專利名稱：：吸收紫外和紅外輻射的濾光片玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有吸收紫外和紅外輻射性能的濾光片玻璃，尤其是適用于焊接工作的護目鏡濾光片玻璃。以往對于焊接防護用的護目濾光片玻璃多注意其對紫外輻射的濾除。近來對焊接時產(chǎn)生的紅外輻射，尤其是波長在1300-2000nm范圍內(nèi)的中紅外輻射對人體的損害已越來越引起重視。在1979年的國際標準ISO4850中，對焊接護目鏡的技術(shù)標準已明確規(guī)定了對紫外、可見光和紅外(包括近紅外和中紅外)區(qū)段的透光性能的要求。焊接工作的性質(zhì)決定了其護目濾光片玻璃在性能上要同時兼顧兩方面，即紫外與紅外輻射應(yīng)有盡可能小的透過率，而可見光在允許的范圍內(nèi)能有盡可能大的透過率，以保證在未焊接前通過濾光片能看清楚焊點位置，而焊接時又能最大限度地對人體起到防護作用。目前所使用的這類濾光片玻璃的主要缺點是不能同時兼顧這兩方面的要求，如以重慶某光學儀器廠生產(chǎn)的電焊護目鏡濾光片中廣泛使用的9號遮光號濾光片為例，其光譜性能數(shù)據(jù)如表1所示。表1</tables>由表1可以看出，可見光透過率低于國際標準，而紅外區(qū)，特別是中紅外區(qū)的透過率則大大高于允許的透過率。類似的濾光片玻璃在蘇聯(lián)專利SU912694和SU908754中也有個紹，它們都是以硼硅酸鹽基質(zhì)玻璃為基礎(chǔ)，添加Cr2O3，Cl，V2O3，Mn2O3，F(xiàn)eO等成分組成。這些附加成分的添加不僅提高了成本，也使熔制條件和方法復雜化，或有某些特殊的條件要求。而更重要的是如此得到的玻璃，其透光性能遠遠不能令人滿意。如SU908754中所記載，樣片厚度為10mm時，紫外、可見光和紅外區(qū)段的透光率分別為5～15%，74～77%和44～55%。英國專利GB1512704介紹了在鈣堿硅酸鹽玻璃中添加了Fe3O4Na2SeO3Co2O3Ni2O3NaCl和KNO3等成分，同樣存在成分復雜，成本高，但透光性能不良的缺點。其對光波的吸收范圍主要是在紫外區(qū)段，紅外區(qū)段的透過率大于40%，而且只限于在近紅外區(qū)有吸收。蘇聯(lián)專利SU547399中記載的濾光片玻璃，組成雖與本發(fā)明的玻璃接近，但其透光性能如附圖1的光譜曲線(2)所示，在中紅外區(qū)的吸收性能很差，透過率接近40%，達不到防護要求。本發(fā)明的目的是提供一種透光性能符合國際標準要求，尤其是對中紅外輻射具有良好的防護性能，同時又具有成分簡單易得，熔制加工方便的濾光片玻璃。本發(fā)明的濾光片玻璃以鋁硅酸鹽基質(zhì)玻璃為基礎(chǔ)，其組成如下(重量%)SiO256-69，Al2O30.5-3.5，Na2O1-16，K2O0-25，Na2O+K2O＝13-28，CaO0-4，MgO0-2.5，ZnO0-4，P2O50-2，F(xiàn)eO1-14，F(xiàn)e2O30-6。眾所周知，在組成玻璃的各種成分中，每種成分的有無和增減，以及各成分之間的配比的改變，都會導致玻璃在某些性能上發(fā)生極大的變化。因而按照玻璃中主要成分的不同而分成了不同系列的基質(zhì)玻璃。以此為基礎(chǔ)再添加不同的輔助成分，以滿足不同目的需要的各種性能要求。本發(fā)明的濾光片玻璃，以鋁硅酸鹽玻璃作為基質(zhì)玻璃，在成分中有選擇地加入少量的CaO，MgO，ZnO，可以改變玻璃的穩(wěn)定性能和熔制條件。適當?shù)匾隤2O5可以提高玻璃對紅外輻射的吸收率。FeO和Fe2O3在本發(fā)明的濾光片玻璃中是重要的著色劑。目前已不知同價態(tài)的鐵在吸收紅外和紫外輻射上有不同的作用。Fe3+能有效地阻止紫外輻射的透過，F(xiàn)e2+則對紅外輻射有很強的吸收能力。按上述組成方式恰當?shù)匕才哦叩呐浔纫约八鼈兣c玻璃中其它成分的比例關(guān)系，是實現(xiàn)本發(fā)明的濾光片玻璃在紫外、可見光和紅外(包括近紅外和中紅外)區(qū)段透光性能的關(guān)鍵。