеперечисленные особенности, разработанное стекло является потенциальной альтернативой золото-оловянным припоям и адгезивным смолам, а также в качестве низкотемпературного воздухонепроницаемого герметика для реализации конструкций устройств, которые до сих пор не существовали, или нового процесса. технологии. Hitachi Group продолжит активно разрабатывать и применять на практике новые технологии для снижения нагрузки на окружающую среду.
Узнать больше
Исследование показало, что вязкие материалы не подчиняются стандартным законам ниже порога температуры плавления
Источник:
Hitachi
Цитата :
Легкоплавкое стекло 220-300С для герметизации: Достигнуты температуры золото-оловянного припоя (27 ноября 2012 г. )
получено 30 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2012-11-300c-low-melting-glass-hermetic-gold-tin.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Caveman to Chemist Projects: Glass
//AS//DTD HTML 3.0 asWedit + extensions//EN>
Проекты от пещерного человека до химика: стекло Когда я был ребенком, мой дядя построил самодельную ракету. Не Эстес или Сенчури
модель ракеты. Ракета с нуля из трубок от бумажных полотенец, загруженных
цинково-серное топливо. Настал великий день для первого плавания, и мы взяли
могучая ракета к реке Пиз в северной части центрального Техаса для запуска. Он положил
зажженная сигарета через фитиль, и мы побежали как сумасшедшие и спрятались за какие-то камни. Эта штука загорелась и яростно горела, но не оторвалась от земли ни на дюйм.
Когда топливо было израсходовано, он просто опрокинулся. В каком-то смысле проект провалился.
Но это оказалось моим первым знакомством со стеклоделием. Под ракетой
представлял собой раскаленную массу сплавленного и расплавленного песка. Когда он остыл, мы подняли его как
лист (уродливого) стекла около 2 футов в поперечнике. Не то, что мы хотели, но аккуратно
тем не менее.
В этом классе мы уже видели и использовали форму стекла под названием обсидиан .
Это стекло появляется в расплавленном состоянии из действующих вулканов и остывает под землей.
в стекловидное вещество, которое мы использовали для изготовления каменных орудий. Так что же
разница между кварцем и обсидианом? Оба состоят преимущественно из кремнезема (кремний
диоксид). Но кварц медленно остывает в твердые прозрачные кристаллы, а обсидиан
быстро остывает в темные, стекловидные, аморфные массы. Чтобы понять эту разницу
давайте посмотрим на более знакомый пример.
Когда я был ребенком, мы готовили домашнее мороженое из льда и каменной соли.
чтобы заморозить мороженое. Да, в то время у нас было электричество. Мы сделали это
со льдом, потому что так веселее . Если вы не знаете, что я говорю
о, вы должны попробовать это некоторое время. В любом случае, когда вы добавляете соль в лед, лед тает.
Поскольку для таяния льда требуется тепло, а тепло должно откуда-то поступать, смесь получает
холоднее и холоднее. Добавление соли снижает точку замерзания воды. Если вы добавите
немного соли, температура замерзания немного понижается, если добавить много соли, то понижается
много. В целом верно: температура замерзания раствора ниже
чем у любого из компонентов раствора.
Теперь давайте посмотрим на обратный процесс. Когда соленая вода замерзает, образуется лед.
изначально это чистый водяной лед . Айсберги плавают в соленой
океане всегда пресный лед. Если позволить льду образовываться медленно, вода
молекулы объединяются в кристаллическую структуру, и в этом нет места. регулярное расположение соли, поэтому она исключается из-под льда по мере замерзания.
С другой стороны, если соленую воду быстро охладить, соль замерзнет.
лед и нормальное кристаллическое расположение нарушены.
Есть еще один важный аспект этого процесса замораживания, когда соленая вода
медленно остывает. Допустим, мы начнем с соленой воды, которая из-за своей концентрации
замерзает при -3 С (вместо обычных 0 С). Когда вода замерзает чистым льдом,
в растворе меньше воды, поэтому концентрация соли повышается. Как
увеличивается концентрация соли, снижается температура замерзания. Больше льда замерзает
при этой более низкой температуре, уменьшая количество жидкой воды, увеличивая соль
концентрация и дальнейшее снижение температуры замерзания. Итак, пока смесь
начал замерзать при -3 С, температура замерзания снижается по мере замерзания раствора.
Это общее свойство растворов: чистого вещества замерзают за один раз,
четко определенная температура, точка замерзания ; растворы замерзают в диапазоне температур.
Давайте рассмотрим еще один пример из мороженого. Если начать с мороженого
замерзшее твердое тело, как оно плавится? По мере прогрева становится все мягче и мягче
пока, наконец, не станет жидким. Но нет точки, где бы вы сказали сейчас мороженое растаяло. Просто становится все мягче и мягче. Сравните это с
сам лед. Он начинается твердо, как камень. Но когда он тает, он не становится мягче и
более мягкий: он либо твердый, либо жидкий, между ними нет серой зоны. Этот
— еще одно общее свойство чистых кристаллических веществ и аморфных смесей.
В кристаллическом веществе все молекулы заперты в кристаллической решетке.
Когда они вырываются из этой решетки, они сразу становятся жидкими. Но в аморфном
вещества, они не находятся в кристаллической решетке с самого начала. Как аморфный
вещество плавится, молекулы становятся все более и более подвижными. Они не «вдруг»
вырваться на свободу, как в кристаллическом футляре.
Так как же все это относится к стеклу? Когда кварц образуется, он медленно остывает из магмы. Магма может содержать много чего помимо кремнезема, но кристаллы кварца
растут, атомы замыкаются в правильную кристаллическую структуру, исключающую все
примеси. В результате получается кристалл, твердый в твердом состоянии и плавящийся при
отчетливая температура 1580 С, при которой он «внезапно» становится жидким.
