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玻璃工艺玻璃的着色和脱色


(2)亮度brightness 垂直观察物的每单位投射面积上的光强。
(3)色调hue 色调主波长 指透过率最大的波长。
(4)色饱和度(纯度P)saturation 主波长在消色混合中所占的比例。 (2)(3)(4)是用于区别彩色的。 2. X-Y颜色图(自学)
?色品图中哪个区域的颜色饱和度最高?
3. 着色玻璃的分类 (1)光吸收型着色玻璃 离子着色 高能辐射着色
1802年生理学家汤麦斯·杨根据人眼的视觉生理特征提出了 新的三原色理论。他认为色光的三原色并非红、黄、蓝,而是 红、绿、紫。这种理论又被物理学家马克思韦尔证实。他通过 物理试验,将红光和绿光混合,这时出现黄光,然后掺入一定 比例的紫光,结果出现了白光。此后,人们才开始认识到色光 和颜料的原色及其混合规律是有区别的。
(8)铜
Cu0 红色、金星。 Cu+ 3d全充满,无 色。Cu2+天蓝色,与铬共用可制绿色 信号玻璃。
在钠硼玻璃中随钠的增多 绿→青绿→蓝
稀土金属 主要为f-f 跃迁,着色稳定。 (9)铈 Ce4+ 强烈吸收紫外线,可见光透过率高。
紫外吸收带进入可见光区产生淡黄色。
铈钛黄 不同基玻璃、比例可得黄、金黄、棕、蓝等 色。
反应平衡受到温度、气氛、时间等的影响。
·温度升高,利于高价离子分解 ·气氛 还原气氛利于高价离子降价 ·时间 时间延长,利于高价离子降价 d. 光照和热处理 ②非着色离子的影响 a. 阳离子场强
氧离子的有效电场q是可变的,受阳离子场强的作 用改变。高场强阳离子对氧的极化作用强,使q减小。 ∵Δ∝q,∴吸收光波长向长波方向移动。
把两种或多种色并置于一个圆盘上,通过动力令其快速 旋转,而看到的新的色彩。颜色旋转混合效果在色相方面与 加法混合的规律相似,但在明度上却是相混各色的平均值。 B:空间混合:
将不同的颜色并置在一起,当它们在视网膜上的投影小 到一定程度时,这些不同的颜色刺激就会同时作用到视网膜 上非常邻近的部位的感光细胞,以致眼睛很难将它们独立地 分辨出来,就会在视觉中产生色彩的混合。
用氧化亚锡(金属桥)防止。 玻璃-O2--1/2Sn4+-1/2Sn0-Au0-1/2Sn0-1/2Sn4+-O2--玻璃 3. 影响胶体着色颜色的因素 (1)胶粒大小 太小对光不散射,太大发生乳浊。
金胶粒大小(nm) <20 20~50
颜色
弱黄 红
(2)胶粒浓度
影响色饱和度
(3)着色剂种类
50~100 紫红
2Au+ + Sn2+ → 2Au0 + Sn4+
2Cu+ + Sn2+ → 2Cu0 + Sn4+
②光还原法(预先加入光还原剂Ce3+) 光:紫外线或X-射线 Au+ + Ce3+ → Au0 + Ce4+ Ag+ + Ce3+ → Ag0 + Ce4+
(3)金属原子的成核和长大(显色) 常与还原过程同时进行。胶体颗粒不可过大,可
第一篇 玻璃基础理论
第十一章 玻璃的着色和脱色 coluorate & decoluorate 一、概述
物质呈色主要为光吸收和光散射,而以吸收更常见。 白光投到透明的物体,颜色是其吸收光部分谱色的补色。
1. 描述颜色的参数 (1)三原色 目前常用标准基色量系统(XYZ系统)中的X-Y颜色图。
x+y+z=1
彩色电视机、彩色显示器、彩色液晶显示器,三基色日 光灯管就是应用该原理而设计制作的。
减法混合
减法混合主要是指的色料的混合。 两色混合后,光度低于两色各自原来的光度,合色愈多, 被吸收的光线愈多,就愈近于黑。所以,调配次数越多,纯 度越差,越是失去它的单纯性和鲜明性。减法混合的三原色 是加法混合的三原色的补色,即:翠绿的补色红(品红)、 蓝紫的补色黄(柠檬黄)、朱红的补色蓝(湖蓝)。
Cu+、Zn2+、Ga3+、Ge4+、As5+、 As3+、Ag+、Cd2+、 In3+、Sn4+、Sb5+、Au+、Hg2+、Tl3+、Pb4+、 Pb2+、Bi5+、 Bi3+
(3)不饱和电子壳阳离子
d和f亚层有不饱和电子,很不稳定。常出现变价、有色、 吸收紫外线等。
Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、Pr、Nd、Eu
?用Na2O代替SiO2,玻璃吸收光波长发生什么变化?
