光學玻璃結(jié)石是出現(xiàn)于玻璃中的結(jié)晶夾雜物,結(jié)石同氣泡、條紋一樣都是光學玻璃必須克服的缺陷,結(jié)石的存在嚴重地影響光學玻璃的光學均勻性。結(jié)石的尺寸大小不一,有的呈針頭狀細點,有的可連片成塊。其中包含的晶體有的用肉眼或放大鏡即可發(fā)現(xiàn),有的則需用偏光顯微鏡才能清楚地辨別。

由于光學玻璃結(jié)石形成的來源十分復雜,形成的歷史條件變化多端;因此,研究結(jié)石的成因及其檢驗時遵循的原理和方法,成為巖相學上令人注意的一個方面,由于巖相分析結(jié)果對判斷結(jié)石來源和提出改善和防止的措施,產(chǎn)生了良好的促進作用,日前已成為控制生產(chǎn)的必要手段。

結(jié)石有不同的類型,現(xiàn)按其產(chǎn)生原因敘述如下。

1、爐料結(jié)石

配合料中某些結(jié)晶組分沒有很好溶解,即被帶入到玻璃制品中間,為爐料結(jié)石。在很多情況下,以石英為常見。如果在一定制度下,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制溫度,則二氧化硅就難以溶解,于是產(chǎn)生爐料結(jié)石。在一般情況下,石英未能完全溶解是同粉料混合不勻、石英粉料內(nèi)出現(xiàn)較大顆?;蛘咄瑺t內(nèi)溫度降低、熔化產(chǎn)生分層、液流出現(xiàn)不正常等有關(guān)。個別粗粒石英的殘留,則往往與篩網(wǎng)破損有關(guān)。料粉的飛揚使堿性物質(zhì)損失也有可能造成石英難溶而形成料粉結(jié)石。不難看到,形成爐料結(jié)石的因素甚多,要從結(jié)石的檢驗中找出依據(jù)說明真正造成爐料結(jié)石的原因,還得依靠巖相學方法來解決。而在正常生產(chǎn)下嚴格控制工藝制度是避免產(chǎn)生料粉結(jié)石的重要條件。爐料石英顆粒過細或爐料中水分過多,使爐料結(jié)團,也有可能形成爐料結(jié)石。

2、耐火材料結(jié)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液沖刷和侵蝕。由于陶瓷坩堝在制造時采用生料作為粘合劑,坩堝經(jīng)高溫燒結(jié)后,粘合荊的生料耐侵蝕較差。耐侵蝕性差的生料部分在高溫時先被玻璃侵蝕溶解掉,致使坩堝表兩層的一些熟料顆料成為“孤島”狀暴露在玻璃中,進而從坩堝上脫落,掉入玻璃液中成為結(jié)石。坩堝和攪拌器在機械作用下?lián)p壞落入玻璃中也會形成結(jié)石。除此以外,象爐頂磚、耐火攏或爐滴掉入玻璃中也形成結(jié)石:這些光學玻璃結(jié)石都是因耐火材料而產(chǎn)生的,因此通常稱為耐火材料結(jié)石。

耐火材料結(jié)石常常是由于坩堝等耐火材料的不良而造成的,如坩堝氣孔率過大,燒結(jié)不好等使其抗侵蝕性能不好,另外采用了過高的熔化溫度也容易造成耐火材料結(jié)石。因此提高坩堝的抗侵蝕性能,在不影響玻璃澄清均化情況下,盡量采用較低的化料溫度和澄清溫度以減少玻璃液對坩堝的侵蝕,可以有效地減少耐火材料結(jié)石的產(chǎn)生。此外對于熔爐也要經(jīng)常檢查維修,避免爐滴、爐頂磚、耐火泥掉入玻璃中。

3、析晶結(jié)石

在一定溫度下如果從已經(jīng)形成的玻璃重新析出晶體,即成為析晶結(jié)石。這類光學玻璃結(jié)石的產(chǎn)生,通常與該玻璃的析晶傾向有密切的關(guān)系。

玻璃中析晶結(jié)石的存在往往使玻璃產(chǎn)生迷漾白點或呈現(xiàn)具有明顯結(jié)晶形態(tài)的產(chǎn)物。析晶結(jié)石特別容易發(fā)生在兩相界面上,例如在玻璃液的表面上、氣泡上、玻璃液與耐火材料接觸的界面上。

在析晶溫度范圍內(nèi),不同組成的玻璃液析晶的傾向,可以由它們的晶核形成速率與晶體生長速度曲線來表示。根據(jù)兩者曲線在相應溫度范圍內(nèi)的相交關(guān)系便可找出結(jié)晶傾向最大的溫度范圍。為了不讓玻璃在這個溫度范圍內(nèi)析晶,工藝上往往采取迅速冷卻的辦法,不使玻璃有充分時間進行成核和生長。

對析晶傾向不大的玻璃成分來說,產(chǎn)生析晶結(jié)石的原因常常是由于控制溫度不當而造成。但也很可能是由于玻璃液成分不均,在局部地方形成了析晶傾向強烈的玻璃。對于析晶傾向較大的玻璃來說,采用快速冷卻來避免析晶當然是非常必要的,否則析晶結(jié)石就不可避免地產(chǎn)生。為了消除析晶結(jié)石,工藝上可以采取提高操作溫度,使成型溫度處于液化溫度(析晶上限溫度)之上;或者調(diào)整配方、穩(wěn)定操作制度來達到預期目的。