Напротив, когда магма внезапно остывает и превращается в обсидиан, все примеси замерзают.
Нет правильной кристаллической решетки и, следовательно, обсидиан становится все мягче и мягче.
как он тает. И, как и во всех решениях, это происходит в диапазоне температур.
ниже температуры плавления чистого кремнезема.
Когда мы делаем стекло, мы намеренно добавляем примеси к кремнезему, чтобы снизить его
температура плавления. Вещество, которое выполняет это, называется потоком .
Мы также можем добавлять в глазурь другие минералы для придания цвета или непрозрачности.
Около 5000 г. до н.э. египтяне обнаружили, что добавление кальцинированной соды в глину
изготовляли глиняную посуду с глянцевой поверхностью. Добавление минералов, таких как малахит
а азурит придавал этой глазури интенсивный синий цвет. К сожалению, эти
щелочные глазури довольно мягкие и, как правило, немного растворяются в воде.
Эта комбинация свойств ограничивает полезность этих глазурей.
Огромным прорывом стало осознание того, что галенит или сульфид свинца
(PbS) давала более прочную глазурь. Галенит растолочь и растолочь,
смешать с водой (она очень нерастворима) с образованием пасты, которую затем
наносится на поверхность глиняной посуды. При выстреле галенит распадается на глет или оксид свинца (PbO). Глет — отличный флюс и свинец.
глазури были доминирующим семейством глазурей вплоть до сегодняшнего дня.
Несмотря на то, что свинцовые глазури долговечны и красивы, у них есть один недостаток:
соединения свинца в глазури могут попасть из глазури в пищу и напитки,
особенно кислые продукты, такие как содержащие уксус, помидоры или фрукты.
Растворимые соединения свинца остротоксичны, т. е. если вы их съедите, вы заболеете.
прямо сейчас. Нерастворимые соединения свинца хронически токсичны, т.е. вы не болеете
сегодня или завтра, но свинец может накопиться за всю жизнь и сделать вас больным
некоторое время спустя после вашего первоначального воздействия. Это, наверное, не проблема
когда средняя продолжительность жизни составляла 40 лет, но поскольку продолжительность жизни
увеличивается, нам посчастливилось видеть все больше и больше последствий хронического облучения.
За последние 25 лет мы наблюдаем рост осведомленности общественности как о острых, так и
хроническое отравление свинцом. Хотя краска не предназначена для еды,
мы видели, как оксид свинца удаляется из краски, потому что
маленькие дети могут есть чипсы от краски. Хотя свинцовые глазури все еще разрешены
в гончарных изделиях глазури, предназначенные для контакта с пищевыми продуктами, должны соответствовать стандартам, которые
свести к минимуму возможность попадания свинца из глазури в пищу.
Учитывая этот климат, все большую популярность приобретают различные флюсы, не содержащие свинца.
Оксид бора (В ₂ O ₂ ) является отличным низкотемпературным флюсом.
и это тот, который мы будем использовать в этом проекте.
Свинцовые глазури
Таким образом, все глазури изготавливаются на основе кремнезема с добавлением флюса для снижения предела текучести.
температура, при которой плавится глазурь. Свинец был основой большинства
популярные потоки всех времен.
Единственная промышленно важная свинцовая руда галенит , PbS. При нагревании в окислительной атмосфере превращается
на оксид свинца или глет :
2 PbS(т) + 3 O ₂ (г) ——> 2 PbO(т) + 2 SO ₂ (г)
Литарг широко использовался в глазури для гончарных изделий на протяжении всей истории. Если глазурь правильная
сформулированы, возможен огромный диапазон температур обжига. Но если уход
не берется, глазурь может не полностью расплавиться, оставляя растворимые соединения свинца
на поверхности керамики. При употреблении в пищу эти соединения свинца могут
растворяются в кислой пище, что приводит к отравлению свинцом. Что не хорошо.
Безопасность свинцовых глазурей можно повысить, производя свинцовую фритту .
Глет, кремнезем, известь и глину тщательно взвешивают и перемешивают. Микстура
плавится в высокотемпературной печи до полного расплавления фритты.
По сути, мы производим свинцовое стекло. Фритта охлаждается, измельчается и перемешивается.
с другими ингредиентами глазури. Поскольку соединения свинца были полностью
растворенные в кремнеземе, опасность их попадания в пищу невелика.
Следовательно, приготовленные таким образом свинцовый хрусталь и свинецсодержащие глазури
безопасны для пищевых продуктов. Заметьте, я сказал «небольшая опасность», а не «нет опасности». Свинцовый подшипник
глазури должны соответствовать строгим стандартам, чтобы гарантировать, что уровень содержания свинца ниже
назначенные концентрации. Помните, доза делает яд .
Растворимые соединения свинца в высоких концентрациях токсичны. Нерастворимые соединения свинца
в низких концентрациях можно считать нетоксичными. Все зависит от сколько свинец (или любое другое токсичное вещество) попадает в организм.
Также стоит упомянуть, что свинец металл не особо токсичен.
Свинец является компонентом, используемым в припое для сантехники. На самом деле, символ свинца,
Pb происходит от латинского слова plumbum , от которого мы получаем слово
сантехника. Кто-то может жить со свинцовой пулей, застрявшей в его теле, без
страдает от отравления свинцом. Но если бы тот же человек был есть этой пули часть свинца могла реагировать с желудочной кислотой с образованием свинца
соединения, которые являются токсичными.
Боросиликатные глазури
Другим минералом, используемым для снижения температуры плавления кремнезема, является колеманит .
