琥珀色玻璃

用硫-鐵著色的玻璃可呈金黃-棕黃-棕紅的顏色。高溫時，硫與玻璃中的鐵化合生成硫化鐵後，再與多硫化物複合生成硫代鐵酸鹽，使玻璃著成棕紅色，即人們常說的琥珀色。

基本介紹

• 中文名：琥珀色玻璃
• 外文名：Amber Glass
• 一級學科：材料科學技術
• 二級學科：無機非金屬材料
• 顏色：金黃-棕黃-棕紅

琥珀色玻璃形成機理

在整個反應中，約在800%時，因有碳粉的存在則出現了大量的Na₂SO₄-Na₂S的共熔物。隨著溫度的升高，則加速了Na₂SiO₃的形成，與此同時則出現大量的單體硫，使硫成膠體狀態擴散在玻璃中。在100℃以上反應十分劇烈。由於Na₂SO₄和Na₂S形成較穩定的固熔物，這就確保了硫在玻璃中的存在。此時，在碳的作用下與玻璃中鐵離子反應生成FeS再與玻璃中FeO和Na₂O(或K₂O)隨溫度的不斷升高而生成硫代鐵酸鹽(亞鐵多硫化物)，使玻璃呈琥珀色(棕紅色)。

琥珀色玻璃

FeS+Na₂S=Na₂FeS₂(亞鐵多硫化物色基)

(灰棕色) (黃紅色) (棕紅色)

著色色調的程度，決定著玻璃中硫化鐵(FeS)、多硫化物(Na₂Sn或K₂Sn)複合為硫代鐵酸鹽(Na₂FeS₂或K₂FeS₂)的數量和比例。鹼金屬的離子半徑越大(K的離子半徑比Na的離子半徑大)，越易形成多硫原子的多硫化物。所以硫化亞鐵+基礎玻璃中的鉀(K)，在同等條件下，生成的硫代鐵酸鉀其色調比生成的硫代鐵酸鈉(Na)要好；而且引入了鉀(K)離子後，玻璃的光澤度也比引入鈉(Na)離子的玻璃的光澤度要好。

琥珀色玻璃著色影響因素

玻璃組成的控制

玻璃配方中矽鋁含量(SiO₂+AI₂O₃)不宜過高一般控制在73%以下，鈉鈣含量[Na₂O(K₂O)+CaO]不宜過低一般控制在25%以上。否則不易熔制和產生矽酸薄皮。因為在矽酸薄皮中形成的硫酸鹽以及伴隨著硫酸鹽和亞硫酸鹽的反應，這是產生二次氣泡的原因。當料筒和沖頭稍偏時，氣泡就隨之帶入玻璃製品中去了。另外在玻璃配方中還可以加入適量的錳、銅、鈦。這些氧化物都有助於琥珀色的純正和穩定。

熔制氣氛的影響

從硫化物中的硫與鐵反應形成發色基團。這種結合是一種較弱的化學結合，易受氧化而形成元素硫或硫酸鹽。其色調會隨著熔制氣氛的變化而變化。若氧化氣氛過高時，易使玻璃中的FeS被氧化成FeO，影響玻璃的顏色，導致色調不穩定。相反，還原氣氛過強，雖說對玻璃的色調無多大的影響，但是它將會影響玻璃的熔制質量(即產生氣泡)。

玻璃中鐵含量的影響

鐵含量在琥珀玻璃的著色中起著重要的作用。因為玻璃中若完全不含鐵時，即使加入了硫酸鹽和碳粉也是無色的。因此，玻璃中鐵的含量要適當，過高形成硫化鐵，使玻璃的顏色由棕色轉變為灰到灰棕色：相反過低玻璃著成的琥珀色很不穩定，而且還會產生氣泡。因此玻璃中鐵的含量一般控制在0.2%左右為宜。

玻璃中錳對琥珀色的影響

大家知道，錳和鐵引入玻璃中本身就可以著成琥珀色。錳在硫碳著色的玻璃中存在，可增加Fe的濃度，大大減少Fe受熔制氣氛的影響和顏色的變化。這是因為在玻璃中同時存在錳鐵兩種氧化還原物質時，由於它們相互作用，錳能氧化玻璃中的鐵，而錳本身也被還原。因而MnO₂的加入。可以使琥珀玻璃的顏色更純，著色更穩定，顏色變化的程度也小。同時，MnO₂在高溫下分解產生的0₂還能起到澄清作用，有利於S0₂等小氣泡的排除。

2FeO+2MnO₂=Fe₂O₃+Mn₂O₃

玻璃中還原劑的影響

在琥珀玻璃中加入的碳粉，是不起著色作用的，只是作為還原劑引入。一般在琥珀色玻璃中．多採用焦碳作還原劑。因為採用焦碳有以下幾點好處：

1)焦碳的含碳量高，閃點高，不會因燃燒太快而失去還原效果。

2)焦碳的雜質少，不會影響實際重量。

3)焦碳的粒度容易控制，一般控制在1衄為宜，過大會使還原率低；相反也不能過小，過小了會導致過度還原。而影響琥珀玻璃的顏色。

4)焦碳的含鐵量低，從而減少了琥珀玻璃中灰棕色的生成。

5)焦碳適宜用於低鹼高鈣的玻璃(如生產琥珀色啤酒瓶)配方，從而形成良好的琥王白色玻璃。在琥珀玻璃中採用焦碳作還原劑時，焦碳的水分也應控制在0.4—0.5%為宜。引入焦碳的量也不能過高．否則會產生氣泡。焦碳的引入還能防止硫的氧化。

玻璃中澄清劑的影響

在琥珀色玻璃中原則上不使用氧化劑，否則會影響琥珀色玻璃顏色的變化。一般在琥珀色玻璃中常用的澄清劑有硫酸鹽(Na₂SO₄)和食鹽(NaCl)。當硫酸鹽在還原劑的作用下，還原成硫化物放出SO₂的氣體，在玻璃中起澄清作用。可是當還原生成硫化物在高溫時除與鐵形成著色基團外，還能與硫酸鹽反應形成二次氣泡。給玻璃的澄清帶來困難。因此，為了減少灰泡的形成，硫酸鹽的引入量不宜過多，在100公斤石英砂中硫酸鹽的引入量為0.5-2公斤範圍內，食鹽的引入量為2～3公斤為宜。

製備方法

原料配製

按組成原料的重量份稱取石英砂、氫氧化鋁、方解石、白雲石、純鹼、碳酸鉀、硫酸鋇、氧化鐵和氧化硫，混合均勻；

高溫熔化

在熔化溫度為1450-1500℃，氧化氣氛下高溫熔化，還加入碳粉1-3；

成型加工

隨著熔化液溫度降低至1000-1200℃，粘度增加，再進行成型加工；

退火

控制好退火溫度及氣氛，軟化溫度744℃，退火溫度568℃。