b. 阳离子半径
氧对半径大的阳离子屏蔽不完全,阳离子电场进入 配位场,使q减小,Δ减小,吸收光移向长波。
如 R2O场强相差不大,r占主要地位。 ③配位状态
∵Δ四=4/9 Δ八
∴高配位的吸收带波长较短
如 [CoO6] 吸收光波长550nm
[CoO4] 吸收光波长620nm ④温度
Fe2+ /Fe3+和S2-/SO42-重要 色心浓度=[Fe3+][S2-] 色心浓度越大,颜色越深。
A:原色理论
三原色,就是指这三种色中的任意一色都不能由另外两
种原色混合产生,而其他色可由这三色按照一定的比例混合出 来,色彩学上将这三个独立的色称为三原色。
牛顿用三棱镜将白色阳光分解得到红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫七种色光,这七种色光的混合又得白光,因此他认定这 七种色光为原色。后来物理学家大卫·鲁伯特进一步发现染料原 色只是红、黄、蓝三色,其他颜色都可以由这三种颜色混合而 成的。他的这种理论被法国染料学家席弗通过各种染料配合试 验所证实。从此,这种三原色理论被人们所公认。
Li+ 、Na+ 、K+ 、Rb+ 、Cs+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 、 Ba2+ Al3+ 、Sc3+ 、Y3+ 、La3+ 、Si4+ 、Ti4+ 、Ce4+ (2)18及18+2电子构型
结构不如(1)稳定,极化率大,易变形,有变价, 吸收紫外线。本身无色,易被还原为金属态。与阴离子 结合可有色。
基玻璃氧化性或碱性太强则无色(V5+) 钠硼酸盐玻璃中,由于钠和熔制条件不同,可呈
蓝色、青绿、绿色、棕色或无色。
(3)铬 Cr3+绿色 高温较稳定,强还原条件可能全 以3价存在
Cr6+黄色 低温有利于其存在。 铬在硅酸盐中溶解度较小,可用于制铬金星玻璃。
用量 0.2~1%(Cr2O3)
(4)锰 Mn2+ 3d轨道半空,着色弱 Mn3+紫色 ,氧化越强着色越深。
(2)光散射型着色玻璃 金属胶体着色 (3)半导体着色玻璃 硫化物、硒化物着色
二、离子着色 ionic colourate 是否在可见光内发生 选择性吸收,取决于价电子
的跃迁 。
1. 离子按电子层结构分类 (1)惰性气体型阳离子 较稳定,跃迁需较高能量,通常不产生选择性吸收,故 无色、不吸收紫外线。
红色+蓝色=紫色 黄色+红色=橙色 黄色+蓝色=绿色
三种原色颜料的混合,在理论上应该为黑色,实际上是 一种纯度极差的黑浊色,也可以认为是光度极低的深灰色。
如果两种颜色能产生灰色或黑色,这两种色就是互补色。
中性混合
中性混合是基于人的视觉生理特征所产生的视觉色彩 混合,而并不变化色光或发光材料本身,混色效果的亮度既 不增加也不减低,所以称为中性混合。 有两种视觉混合方式: A:颜色旋转混合:


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eq r4 R5
e--电子电荷
r--3d电子离原子核平均距离(离子半径)
q--配位体电荷或电矩(氧作用于中心离子的电场)
R--O2-与中心离子的距离 (4)影响Δ的因素
①着色离子价态
高价离子Δ >低价离子Δ (吸收带处于波长较短区域)
a. 基玻璃组成
酸性玻璃利于低价离子存在;碱性玻璃利于高价离子存在
轨道分成两组:两个高能轨道(eg或dT), 三个低能轨道(t2g或de)
两组轨道能量差:Δ=eg-t2g=10Dq Δ为配位场分裂能 eg=6Dq t2g= -4Dq
b. 四面体配位(4配位) 高能轨道三个dxy dxz dyz 分裂能 Δ四=4/9 Δ八
低能轨道两个dx2-y2 dz2
c. 分裂能公式(八面体)
基玻璃中R2O越多碱性越强,且随半径增大碱性更强。 b. 不同变价离子间的影响
不同变价离子间会发生氧化还原反应。
在玻璃熔制中反应较复杂,不完全按Tress和Weyl的 氧化还原电对数据进行。
c. 熔制工艺 Cr6+(黄绿色)+3e Cr3+(绿色) Mn3+(紫色)+e Mn2+(无色) V3+(绿色)+e V2+(紫色)
钠硼酸盐中为棕色,铅硅酸盐中为棕红色。
用量 3~5%
(5)铁 Fe2+蓝绿色 Fe3+ 3d轨道半充满,着色 弱,通常两种价态同时存在,比例不同 而显不同颜色。
在磷酸盐玻璃还原条件可能全为2价,在红外 有吸收峰,吸热好,透可见光好,可做吸热玻璃。 两价态均强烈吸收紫外线,用于太阳镜和电焊片。
(6)镍 常以Ni2+存在,不变价,着色稳定。 [NiO6]色灰黄,存在于钠硼酸盐玻璃
加法混合
B:混色理论
加法混合是指色光的混合,两种以上的光混合在一起,
光亮度会提高,混合色的光的总亮度等于相混各色光亮度之
和。合色愈多,则光度愈强,愈近于白。色光混合中,三原 色是朱红、翠绿、蓝紫
朱红光+翠绿光=黄色光 翠绿光+蓝紫光=蓝色光 蓝紫光+朱红光=紫红色光
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