или борат Герстли с формулой
(CaO) ₂ (B ₂ O ₃ ) ₃ (H ₂ O) ₅ ,
где я поставил в скобках части формулы, которые вы должны распознать. Колеманит является одним из наиболее распространенных флюсов в глазури для фаянса без содержания свинца.
Простую глиняную глазурь можно приготовить, смешав колеманит с прокаленным каолинитом.
Каолинит, как вы помните, является нашей прототипом глины. Чтобы прокалить его, вы
просто нагрейте из него беджисус так же, как мы кальцинировали известняк
для производства извести. Прокаливание каолинита, как вы помните, дает кремнезем и
муллит.
Еще одна эффективная боросиликатная глазурь может быть изготовлена из колеманита, каолинита и кремнезема.
Вот три рецепта:
Глазурь Конус Колеманит Кальцинированный каолинит Каолинит Кремнезем Известняк
Фаянс I 09 89% 0% 7% 0% 4%
Фаянс II 06 73% 27% 0% 0% 0%
Фаянс III 06 66% 0% 9% 25% 0%
Красители
Пигменты, используемые для окрашивания ткани, не подходят для окрашивания глазури, как это было бы
просто сжечь в печи. Для глазури мы можем использовать различные минералы.
чтобы добавить цвет. Вот некоторые распространенные минералы в нашем наборе образцов, используемые в глазури:
Эти материалы относятся к категории полезных ископаемых.
(М, однородные) или породы (Р, неоднородные). Скалы далее классифицируются как
магматические (IR), осадочные (SR) или метаморфические (MR).
Применение Минерал или горная порода Химия Формула Изображение
диоксид кремния кремень(SR) диоксид кремния SiO ₂
зеленый Малахит(М) Гидрированный карбонат меди Cu ₂ CO ₃ (OH) ₂ 9 1
синий Азурит(М) Гидрированный карбонат меди Cu ₃ (CO ₃ ) ₂ (OH) ₂
красный, черный Гематит(M) Оксид железа Fe ₂ O ₃
кремнезем Кварцит (MR) Диоксид кремния SiO ₂
флюс Галенит(M) Сульфид свинца PbS
белый Известняк (SR) Карбонат кальция CaCO ₃
диоксид кремния Обсидиан (ИК) Диоксид кремния SiO ₂
белый Касситерит(М) Оксид олова SnO ₂
Стекло почти наверняка было обнаружено как побочный продукт плавки металлов. Вести
плавится при относительно низкой температуре, ниже температуры образования стекла. Но железо
требует высоких температур для плавления. Железные руды, как правило, содержат силикатные минералы.
и известняк, входящий в их состав, и по мере того, как этот материал плавится, расплавленное железо
оседает на дно, а «остальное» образует расплавленный слой сверху.
Этот расплавленный слой содержит кварц, известняк и все, что есть в оригинале.
руды или добавленного балласта. Когда это остывает, плавильщик не пытается
медленно охладить. В конце концов, для плавильного завода это отходы.
По мере охлаждения он становится все тверже и тверже, пока, наконец, не образует аморфную стекловидную массу.
материал под названием «шлак».
Для плавильного завода этот шлак является отходом производства. В древности это
был просто отброшен. Возможно, вы слышали о «куче шлака». Сегодня он измельчен
смешивают с цементом и отливают в «шлакоблоки», повсеместно используемые как относительно
недорогой строительный материал. Но где-то по ходу кому-то пришла в голову идея
что если бы вы могли «приукрасить» этот шлак, он мог бы быть полезен сам по себе.
Для этого мы начнем с относительно чистых ингредиентов, а не с каких-либо
оказался в металлической руде. На самом деле, если наша цель — стекло, то металл — это
не имеет значения, просто случайность в истории стекла.
Начнем с кремнезема в виде песка. Если это все, что мы добавили, мы могли бы просто
нагреть его до высоких температур (1580 С), при которых он растаял бы (внезапно, как лед)
до текучей жидкости. Мы могли отлить его в формы любой мыслимой формы. Если мы остынем
Постепенно он примет форму формы, как лед. Но такой стакан,
«Силикатное стекло» имеет два явных недостатка. Его можно отлить, но нельзя продуть, т.к.
он текучий в жидком состоянии. Во-вторых, для его плавления требуются высокие температуры.
Мы могли бы решить обе проблемы, добавив что-то к кремнезему. Это бы
понизить температуру плавления и в то же время вызвать его размягчение по мере плавления. Это «что-то» должно быть бесцветным и растворяться в кремнеземе. А
вещество, понижающее температуру плавления, называется флюсом .
у нас два таких
материалы в нашем арсенале до сих пор, и это материалы, которые были выбраны
исторически для изготовления стекла: известь и кальцинированная сода.
В отличие от химической реакции, в которой пропорции реагентов фиксированы.
согласно сбалансированному химическому уравнению, стекло — это просто раствор, подобный соленой воде. Мы
можно добавить больше или меньше извести и кальцинированной соды. Нет «правильного» ответа. Типичный
пропорция 75% песка, 15% кальцинированной соды и 10% извести и такое «натриево-известковое» стекло
начинает размягчаться примерно при 700 ° C, что намного ниже, чем у одного диоксида кремния. Но нет ничего
химически особенный об этих пропорциях. Меньше соды и извести дало бы
тугоплавкое стекло. И мы могли бы использовать другие «примеси», кроме соды и извести.
В стекле Pyrex используется сода и бура, чтобы снизить температуру размягчения кремнезема примерно до
800 C. Магнезия (MgO) и оксид алюминия (Al ₂ O ₃ также используются
для специальных очков. И действительно глет (PbO), один из промежуточных продуктов
от выплавки свинца, составляет 30% «свинцового стекла», которое используется для тонкой
изделия из стекла. Все эти материалы имеют два общих качества: они белые или прозрачные,
и они растворяются в расплавленном кремнеземе.
