光學玻璃結(jié)石(shí)是出現於玻璃(lí)中的結晶夾雜物,結(jié)石同氣泡、條紋一樣都是光學玻璃(lí)必須克服的缺陷,結石的存在嚴重地影響光學玻璃的光學(xué)均勻性。結石的尺寸大小不一,有的呈針(zhēn)頭狀細點,有的可連片成塊。其中包含的晶體有的用肉眼或(huò)放大鏡即可發現(xiàn),有的則需用偏光顯微鏡才能清楚地辨別。
由於光學玻璃結石形成的來源十分複雜,形成的曆史條件變化多端;因此,研究結石的成因及其(qí)檢驗時遵循的原理(lǐ)和方法,成為岩相學上令人注意的一個方麵,由於(yú)岩相分析結果對判斷結石來源和提出改善和防止的(de)措施,產生了良好(hǎo)的促進作用,日前已成(chéng)為控製生產的必要手段。
結石有不同的(de)類型,現按其產生原因敘述如下。
1、爐料結石
配合料中(zhōng)某些結晶組分沒(méi)有很好溶解,即被帶(dài)入到玻璃製品中間,為爐料結石(shí)。在很多情況下,以石英為常見。如果在(zài)一(yī)定製(zhì)度下,料粉成分發(fā)生變化,尤其是堿性物質(zhì)缺少時如不及時提高熔製溫度,則二氧化矽就難以溶解,於是產生(shēng)爐料(liào)結石。在一般情況下,石英未能完全溶解是同粉(fěn)料混合不勻、石英粉料內(nèi)出現較大顆粒或者同爐內溫度降(jiàng)低、熔(róng)化產生分層、液流(liú)出現不正常等有關。個別粗粒石英(yīng)的殘留,則往(wǎng)往(wǎng)與篩網破損有關。料粉的飛揚使堿性物質損失也有可能造成石英難溶而形成(chéng)料粉結石(shí)。不難看(kàn)到,形成(chéng)爐(lú)料結石的因素甚多,要從結石的檢(jiǎn)驗中找出(chū)依據說明真正(zhèng)造成爐料結石的原因,還得依靠岩(yán)相學(xué)方法來解(jiě)決。而在正常生產下嚴格控製工藝製度是避免(miǎn)產生料粉結石的重要條件(jiàn)。爐料石英顆粒過細或爐料中水分過多(duō),使爐料結團,也有(yǒu)可能形成爐料(liào)結石(shí)。
2、耐火材料結石
在光學玻璃熔煉過程中,坩堝的底部和壁部不斷地被玻璃(lí)液衝刷和侵蝕。由於陶瓷坩堝在製(zhì)造時采用(yòng)生料作為粘合劑,坩堝(guō)經高溫燒結後,粘合荊的生料(liào)耐侵(qīn)蝕較差。耐侵(qīn)蝕性差的生料部(bù)分在高溫時(shí)先被(bèi)玻璃侵蝕溶解掉,致使坩堝表兩層(céng)的一些(xiē)熟料顆料(liào)成為“孤島”狀暴露在玻璃中,進而從坩堝(guō)上(shàng)脫落,掉入玻璃液中成為結石(shí)。坩堝和攪拌器在機械作用下損壞落入玻璃中也會形成結(jié)石。除此以外,象(xiàng)爐頂磚、耐(nài)火(huǒ)攏(lǒng)或爐滴掉入玻(bō)璃中也形成(chéng)結石:這些光學玻璃結石都是(shì)因耐火材料而產生的,因此通常稱為耐火材料(liào)結石。
耐火材料結石常常是由於坩堝等耐火(huǒ)材料的不(bú)良而造成(chéng)的,如坩堝氣孔(kǒng)率(lǜ)過大,燒結不好等使其抗侵(qīn)蝕性能不好,另外采用了過高(gāo)的熔化溫度也容易造成耐火材料結石。因(yīn)此(cǐ)提高(gāo)坩堝(guō)的抗(kàng)侵蝕性(xìng)能,在不影響玻璃澄清均化(huà)情(qíng)況(kuàng)下,盡量采(cǎi)用較低的化(huà)料(liào)溫度和澄清(qīng)溫度(dù)以減少玻璃液對坩堝的侵蝕,可以有效地減少耐火材料結石的產生。此外對於熔爐也要經常檢查維修,避免爐滴、爐頂磚(zhuān)、耐火泥掉入玻璃中。
3、析晶結石
在一定溫度下如果從已經形成的玻璃重(chóng)新析出晶(jīng)體(tǐ),即成(chéng)為析晶結石。這類光學玻璃結石的產生,通常(cháng)與該(gāi)玻璃(lí)的析晶傾向有密切的關係。
玻璃中析晶結石的存在往往使玻璃產生迷漾白點或呈現具有明顯結晶形態的產物(wù)。析晶結石特別容易發生在兩相界麵上,例如在玻璃液的表麵上、氣泡上、玻璃液與耐火材料接觸的界麵上。
在(zài)析晶溫度範圍內,不同組(zǔ)成的玻璃(lí)液析晶的傾向,可以由它們的晶核形成速率與(yǔ)晶體生長(zhǎng)速度曲線來表示。根據兩者曲線在相應溫(wēn)度範圍內的(de)相交關係便可找出結晶傾向最大的溫度範圍。為了不讓玻璃在這個(gè)溫度範圍內析晶,工藝上往往采取迅速冷卻(què)的辦法,不使玻璃有充(chōng)分時間進行成核和生長。
對析晶傾向不大的(de)玻璃成分來說,產生析(xī)晶結石的原因常常是由於控製溫度不當而造成。但也很可(kě)能是由於玻璃液(yè)成分不均,在局(jú)部(bù)地(dì)方形成了析晶(jīng)傾向強烈的玻璃。對於析晶傾向較大的玻璃來說,采用快速冷(lěng)卻(què)來避免析晶當(dāng)然是非常必要的,否則析晶結石就不可避免地(dì)產生。為了消除析晶結石,工藝上可以采取提高操作溫度,使成型溫度(dù)處於液化溫(wēn)度(析晶上限溫度)之上;或者調整配(pèi)方、穩定操(cāo)作製度來(lái)達(dá)到預期目的。