稀土玻璃陶瓷.doc

稀土为玻璃陶瓷工业增添光彩一、稀土在玻璃中的应用玻璃制造已有五千多年的历史，光学玻璃的生产也有近二百年的历史，而稀土元素应用于玻璃制造中却只有近百年的历史。目前，稀土在玻璃制造业中较为成熟的应用有：稀土玻璃脱色澄清剂、着色剂、光学玻璃、玻璃抛光、特种玻璃等。另外，稀土还可以用来制造其它新型玻璃，如着色感光玻璃、光敏微晶玻璃、光致变色玻璃、旋光玻璃、有色玻璃、红外玻璃和防辐射玻璃。近30年来，由于信息、通讯、原子能、电子工业和空间技术的发展，稀土元素已成为玻璃、激光玻璃、光学纤维、耐辐射玻璃等光功能玻璃的重要成份。稀土光学玻璃品种已达300种，被广泛地用作航空摄影、高级照相机、摄像机、望远镜、电影、显微镜和其它光学仪器中的光学玻璃。稀土光学玻璃的发展对于提高成像质量、简化镜头设计、扩大相对孔径等具有十分重要意义，也可以制造长焦距、变焦距、高倍显微镜头等。其中稀土元素镧是光学玻璃中不可缺少的重要成分。镧能大量溶于玻璃中，提高玻璃的折射率、降低色散、增大玻璃的硬度。1．稀土在光学玻璃中主要作用（1）稀土抛光作用稀土抛光粉具有抛光速度快、光洁度高和使用寿命长的优点，与传统抛光粉—铁红粉相比，不污染环境，易于从沾着物上除去等优点。用氧化铈抛光粉抛光透镜，一分钟完成的工作量，如用氧化铁抛光粉则需要30～60分钟。所以，稀土抛光粉具有用量少、抛光速度快以及抛光效率高的优点。而且能改变抛光质量和操作环境。一般稀土玻璃抛光粉主要用富铈氧化物。氧化铈之所以是极有效的抛光用化合物，是因为它能用化学分解和机械摩擦二种形式同时抛光玻璃。稀土铈抛光粉广泛用于照相机、摄影机镜头、电视显像管、眼镜片等的抛光。目前我国有稀土抛光粉厂几十家，生产规模上百吨的十余家。中外合资包头天骄清美稀土抛光粉有限公司是我国目前最大的稀土抛光粉厂之一，年生产能力1200吨，产品销往国内外。（2）玻璃脱色所有玻璃里都含有氧化铁，它能通过原料、砂子、石灰石和玻璃配料中的碎玻璃带入玻璃，其存在形式有两种：一种是使玻璃颜色变成深蓝的二价铁，另一种使玻璃颜色变成黄色的三价铁，脱色就是把二价铁离子氧化成三价铁，因为三价铁的色调强度只有二价铁的十分之一。然后添加补色剂，把颜色中和成浅绿色。用于玻璃脱色的稀土元素主要是氧化铈和氧化钕。稀土玻璃脱色剂取代传统使用的白砒脱色剂，不仅提高效率，而且还避免了白砒的污染。氧化铈用于玻璃脱色具有高温性能稳定、价格低廉和不吸收可见光等优点。（3）玻璃着色稀土离子在高温下具有稳定而鲜艳的颜色，用来掺入料液中，制造各种颜色的玻璃。钕、镨、铒、铈等稀土氧化物都是极佳的玻璃着色剂，当添加稀土着色剂的透明玻璃吸收波长为400～700纳米的可见光时，呈现出美丽的彩色。用这些彩色玻璃可以制作航空航海、各种交通工具的指示灯罩及各种高级艺术装饰品。氧化钕加入钠－钙玻璃和铅玻璃中，玻璃颜色的深浅取决于玻璃的厚度和钕的含量以及光源的强弱，薄玻璃呈淡粉红色，厚玻璃呈兰紫色，这种现象称为钕的双色性；氧化镨产生一种类似于铬的绿色；氧化铒用在光致变色玻璃和水晶玻璃中呈粉红色；氧化铈和二氧化钛结合使用，使玻璃呈黄色；氧化镨和氧化钕可用于镨钕黑玻璃。（4）稀土澄清剂采用氧化铈代替传统的氧化砷作玻璃澄清剂，清除气泡和微量带色元素，在制备无色玻璃瓶时效果显著，成品晶荧洁白、透明度好、玻璃强度和耐热性提高。同时还消除了砷对环境和玻璃的污染。另外，氧化铈添加在日用玻璃，如建筑和汽车用玻璃，能减少紫外线的透光率，该用途在日本和美国已推广使用。在我国随着生活质量的提高，也会有较好的市场。氧化钕添加在显像管玻壳中，可消除红色光的色散，增加了清晰度。添加稀土的特种玻璃有：镧玻璃具有高折射、低色散特性，广泛用于制造各种透镜和高级照相机、摄像机镜头，尤其是高空摄影装置的镜头；铈防辐射玻璃，用于汽车玻璃和电视玻壳；钕玻璃用于激光材料，是巨型激光器最理想的材料，主要用于受控核聚变装置。2．其它稀土新型玻璃（1）稀土着色感光玻璃在玻璃中引入铜、银、锑等热还原剂以及少量CeO2增感剂，经紫外线照射后，在其内部进行氧化还原反应，金（银）离子还原成原子状态。随着银浓度和吸收辐射剂量不同，这些悬浮胶体可使玻璃呈黄、红或棕色。玻璃的色调、彩色和透明度与显色处理的温度、时间有关。（2）光敏微晶玻璃光敏微晶玻璃是向玻璃组成中引进晶核剂，通过热处理、光照射或化学处理等手段，在玻璃内均匀地析出大量微小晶体，形成致密的、微晶相和玻璃相的多相复合体。微晶玻璃主要组成为Li2O-Al2O3-SiO2系统，以金、银、铜等金属氧化物为晶核剂、以CeO2为敏化剂。此种玻璃经光化学加工可制得图案复杂制品，广泛用于印刷电路板、射流元件、电荷存储管以及光电倍增管的屏。（3）光致变色玻璃掺入0.005～1%Ce2O3和