Силикагель Натронная известь Пирекс Свинцовый хрусталь
SiO ₂ 100% 73% 81% 56%
Na ₂ O 0% 17% 4% 4%
К ₂ О 0% 0% 0% 9%
CaO 0% 5% 8% 0%
MgO 0% 4% 7% 0%
PbO 0% 0% 0% 29%
Точка размягчения 1580°C 695°C 915°C 630°C
Центр стекла Corning
Темы для глазури от IMC
CLPPB Свинец в глазури стр.
Викторина по глазури состоит из трех вопросов по любой из следующих тем, обсуждаемых на этой странице.
Знать, чем плавление смесей отличается от плавления чистых веществ.
Знать значение слова поток .
Знать об использовании щелочей, свинца и бора в качестве флюсов для глазури.
Знать о токсических свойствах соединений свинца.
Знать об использовании гематита, малахита и азурита для придания цвета глазури.
Знать, какие ингредиенты входят в состав известково-натриевого стекла (подсказка, подсказка).
Уметь идентифицировать любой из минералов, обсуждаемых на этой странице.
Знать формулы галенита, глета, известняка, кремнезема, извести, кальцинированной соды и колеманита.
Знать значение терминов прокаливание и фритта .
Пройдите пробный онлайн-тест.
Хотя мы не будем использовать свинцовые глазури, я включаю информацию о токсичности
соединений свинца здесь. Главной проблемой наших ингредиентов для глазури является пыль.
Пыль вредна для вас, а кварцевая пыль может быть вредной, если пыль достаточно мелкая.
и если достаточно его вдохнуть. Мы используем небольшие количества, и это не должно
быть проблемой. Вы будете знать, что вдохнули немного пыли, потому что это заставит вас
кашель. Если кашель не проходит, следует вызвать врача.
Информация о химической опасности кратко изложена в
Паспорт безопасности материала для каждого соединения. Эти листы часто говорят вам
больше, чем вы хотите знать, но на них стоит взглянуть.
Свинец
Оксид свинца
Для этого проекта вам понадобится кусок бисквитной (уже обожженной) посуды.
Это означает, что вы, должно быть, уже завершили гончарное дело.
проект. Вы приготовите около 5 г одной из глиняных глазурей.
описано выше. Вы можете сделать прозрачную глазурь или добавить 2-3% гематита.
(оксид железа) или малахит (карбонат меди) для цвета. Добавьте достаточно воды
чтобы превратить глазурь в тонкую пасту и нарисовать ее на вашей посуде. Важно: не покрывайте дно кастрюли глазурью, иначе
прилипнуть к полке печи. Также избегайте остекления нижней части 1/4 дюйма.
горшочка, чтобы глазурь не капала на полку. Пусть ваш горшок высохнет пару
дней, а затем поместите его в огонь.
Чтобы пройти этот проект, вам нужно пройти викторину по глазури. Когда будет, принеси
твой проходной тест мне вместе с твоим застекленным горшком. Чтобы пройти, он должен иметь
водостойкая стеклянная поверхность.
Возвращаться
Выбор тиглей для плавки стекла Mo-Sci Corporation
При разработке новой стекломассы крайне важно правильно выбрать тигель, чтобы тигель не треснул, не деформировался и не загрязнял расплав. Часто тигли используются повторно и нуждаются в длительном сроке службы, так как любой простой, вызванный выходом из строя тигля, может привести к остановке значительной части производственного процесса, что может быть невероятно дорогостоящим.
Состав тигля должен оцениваться по таким факторам, как максимальная рабочая температура, устойчивость к тепловому удару, коэффициент расширения, прочность на сжатие и возможные реакции со стеклом, ¹ сбалансировано с учетом долговечности и стоимости материала.
Кремнезем
Кремний (SiO ₂ ) – это оксид, который может работать при высоких температурах без потери структурной целостности и химического состава. Максимальная рабочая температура 1500 °C ниже, чем у других материалов, включая оксид алюминия. Но с более высокой устойчивостью к тепловому удару и чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения кремнезем является отличным выбором для плавки многих семейств стекла, таких как натриевая известь, силикаты и боросиликаты.
Глинозем
Для расплавов, где требуется высокая температурная стабильность, но стоимость также является важным фактором, оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ) является подходящим кандидатом. Глинозем обладает высокой теплопроводностью, что делает его более эффективным при передаче тепла от печи. Он также имеет низкий коэффициент теплового расширения, что приводит к хорошей термостойкости. Максимальная рабочая температура составляет 1700 °C для высокочистого Al ₂ O ₃ .
Еще одной привлекательной особенностью является устойчивость к химическому воздействию, которое может привести к серьезной деградации тигля и загрязнению расплава. В случае плавления стекла из оксида тяжелого металла (HMO) его стойкость лучше, чем даже у платины. ²
AZS (оксид алюминия-цирконий-кремнезем)
AZS является одним из наиболее широко используемых огнеупоров в производстве коммерческого стекла, он может выдерживать высокие температуры, а также обладает высокой устойчивостью к коррозии. ³ Оксиды, входящие в состав AZS, недороги, а полученную смесь можно отливать в тигли различных форм.
