[科普中国]-琥珀色玻璃

用硫-铁着色的玻璃可呈金黄-棕黄-棕红的颜色。高温时，硫与玻璃中的铁化合生成硫化铁后，再与多硫化物复合生成硫代铁酸盐，使玻璃着成棕红色，即人们常说的琥珀色。

琥珀色玻璃形成机理在整个反应中，约在800%时，因有碳粉的存在则出现了大量的Na2SO4-Na2S的共熔物。随着温度的升高，则加速了Na2SiO3的形成，与此同时则出现大量的单体硫，使硫成胶体状态扩散在玻璃中。在100℃以上反应十分剧烈。由于Na2SO4和Na2S形成较稳定的固熔物，这就确保了硫在玻璃中的存在。此时，在碳的作用下与玻璃中铁离子反应生成FeS再与玻璃中FeO和Na2O(或K2O)随温度的不断升高而生成硫代铁酸盐(亚铁多硫化物)，使玻璃呈琥珀色(棕红色)。

FeS+Na2S=Na2FeS2(亚铁多硫化物色基)

(灰棕色) (黄红色) (棕红色)

着色色调的程度，决定着玻璃中硫化铁(FeS)、多硫化物(Na2Sn或K2Sn)复合为硫代铁酸盐(Na2FeS2或K2FeS2)的数量和比例。碱金属的离子半径越大(K的离子半径比Na的离子半径大)，越易形成多硫原子的多硫化物。所以硫化亚铁+基础玻璃中的钾(K)，在同等条件下，生成的硫代铁酸钾其色调比生成的硫代铁酸钠(Na)要好；而且引入了钾(K)离子后，玻璃的光泽度也比引入钠(Na)离子的玻璃的光泽度要好。

琥珀色玻璃着色影响因素玻璃组成的控制玻璃配方中硅铝含量(SiO2+AI2O3)不宜过高一般控制在73%以下，钠钙含量[Na2O(K2O)+CaO]不宜过低一般控制在25%以上。否则不易熔制和产生硅酸薄皮。因为在硅酸薄皮中形成的硫酸盐以及伴随着硫酸盐和亚硫酸盐的反应，这是产生二次气泡的原因。当料筒和冲头稍偏时，气泡就随之带入玻璃制品中去了。另外在玻璃配方中还可以加入适量的锰、铜、钛。这些氧化物都有助于琥珀色的纯正和稳定。

熔制气氛的影响从硫化物中的硫与铁反应形成发色基团。这种结合是一种较弱的化学结合，易受氧化而形成元素硫或硫酸盐。其色调会随着熔制气氛的变化而变化。若氧化气氛过高时，易使玻璃中的FeS被氧化成FeO，影响玻璃的颜色，导致色调不稳定。相反，还原气氛过强，虽说对玻璃的色调无多大的影响，但是它将会影响玻璃的熔制质量(即产生气泡)。

玻璃中铁含量的影响铁含量在琥珀玻璃的着色中起着重要的作用。因为玻璃中若完全不含铁时，即使加入了硫酸盐和碳粉也是无色的。因此，玻璃中铁的含量要适当，过高形成硫化铁，使玻璃的颜色由棕色转变为灰到灰棕色：相反过低玻璃着成的琥珀色很不稳定，而且还会产生气泡。因此玻璃中铁的含量一般控制在0.2%左右为宜。

玻璃中锰对琥珀色的影响大家知道，锰和铁引入玻璃中本身就可以着成琥珀色。锰在硫碳着色的玻璃中存在，可增加Fe的浓度，大大减少Fe受熔制气氛的影响和颜色的变化。这是因为在玻璃中同时存在锰铁两种氧化还原物质时，由于它们相互作用，锰能氧化玻璃中的铁，而锰本身也被还原。因而MnO2的加入。可以使琥珀玻璃的颜色更纯，着色更稳定，颜色变化的程度也小。同时，MnO2在高温下分解产生的02还能起到澄清作用，有利于S02等小气泡的排除。

2FeO+2MnO2=Fe2O3+Mn2O3

玻璃中还原剂的影响在琥珀玻璃中加入的碳粉，是不起着色作用的，只是作为还原剂引入。一般在琥珀色玻璃中．多采用焦碳作还原剂。因为采用焦碳有以下几点好处：

1)焦碳的含碳量高，闪点高，不会因燃烧太快而失去还原效果。

2)焦碳的杂质少，不会影响实际重量。

3)焦碳的粒度容易控制，一般控制在1衄为宜，过大会使还原率低；相反也不能过小，过小了会导致过度还原。而影响琥珀玻璃的颜色。

4)焦碳的含铁量低，从而减少了琥珀玻璃中灰棕色的生成。

5)焦碳适宜用于低碱高钙的玻璃(如生产琥珀色啤酒瓶)配方，从而形成良好的琥王白色玻璃。在琥珀玻璃中采用焦碳作还原剂时，焦碳的水分也应控制在0.4—0.5%为宜。引入焦碳的量也不能过高．否则会产生气泡。焦碳的引入还能防止硫的氧化。

玻璃中澄清剂的影响在琥珀色玻璃中原则上不使用氧化剂，否则会影响琥珀色玻璃颜色的变化。一般在琥珀色玻璃中常用的澄清剂有硫酸盐(Na2SO4)和食盐(NaCl)。当硫酸盐在还原剂的作用下，还原成硫化物放出SO2的气体，在玻璃中起澄清作用。可是当还原生成硫化物在高温时除与铁形成着色基团外，还能与硫酸盐反应形成二次气泡。给玻璃的澄清带来困难。因此，为了减少灰泡的形成，硫酸盐的引入量不宜过多，在100公斤石英砂中硫酸盐的引入量为0.5-2公斤范围内，食盐的引入量为2～3公斤为宜。

制备方法原料配制按组成原料的重量份称取石英砂、氢氧化铝、方解石、白云石、纯碱、碳酸钾、硫酸钡、氧化铁和氧化硫，混合均匀；

高温熔化在熔化温度为1450-1500℃，氧化气氛下高温熔化，还加入碳粉1-3；

成型加工随着熔化液温度降低至1000-1200℃，粘度增加，再进行成型加工；

退火控制好退火温度及气氛，软化温度744℃，退火温度568℃。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学