除上述各原料成分的配比外，本發(fā)明的濾光片玻璃在熔制上并無特殊要求，即從熔化、成型到退火等一系列過程中，不需要特殊的設(shè)備，也無需特別的氧化、還原氣氛或其它特殊條件，與普通光學玻璃的熔制方法相同。在本發(fā)明的濾光玻璃片中，可以單獨采用FeO作著色劑，由于熔制是在普通空氣的條件下進行，其間由部分Fe2+轉(zhuǎn)化而來的Fe3+，就可以滿足對紫外輻射吸收的基本要求。若能配合適量的Fe2O3，則可以提高吸收性能。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，原料成分中K2O的加入，除了可以起到普通堿性元素改善玻璃熔制條件的作用外，還可以影響玻璃在紅外光譜區(qū)的吸收性能。特別是當K2O/SiO2接近或等于1/4時，可以使本發(fā)明的濾光片玻璃在紅外光譜區(qū)具有更佳的吸收性能。通過以下的實施例可以進一步說明本發(fā)明的濾光片玻璃。圖1濾光片透過率光譜曲線示意圖表2中列舉了三種本發(fā)明濾光片玻璃的具體組成(重量%)及其透光性能的數(shù)據(jù)(采用日立330分光光度計測得)。在這些原料組成中除FeO直接以其粉末引入使用外，其余原料均可以采用相應(yīng)的碳酸鹽或氧化物的形式。將制備好的玻璃粉料于1420～1460℃在陶瓷坩堝中熔化、均化，然后澆注于鐵模內(nèi)，在500℃下進行徐冷，最后取樣測試。整個熔制過程與普通光學玻璃的熔制相同。在圖1的光譜曲線中，(1)為本發(fā)明濾光片玻璃(厚度為0.47mm)的透過率曲線，(2)為SU547399濾光片玻璃(厚度為0.53mm)的透過率曲線。由表2中的透光性能數(shù)據(jù)和圖1的光譜曲線可以看出，本發(fā)明的濾光片玻璃在紫外、可見光和紅外三個光譜區(qū)內(nèi)的透光性能均符合國際標準ISO4850的要求，尤其是對紅外區(qū)，特別是中紅外區(qū)的輻射有優(yōu)越的防護性能，透過率遠遠小于該國際標準中所規(guī)定的指標。由表2和圖1還可以看出，本發(fā)明的濾光片玻璃在有良好的紫外和紅外吸收的同時，又有相對較好的可見光透過率，使在一般條件下未焊接前通過濾光片可以看清焊點。這就不僅有效地解決了對人身的防護，也為焊接人員創(chuàng)造了舒適有利的工作條件，保證了焊接質(zhì)量。本發(fā)明的濾光片玻璃不僅原料組成簡單，而且均為普通化工原料，價廉易得。在熔制上也無需特殊的設(shè)備，沒有特別的條件要求。這些都使得玻璃的成本大為降低，有利于進行商品化的生產(chǎn)。通過調(diào)整著色劑的含量和/或濾光片的厚度，可以很容易地獲得適用于各種焊接條件下的濾光片系列產(chǎn)品。本發(fā)明的濾光片玻璃除可以用作焊接護目濾光片外，同樣可以適用于其它有類似性能要求的領(lǐng)域。權(quán)利要求1.一種以鋁硅酸鹽為基礎(chǔ)成分，具有吸收紫外和紅外輻射性能的濾光片玻璃，其特征在于玻璃的組成為(重量%)SiO256-69MgO0-2.5Al2O30.5-3.5ZnO0-4Na2O1-16P2O50-2K2O0-25FeO1-14Na2O+K2O13-28Fe2O30-6CaO0-42.如權(quán)利要求1所述的濾光片玻璃，其特征在于組分中K2O/SiO2≈1/4。全文摘要本發(fā)明是一種以鋁硅酸鹽為主要成分，能有效地吸收紫外和紅外輻射的濾光片玻璃。在本發(fā)明的濾光片玻璃中，以FeO作為主要的著色劑。本發(fā)明的濾光片玻璃的突出優(yōu)點是具有優(yōu)越的吸收中紅外輻射的性能。在良好地吸收紫外和紅外輻射的同時，又保證了相對較好的可見光透過率。本發(fā)明濾光片可適用于焊接及其它有關(guān)的領(lǐng)域。文檔編號C03C4/08GK1031993SQ87103039公開日1989年3月29日申請日期1987年9月14日優(yōu)先權(quán)日1987年9月14日發(fā)明者盧嘉金申請人:四川省成都光明器材廠