Основным недостатком является то, что при контакте расплава стекла со стенками тигля АЗС могут образовываться такие дефекты, как пузыри и сучки, что приводит к нарушению структуры. Это серьезная проблема, особенно в промышленном производстве стекла, где, по оценкам, до 10% стекла, произведенного в непрерывно работающих печах, отбраковывается. Одним из изучаемых решений является разработка AZS со сверхнизкой экссудацией. ⁴
Платина
Платина, один из благородных металлов, очень инертна, что делает ее одним из первых вариантов выбора для исследователей, стремящихся избежать загрязнения своих образцов. ⁵ Однако его дефицит и сложность добычи делают его дорогим вариантом для тиглей.
Чтобы снизить стоимость без ущерба для работы, платину часто сплавляют с родием в соотношении 80:20 или 90:10. Фактически это может повысить рабочую температуру примерно до 1600 °C; на 300 °C выше, чем у чистой платины. ⁶ Платина также является относительно податливым металлом, что позволяет легко формовать из нее тигли любых форм и размеров.
Несмотря на устойчивость к большинству форм коррозии, платиновые тигли могут подвергаться воздействию стекол из оксидов тяжелых металлов, вызывая ухудшение свойств конечного материала.
Стекловидный углерод
Стекловидный углерод представляет собой керамический материал, полученный термическим разложением сшитого полимера. ⁷ Также известен как «стекловидный» углерод из-за его черного цвета и сильного блеска. Подобно стеклу, оно довольно хрупкое, но у него есть другие ключевые особенности, которые делают его подходящим материалом для тиглей.
Наряду с высокой рабочей температурой до 2500 °C он устойчив к термическому удару и, поскольку изготовлен из углерода, имеет относительно хорошую теплопроводность. Ключевой особенностью является то, что он имеет исключительно низкую пористость и газонепроницаемость, а также обладает высокой устойчивостью к воздействию многочисленных химических веществ, включая соляную, фтористоводородную, азотную, серную и хромовую кислоты. Он дороже, чем другие керамические тигли, такие как глинозем, но имеет больший срок службы благодаря стабильности во время термоциклирования.
Огнеупорная глина
Глина, которая на протяжении всей истории использовалась для изготовления тиглей для плавки стекла, широко доступна и легко принимает самые разнообразные формы. Современные шамотные глины также можно адаптировать для конкретных применений, изменив состав с помощью оксидов и других добавок. ⁸ Добавляя обычные соединения, такие как K ₂ O, Na ₂ O, CaO и MgO, можно значительно повысить максимальную рабочую температуру.
Некоторые огнеупорные глины могут содержать большое количество оксида кремния (SiO ₂ ), что снижает термостойкость, а некоторые могут обладать высокой пористостью. Через поры расплав стекла может проникать в тигель, повышая риск загрязнения и даже приводя к поломке самого тигля.
Ссылки
J.E., S. Введение в науку и технологию стекла . doi:10.1017/CBO9781107415324.004
Dos Santos, IMG et al. Керамические тигли: новая альтернатива для плавки стекол PbO-BiO 1,5 -GaO 1,5. Дж. Нон. Кристалл. Solids 319 , 304–310 (2003).
Magnificus, D. R. Дефекты стекла, возникающие из-за взаимодействия огнеупоров Glass MelUFused Cast AZS. (1994). doi:10.6100/IR417346
Cabodi, I., Gaubil, M., Morand, C. & Escaravage, B. ER 2001 SLX: Продукт AZS с очень низким выделением экссудата для надстроек стекловаренных печей. Стекло. Технол. Евро. Дж. Глас. науч. Технол. Часть A 49 , 221–224 (2008 г.).
Фишер, Б. и Герт, К. Платина для производства стекла в Йене. Платин. Встретились. 38 , 74–82 (1994).
Увеличение срока службы платиновых тиглей, используемых для плавки образцов. AZoNetwork Доступно по адресу: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=17601.
Cowlard, F.C. & Lewis, J.C. Стекловидный углерод – новая форма углерода. Дж. Матер. науч. 2 , 507–512 (1967).
«Горнило» из справочной библиотеки DigitalFire.com. Доступно по адресу: https://digitalfire.com/4sight/glossary/glossary_crucible.html.
Температура плавления
Ежемесячная техническая подсказка от Тони ХансенаSignUp Нет отслеживания ! Нет объявлений ! Вот почему эта страница загружается быстро!
