Окраска и цветовая маркировка стекла - Glass coloring and color marking
Окрашивание стекла и цветовую маркировку можно получить несколькими способами.
- добавлением красящих ионов ,
- осаждением коллоидов нанометрового размера (так называемые ударные стекла, такие как «золотой рубин» или красный «селеновый рубин»),
- с помощью цветных включений (как в стакане молока и дымчатое стекло )
- с помощью светового рассеяния (как в фазе отделяет стекла )
- с помощью дихроичных покрытий (см дихроичного стекла ), или
- с помощью цветных покрытий
Окрашивающие ионы
Обычное натриево-известковое стекло кажется бесцветным невооруженным глазом, когда оно тонкое, хотя примеси оксида железа дают зеленый оттенок, который можно увидеть на толстых кусках или с помощью научных инструментов. Другие металлы и оксиды металлов могут быть добавлены в стекло во время его производства, чтобы изменить его цвет, что может повысить его эстетическую привлекательность. Примеры этих добавок перечислены ниже:
- Оксид железа (II) может быть добавлен в стекло, что приводит к получению голубовато-зеленого стекла, которое часто используется в пивных бутылках. Вместе с хромом дает более насыщенный зеленый цвет, используемый для винных бутылок .
- Сера вместе с солями углерода и железа используется для образования полисульфидов железа и получения янтарного стекла от желтоватого до почти черного. В боросиликатных стеклах, богатых бором, сера придает синий цвет. С кальцием приобретает темно-желтый цвет.
- Марганец можно добавлять в небольших количествах, чтобы удалить зеленый оттенок, придаваемый железом, или в более высоких концентрациях, чтобы придать стеклу аметистовый цвет. Марганец - одна из старейших добавок в стекло, а пурпурное марганцевое стекло использовалось с ранней истории Египта.
- Диоксид марганца , который имеет черный цвет , используется для удаления зеленого цвета со стекла; в очень медленном процессе он превращается в перманганат натрия , темно- пурпурное соединение. В Новой Англии в некоторых домах, построенных более 300 лет назад, оконные стекла имеют слегка фиолетовый оттенок из-за этого химического изменения; и такие стекла ценятся как антиквариат. Этот процесс часто путают с образованием «пустынного аметистового стекла», в котором стекло, подвергающееся воздействию солнечного света пустыни с высоким содержанием ультрафиолета, приобретает нежный фиолетовый оттенок. Детали процесса и состав стекла различаются, как и результаты, потому что получить или произвести должным образом контролируемые образцы непросто.
- Небольшие концентрации кобальта (от 0,025 до 0,1%) дают синее стекло. Наилучшие результаты достигаются при использовании стекла, содержащего калий . Для обесцвечивания можно использовать очень небольшое количество.
- От 2 до 3% оксида меди дает бирюзовый цвет.
- Никель , в зависимости от концентрации, дает стекло синего, фиолетового или даже черного цвета . Свинцовый кристалл с добавлением никеля приобретает пурпурный цвет. Никель вместе с небольшим количеством кобальта использовался для обесцвечивания свинцового стекла .
- Хром - очень мощный краситель, придающий темно-зеленый цвет, а в более высоких концентрациях даже черный цвет. Вместе с оксидом олова и мышьяком образует изумрудно-зеленое стекло. Хром авантурин , в котором aventurescence достигается за счет роста крупных параллельных хрома (III) оксида пластин во время охлаждения, изготовлен из стекла с добавлением оксида хрома в количестве выше предела его растворимости в стекле.
- Кадмий вместе с серой образует сульфид кадмия и дает темно-желтый цвет, часто используемый в глазури. Однако кадмий токсичен. Вместе с селеном и серой дает ярко-красный и оранжевый оттенки.
- Добавление титана производит желтовато - коричневого стекла. Титан, который редко используется сам по себе, чаще используется для усиления и осветления других красителей.
- Можно добавить уран (от 0,1 до 2%), чтобы стекло приобрело флуоресцентный желтый или зеленый цвет. Урановое стекло обычно недостаточно радиоактивно , чтобы быть опасным, но если его измельчить в порошок, например, отполировать наждачной бумагой, и вдыхать, оно может быть канцерогенным . При использовании со свинцовым стеклом с очень высоким содержанием свинца дает темно-красный цвет.
- Didymium дает зеленый цвет (используется в УФ-фильтрах) или лилово-красный цвет.
Эффектные очки
- Селен , как и марганец, можно использовать в небольших концентрациях для обесцвечивания стекла или в более высоких концентрациях для придания красноватого цвета, вызванного наночастицами селена, диспергированными в стекле. Это очень важный агент для изготовления розового и красного стекла. При использовании вместе с сульфидом кадмия он дает ярко-красный цвет, известный как «селен-рубин».
- Чистая металлическая медь дает очень темно-красное непрозрачное стекло, которое иногда используется вместо золота при производстве стекла рубинового цвета.
- Металлическое золото в очень малых концентрациях (около 0,001%, или 10 частей на миллион) дает стекло насыщенного рубинового цвета («Рубиновое золото» или «Рубино Оро»), в то время как более низкие концентрации дают менее интенсивный красный цвет, часто продаваемый как « клюква». ". Цвет обусловлен размером и дисперсией частиц золота. Стекло с рубиновым золотом обычно изготавливают из свинцового стекла с добавлением олова .
- Соединения серебра, такие как нитрат серебра и галогениды серебра, могут давать различные цвета от оранжево- красного до желтого. Способ нагрева и охлаждения стекла может существенно повлиять на цвет, создаваемый этими соединениями. На основе серебра также фотохромные линзы и светочувствительное стекло .
- Пурпур Кассиуса - пурпурный пигмент, образующийся в результате реакции солей золота с хлоридом олова (II).
Краска добавлена к стеклу
Основными методами этого являются эмалированное стекло , по сути, техника рисования узоров или изображений, используемых как для стеклянных сосудов, так и на витражах, и краска для стекла, обычно черного цвета, и серебряная морилка , придающая желтый цвет апельсинам на витражах. Все они обжигаются в печи или печи, чтобы исправить их, и при правильном применении могут быть чрезвычайно прочными. Это не относится к стеклу, окрашенному в холодном состоянии с использованием масляной краски или других смесей, которые редко хранятся дольше нескольких столетий.
Цветные включения
Оксид олова с оксидами сурьмы и мышьяка дает непрозрачное белое стекло ( молочное стекло ), которое сначала использовалось в Венеции для производства имитации фарфора , а затем очень часто окрашивалось эмалями . Точно так же на основе некоторых дымчатых стекол могут быть включения темного цвета, но при ионном окрашивании также возможно получение темных цветов (см. Выше).
Цвет, вызванный рассеянием
Стекло, содержащее две или более фаз с разными показателями преломления, окрашивается на основе эффекта Тиндаля и объясняется теорией Ми , если размеры фаз аналогичны или превышают длину волны видимого света . Рассеянный свет имеет синий и фиолетовый цвет, как видно на изображении, а проходящий свет - желтый и красный.
Дихроичное стекло
Дихроичное стекло имеет одно или несколько покрытий в нанометровом диапазоне (например, металлы, оксиды металлов или нитриды), которые придают стеклу дихроичные оптические свойства. Также синий цвет некоторых автомобильных стекол вызван дихроизмом.
Смотрите также
- Теория кристаллического поля - физическое объяснение окраски
- Цвет средневекового витража
- Водородное потемнение
- Поглощение гидроксильных ионов
- Прозрачные материалы