Весь глоссарий
200 меш |325 меш |3D-дизайн |3D-принтер |3D-слайсер |3D-печать на глине |3D-печать |Абразионная керамика |Кислотные оксиды |Агломерация |Щелочные | пористость |Шаровая мельница |Бамбуковая глазурь |Основная глазурь |Основное покрытие для окунания глазури |Основные оксиды |Периодический рецепт |Биск |Битовое изображение |Черное выделение сердцевины |Вытекающие цвета |Волдыри |Вздутие |Вспучивание |Костяной фарфор |Борат |Бор синий |Борная фритта |Боросиликат |Разрушающая глазурь |Нанесение глазури кистью |Прокаливание |Расчетное тепловое расширение |Свечение |Выгорание углерода |Глазурь с углеродной ловушкой |Номера CAS |Литье-отсадка |Селадоновая глазурь |Керамика |Керамическое связующее |Керамические наклейки |Керамическая глазурь |Дефекты керамической глазури |Керамика Чернила | Керамический материал | Оксид керамики | Керамический шликер | Керамическая морилка | Керамическая плитка | Керамика | Характеристика | Химический анализ | Цветность | Глина | Глиняное тело | Пористость глиняного тела | Глина для печей и обогревателей | Жесткость глины | Коэффициент теплового расширения |С Нумерация оды |Кулачковая керамика |Коллоид |Краситель |Конус 1 |Конус 5 |Конус 6 |Конусная пластинка |Красная медь |Кордиерит Керамика |Кракл глазурь |Ползание |Крейсинг |Кристобалит |Кристобалит Инверсия |Тигель |Кристаллические глазури |Кристаллизация |Cuerda Seca | Маркировка столовых приборов | Разложение | Дефлокуляция | Деоксилидация | Digitalfire Foresight | Digitalfire Insight | Справочная библиотека Digitalfire | Глазурь с ямочками | Глазурование погружением | Глазурь погружением | Можно мыть в посудомоечной машине | Доломитовый матовый | Дунтинг |Пылепрессование |Фаянс |Высолы |Инкапсулированная морилка |Ангоб |Эвтектика |Быстровоспламеняющиеся глазури |Жировая глазурь |Полевошпатные глазури |Оклеивающий агент |Огнеупорный кирпич |Шаммот |Прочность при обжиге |График обжига |Усадка при обжиге |Пламенные изделия |Вспышка |Флокуляция |Жидкий расплав Глазури |Флюс |Безопасно для пищевых продуктов |Кольцо для ног |Метод формования |Соотношение формул |Вес формулы |Фритта |Фритта |Функциональные |Паспорта безопасности СГС |Стекло и кристаллы |Стеклокерамические глазури |Глазурь пузырьковая s |Химия глазури |Сжатие глазури |Стойкость глазури |Подгонка глазури |Гелеобразование глазури |Нанесение слоев глазури |Смешивание глазури |Рецепты глазури |Усадка глазури |Толщина глазури |Глобально согласованные таблицы данных |Глянцевая глазурь |Green Strength |Grog |Глазурь из бронзы |Ручки | Высокотемпературная глазурь | Горячее прессование | Резное украшение | Промышленная глина | Струйная печать | Остекление только внутри | Insight-Live | Интерфейс | Железная красная глазурь | Изделия из яшмы | Джиггеринг | Каки | Контроллер печи | Обжиг в печи | Дымы печи | Печь система вентиляции |Промывка в печи |Коварский металл |Ламинирование |Выщелачивание |Свинец в керамических глазурях |Твердая кожа |Известь |Формула лимита |Рецепт лимита |Лайнерная глазурь |Лайнерная глазурь |LOI |Низкотемпературная глазурь |Блестящие цвета |Майолика |Мраморность |Материал Замещение | Матовая глазурь | Созревание | Максимальная плотность | МДТ | Механизм | Среднетемпературная глазурь | Текучесть расплава | Температура плавления | Оксиды металлов | Металлические глазури | Микроорганизмы | Безопасно для микроволновой печи | Минеральная фаза | Минералогия | Мокко глазури | Твердость по шкале Мооса | Моль% | Мононуклеоз cottura |Мозаичная плитка |Крапчатая |Кристаллы муллита |Нативная глина |Безоксидная керамика |Масляная глазурь |Огненная глазурь |Замутнитель |Непрозрачность |Посуда |Надглазурь |Окислительный обжиг |Формула оксида |Взаимодействие оксидов |Оксидная система |Ориентация частиц |Частица Распределение по размерам |Размеры частиц |PCE |Проницаемость |Фазовая диаграмма |Фазовое разделение |Физические испытания |Тонкопрокалывание |Глины Plainsman |Гипсовая бита |Гипсовый стол |Пластилин |Пластичность |Выщипывание |Фарфор |Фарфоровый керамогранит |Заливка глазури |Обработка порошка |Осадки |Первичная обработка Глина | Примитивный обжиг | Пропан | Пропеллерный смеситель | Pugmill | Пирокерамика | Пирометрический конус | Инверсия кварца | Раку | Реактивные глазури | Восстановительный обжиг | Восстановительный спекл | Огнеупоры | Огнеупорные керамические покрытия | Репрезентативный образец | Вдыхаемый кристаллический кремнезем | Посуда для ресторанов | Реология | Рутил Глазурь |Соляной обжиг |Сантехника |Скульптура |Вторичная глина |Shino Glazes |Дрожь |Сито |Вибросито |Соотношение диоксида кремния и глинозема |Шелкография |Спекание |Гашение |Шликерное литье |Шликерное литье |Шлам |Обработка шлама |Нанесение суспензии |Замачивание |Растворимые красители |Растворимые соли |Удельный вес |Расщепление |Остекление распылением |Среда окрашивания |Герамита |Stull Chart |Сульфатная пена |Сульфаты |Площадь поверхности |Поверхность Натяжение | Подвеска | Таппер Глина | Тенмоку | Терра Котта | Терра Сигилатта | Испытательная печь | Теоретический материал | Теплопроводность | Термический удар | Термопара | Тиксотропия | Метание | Тони Хансен | Токсичность | Торговля | Прозрачность | Прозрачные глазури | Смешивание трехосной глазури | Окончательный Частицы |Подглазурная обработка |Формула единства |Upwork |Разнообразие |Вязкость |Стекловидность |Витрификация |Летучие вещества |Деформация |Вода в керамике |Водокурение |Растворимость в воде |Расклинивание |Белая посуда |Глазурь из древесной золы |Обжиг древесины |Zero3 |Zero4 |Zeta Potential
Температура плавления керамических глазурей зависит от множества сложных факторов. Способ плавления может быть медленным размягчением или внезапным разжижением.
Подробнее
В отличие от кристаллических минералов глазури не имеют определенной температуры плавления, они размягчаются в диапазоне температур (чистоту вещества можно оценить по резкости температуры плавления, глазури смешанные и поэтому очень нечистые) . А после расплавления они становятся все более жидкими и однородными. Процесс размягчения не является линейным, особенно потому, что порошки сырой глазури представляют собой смесь множества различных минеральных (и, возможно, искусственных) частиц, каждая из которых имеет свое собственное поведение при плавлении. Частицы флюса плавятся первыми, но не только потому, что они являются флюсами. Простая близость других частиц, с которыми им нравится взаимодействовать, создает союз, который легко плавится при температурах, намного более низких, чем любая отдельная частица могла бы плавиться сама по себе. Эти взаимодействия также значительно усиливаются, когда частицы меньше и когда группы разных частиц реагируют вместе (чем больше разных типов и размеров, тем сложнее их взаимодействия). А затем, по мере эволюции вязких расплавов стекла, они развивают собственную изменяющуюся динамику, которая может ускорять или замедлять растворение оставшихся более крупных и тугоплавких нерасплавленных. При наличии достаточного времени вся масса расплавляется. Однако по мере того, как растворяется последняя частица, расплав существует как неоднородность химического состава и вязкости (фазы). С течением времени гомогенность смеси увеличивается. Чем выше доля фриттированных материалов, тем более предсказуем процесс.
Это означает, что отдельная глазурь может действительно хорошо служить в диапазоне температур и проявлять себя различными способами. При одной температуре он может быть матовым, при другой глянцевым, при другой кристаллическим или реактивным. Различные графики обжига в пределах температуры еще больше увеличат количество личностей. Таким образом, лучше рассматривать глазури как более динамичные и менее легко классифицируемые и классифицируемые.
Опять же, сложность взаимодействия оксидов и методов обжига, а также широкий диапазон физических и минералогических свойств материалов, из которых образуются оксиды, делают прогнозирование абсолютных значений свойств после обжига неточной наукой, сильно зависящей от конкретной системы. Таким образом, моделирование в абсолютном или точном смысле (предсказание точной вязкости при точных температурах для любой смеси материалов) с использованием химии и математики невозможно. Несмотря на это, единственным самым большим фактором, влияющим на степень, в которой мы можем предсказать, что будет делать расплав (в сравнительном смысле), является его химический состав. Это особенно верно, когда все остальные факторы остаются равными. Например, если мы можем измерить текучесть расплава при определенной температуре, то мы можем предсказать, будет ли он плавиться больше или меньше, если в химию будут внесены определенные изменения. Уверенность в этом предсказании будет выше, если мы будем получать химические вещества из одних и тех же материалов (и меньше, когда мы введем новые).
Способность Insight-live показывать бок о бок химию и физику рецептов делает его естественным для изучения одного по отношению к другому в отношении плавления и размягчения. Техники получают знания о том, какие типы химических изменений наиболее эффективны для изменения температуры плавления без чрезмерного воздействия на другие свойства, и как это связано с материалами, из которых исходит этот химический состав. С опытом вы разовьете способность предсказывать диапазон, в котором глазурь может быть полезна в ваших обстоятельствах, лучше, чем любой алгоритм.
По этим причинам мы очень не решались встраивать прогнозирование температуры в наше программное обеспечение.
Сопутствующая информация
Тестер текучести сообщит мне о перефлюсе глазури
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Это важно, потому что я ищу баланс между степенью текучести расплава моей оригинальной глазури для крейзинга и температурным расширением, подходящим для моего фарфора (это G3806E и F). С каждой корректировкой химического состава для снижения теплового расширения я провожу обжиг, чтобы сравнить текучесть расплава с предыдущей итерацией. Справа у меня слишком много бора, он плавится больше, чем я хочу. И булькает.
Может ли функциональная глазурь конуса 6, содержащая только белила и полевой шпат, достаточно расплавиться?
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
В этом тесте потока сравнивается базовая и базовая версии популярного рецепта CM под названием «Tenmoku Cone 6» (20 % белила, 35 % кастерового полевого шпата, 15 % шариковой глины и 30 % кремнезема). 10% оксид железа). Хотя железо не является флюсом при окислении, здесь оно, по-видимому, делает именно это (этот поток просто пузырится по подиуму, белый тоже выгорает на стеклянной поверхности на посуде). Он выглядит расплавленным в лотке справа, но обратите внимание, как легко он царапается на плитке (внизу слева). Это показывает, что внешность может быть обманчивой. Функциональные глазури Cone 6 всегда имеют некоторый процент силового потока (например, бор, литий, цинк), иначе они просто не расплавятся в твердое стекло. Возможно, глазурь выглядит расплавленной, но у нее плохая стойкость.
Глянцевые черные лучше всего получаются путем добавления черной морилки к качественной прозрачной основе
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Глазурь слева называется Tenmoku Cone 6 (популярный и старый рецепт CM). Это 20% карбоната кальция, 35% полевого шпата Кастера, 15% шаровой глины OM4 и 30% кремнезема, 10% оксида железа. Если у вас есть какой-либо опыт работы с глазурью, вы заметите две вещи, которые вызывают подозрения: в ней нет исходного материала бора, лития или цинка. Как это может расплавиться достаточно на конусе 6? Он выглядит расплавленным, но легкость царапания показывает, что это не так. Итак, оказывается, что если мы пропитаем не полностью расплавленную глазурь большим количеством тугоплавкого коричневого красителя на темном теле, эффект может быть черным. Лучшей идеей является глазурь справа. Начнем со стабильной, надежной базы прозрачной, G2926Б. Затем добавляем 5% морилку Mason 6666 черную (морилки выплавляются при высоких температурах, закаляются и шлифуются, они инертны и относительно безопасны). Бонусом является то, что мы получаем суспензию, которая не так грязна в использовании и не превращается в ведро желе.
Почему в глазури быстрого обжига используется цинк — тест на текучесть расплава говорит нам
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Мы сравниваем степень текучести расплава (10-граммовые тестовые шарики GBMF, расплавленные на плитку) двух базовых прозрачных глазурей, обожженных в конусе 6 (вверху) и конусе 1 (внизу).
Слева: прозрачная базовая глазурь G2926B с борным флюсом (0,33 молярная), продаваемая Plainsman Clays.
Справа: G3814 с цинковым флюсом (0,19 молярная), прозрачная основа.
Ясны две вещи: цинк является мощным флюсом (в рецепте требуется всего 5%, чтобы получить молярную концентрацию 0,19). Цинк плавится поздно: обратите внимание, что глазурь с борным флюсом уже хорошо растекается на конусе 1, тогда как цинковая глазурь еще даже не начала. Это очень хорошо для быстрого обжига, потому что нерасплавленная глазурь пропустит больше газов разложения из тела, прежде чем она расплавится, что приведет к меньшему количеству дефектов глазури.
Как соотносятся оксиды металлов по степени плавления?
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Оксиды металлов с 50% феррофритт 3134 в тиглях с конусом 6ox. Хром и рутил не плавятся, медь и кобальт чрезвычайно активны в плавке. Кобальт и медь кристаллизовались при охлаждении, марганец образовал радужное стекло.
Диапазон плавления в основном зависит от содержания бора
Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.
Выпущено на 1850.5 плавится раньше. К 1950F они кажутся гораздо более похожими. Более раннее плавление может быть недостатком, это означает, что газы, которые все еще выделяются при разложении материалов в корпусе и глазури, попадают в стеклянную матрицу. Но если глазурь растает позже, у них будет больше времени, чтобы сгореть. Глазури с более низким содержанием B ₂ O ₃ плавятся позже, фритта 3195 имеет 23%, а фритта 3124 имеет только 14%).
Фриты плавятся намного лучше, чем сырье
Нажмите на картинку, чтобы открыть ее в полном размере
Полевой шпат и тальк являются источниками флюса (плавители глазури), они распространены во всех типах глазури для керамических изделий. Но их плавящиеся оксиды, Na ₂ O и MgO, заперты в кристаллических структурах, которые не плавятся раньше времени и не поставляют другие оксиды, с которыми им нравится взаимодействовать. Чистый полевой шпат только начинает размягчаться на конусе 6. А натриевая фритта уже очень активна на конусе 06! До конуса 6 тальк (лучший источник MgO) вообще не проявляет признаков плавления. Но фритта с высоким содержанием MgO прекрасно плавится на конусе 06! Фритты постепенно размягчаются, начиная с низких температур, как из-за того, что они были предварительно расплавлены, так и из-за значительного содержания бора. В обоих случаях Na ₂ O и MgO свободно внедряются в качестве флюсов, активно участвуя в процессе разупрочнения.
Фритта размягчается в широком диапазоне температур
Нажмите на картинку для увеличения
Сырье часто имеет определенную температуру плавления (или оно быстро плавится в узком диапазоне температур). Мы можем использовать тест GLFL, чтобы продемонстрировать развитие текучести расплава между фриттой и сырьем. Слева мы видим пять потоков борсодержащей фритты Ferro Frit 3195 при температуре 200 градусов по Фаренгейту. Характер ее плавления медленный и непрерывный: она начинает течь при 1550 по Фаренгейту (хотя она начала превращаться в стекло при 1500 по Фаренгейту) и падает со дна взлетно-посадочная полоса на 1750F. С другой стороны, борат Герстли (Великобритания) перестает плавиться при 1600°F и начинает течь со дна при 1625°F! Но у GB сложная модель плавления, и это еще не все. Обратите внимание, что поток при температуре 1625°F непрозрачен, потому что минерал улексит в ГБ расплавился, а его колеманит — нет. Позже, при 1700F, колеманит плавится и стекло становится прозрачным. Техники называют это плавление «фазовым переходом», чего не происходит с фриттой.
Разница между кремнеземом 90 и кремнеземом 45 повлияет на расплав глазури
Нажмите на картинку для полного размера
Частицы кварца имеют высокую температуру плавления, они должны попадать в расплав глазури, растворяясь в ней (обычно последними). Очевидно, кремнезем должен быть как можно более мелким, чтобы увеличить площадь его поверхности и облегчить растворение. Чем больше растворяется, тем ближе физические свойства обожженной глазури к ее теоретическим (например, степень плавления, тепловое расширение, прозрачность, долговечность). Эта марка кремнезема №90 (вероятно, 45 микрон) классифицируется как 200 меш, хотя 2,8% остается на сите 200 меш. Неудивительно, что их сорт #45 сохраняет 1,9% на сите 325 меш. Однако наиболее важным аспектом является то, сколько #90 находится на ситах 325 и 270 меш: 26%. У класса № 45 всего 2,6! Это огромная разница, и она показывает ценность использования более тонкого материала. Обычно шаровой мельнице потребовалось бы несколько часов, чтобы изменить ситуацию.
Ссылки
г. Глоссарий Оксидная система
Глоссарий Текучесть расплава
Керамические глазури плавятся и текут в зависимости от их химического и минералогического состава. Наблюдение и измерение характера и объема потока важно для их понимания.
Глоссарий Разделение фаз
Разделение фаз — это явление, которое происходит в прозрачных керамических глазурях. Неоднородности внутренней стеклянной матрицы влияют на прозрачность и цвет.
Артикул Что определяет температуру обжига глазури?
Оксиды, выделяемые материалами глазури, определяют ее химический состав. Химия является основным фактором, определяющим поведение при плавлении. Но размер частиц, форма и минералогия также имеют значение. Разное
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *

Search for:
Рубрики
Отопительные котлы
Производственная промышленность
Рабочие станки
Технические данные
Характеристики
Экология леса
Разное
2019 © Все права защищены. Карта сайта}