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石英玻璃
閱讀�14684�(shí)間:2016-12-26 10:37:16

二氧化硅單一組分的特種工�(yè)技�(shù)玻璃。這種玻璃硬度大可�(dá)莫氏七級(jí),具有耐高�、膨脹系�(shù)低、耐熱震�、化�(xué)�(wěn)定性和電絕緣性能良好,并能透過紫外線和紅外�。除氫氟�、熱磷酸�,對(duì)一般酸有較好的耐酸�。按透明度分為透明和不透明兩大�。按純度分為高純、普通和摻雜三類。用水晶,硅�,硅化物為原�,經(jīng)高溫熔化或化�(xué)氣相沉積而成。熔制方法有電熔�、氣煉法等�

基本概述

�(jiǎn)�
外文名稱:quartz glass;silica glass;fused quartz;fused silica ;vycor glasses
石英玻璃是二氧化硅單一成分的非晶態(tài)材料,其微觀�(jié)�(gòu)是一種由二氧化硅四面�(jié)�(gòu)體結(jié)�(gòu)單元組成的單純網(wǎng)�(luò),由于Si-O化學(xué)鍵能很大,結(jié)�(gòu)很緊�,所以石英玻璃具有獨(dú)特的性能,尤其透明石英玻璃的光�(xué)性能非常�(yōu)�,在紫外到紅外輻射的連續(xù)波長(zhǎng)范圍都有�(yōu)良的透射��
石英玻璃采用高純度的硅砂作為原料,制作的傳統(tǒng)方法是熔�-淬滅方法(加熱材料到熔化溫度,然后快速冷卻到玻璃的固�(tài)相);制作超高純度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化、氧化成二氧化硅并加熱溶解等過程�
形成用�
石英玻璃的形成是由于其熔體高溫黏度很高引起的�(jié)�。用于制作半�(dǎo)體�
電光源器、半�(dǎo)通信裝置、激光器,光�(xué)儀�,實(shí)�(yàn)室儀器、電�(xué)�(shè)�、醫(yī)療設(shè)備和耐高溫耐腐蝕的化學(xué)儀器、化�、電子、冶�、建材以及國(guó)防等工業(yè),應(yīng)用十分廣��
高純石英玻璃可制光導(dǎo)纖維�
隨著半導(dǎo)體技�(shù)的發(fā)�,石英玻璃被廣泛的用于半�(dǎo)體生�(chǎn)的各�(xiàng)工序�。比如,直拉法把多晶�(zhuǎn)化成單晶�;清洗時(shí)用的清洗�;擴(kuò)散時(shí)用的�(kuò)散管、刻槽舟;離子注入時(shí)用的鐘罩等等�
定義
石英玻璃是一種只含二氧化硅單一成份的特種玻�。由于種�、工藝、原�
的不�,國(guó)外常常叫做硅酸玻�、石英玻�、熔融石英、熔凝石�、合成熔融石�,以及沒有明確概念的透明、半透明、不透明石英�。我�(guó)�(tǒng)稱石英玻璃,多按工藝方法、用途及外觀來分�,如電熔透明石英玻璃、連熔石英玻璃、氣煉透明石英玻璃、合成石英玻璃、不透明石英玻璃、光�(xué)石英玻璃、半�(dǎo)體用石英玻璃、電光源用石英玻璃等。人們習(xí)慣于用“石英”這樣一�(gè)�(jiǎn)單的詞匯來命名這種材料,這是不妥�,因?yàn)椤笆ⅰ笔嵌趸杞Y(jié)晶態(tài)的一種通稱,它與玻璃態(tài)二氧化硅在理化性質(zhì)上是有區(qū)別的�
化學(xué)性質(zhì)
石英玻璃具有極低的熱膨脹系數(shù),高的耐溫�,極好的化學(xué)�(wěn)定�,優(yōu)良的電絕緣性,低而穩(wěn)定的超聲延遲性能,的透紫外光譜性能以及透可見光及近紅外光譜性能,并有著高于普通玻璃的�(jī)械性能。因此它是近代技�(shù)中空間技�(shù)、原子能工業(yè)、國(guó)防裝�、自�(dòng)化系�(tǒng),以及半�(dǎo)�、冶�、化工、電光源、通訊、輕�、建材等工業(yè)中不可缺少的�(yōu)良材料之一�
石英玻璃是用天然�(jié)晶石英(水晶或純的硅石),或合成硅烷�(jīng)高溫熔制而成
。熔融后的產(chǎn)品具有極好的加工性能,在極高的粘度范圍內(nèi),可以將管和棒�(jìn)行有如普通玻璃細(xì)工一樣的熱加工,還可以用金剛石或碳化硅制成的磨具�(jìn)行高速機(jī)械加�,從而制成各種復(fù)雜形狀的儀器和特種制品。石英玻璃的性能主要取決于它的純�,其次是工藝過程或熱工制�。微量雜�(zhì)的存在將給石英玻璃的使用性能帶來重大的影�;同�(shí)由于工藝過程或熱工制度的稍有疏忽,將給外觀�(zhì)量帶來多種多樣的缺陷,產(chǎn)生大量的廢次�(chǎn)��

純度

概述
純度是石英玻璃的重要指標(biāo),對(duì)理化性能和使用性能影響甚大,如失透性、高�
�(qiáng)�、軟化點(diǎn)、光的傳�(dǎo)、熱�(wěn)定�、化�(xué)�(wěn)定性、耐輻射�、熒光特性等;此�,用于半�(dǎo)體工�(yè)的石英玻�,對(duì)純度的要求更為苛刻,微量的雜�(zhì)將給半導(dǎo)體材料的電性能和壽命以及集成度帶來�(yán)重的影響。由于半�(dǎo)體材料的純度要求控制在ppb�(shù)量級(jí)以下,因此石英玻璃則�(yīng)控制在PPm�(shù)量級(jí)以適�(yīng)半導(dǎo)體工�(yè)的需�。B的分凝系�(shù)近于1,最難除�,是最有害的雜�(zhì)之一,Cu、Fe、Ti等影響半�(dǎo)體的少子壽命,K、Na、Li是單晶材料產(chǎn)生微缺陷的有害雜�(zhì)�

詳細(xì)

名稱
Al
Fe
Ca
Mg
Ti
Cu
Mn
Ni
電熔石英玻璃
32
2.0
1.5
1.5
2.08
0.2
0.27
0.2
氣煉石英玻璃
16
0.92
1.5
0.4
1.0
0.01
0.05
<0.3
電弧石英玻璃
10.4
0.3
0.6
0.3
1.35
0.05
<0.05
<0.3
合成高純石英玻璃
0.37
0.31
0.27
0.04
0.03
0.03
0.01
<0.03
紅外光學(xué)石英玻璃
35
1.45
2.68
1.32
1.06
0.22
0.07
<0.03
紫外光學(xué)石英玻璃
3.9
0.4
3.5
1.2
0.45
0.1
0.02
0.06
不透明石英玻璃
56
7.4
15.3
1.57
1.5
0.2
0.1
-
名稱
Pb
Sn
Cr
B
K
Na
Li
OH-
電熔石英玻璃
0.2
<0.3
<0.3
0.2
2.12
5.31
<0.3
5
氣煉石英玻璃
<0.3
<0.3
<0.3
0.2
1.49
1.67
<0.3
400
電弧石英玻璃
<0.03
<0.03
<0.03
<0.1
0.7
1.0
1.0
27
合成高純石英玻璃
<0.03
<0.03
<0.03
0.3
2.2
3
<0.3
5
紅外光學(xué)石英玻璃
<0.03
<0.03
<0.03
0.3
2.2
3
<0.3
5
紫外光學(xué)石英玻璃
0.04
0.02
0.03
0.1
0.5
1.5
0.05
1200
不透明石英玻璃
-
-
-
-
-
-
-
-

失透�

失透(又叫析晶性)是石英玻璃的一�(gè)固有缺陷,從熱力�(xué)觀�(diǎn)�,石英玻�
的內(nèi)能高于結(jié)晶態(tài)方石�,屬熱力�(xué)上不�(wěn)定的亞穩(wěn)�(tài),當(dāng)溫度高于1000℃時(shí),SiO2 分子振動(dòng)加速,�(jīng)一段較�(zhǎng)�(shí)間的重新排列、定向便形成�(jié)晶。失透性是以晶核成�(zhǎng)速度來表示的,不透明石英玻璃�1520�、透明石英玻璃�1620℃析晶速度分別�(dá)到��
析晶主要出現(xiàn)在表�,其次是�(nèi)部缺陷處,原因是這些地方容易沾污,引起雜�(zhì)離子的局部集�,特別是堿離子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)�(jìn)入網(wǎng)�(luò)后引起粘度降�,促使失透加��
由于石英玻璃的熱膨脹系數(shù)和比重同析晶�(chǎn)物�-方石英相�,所以在高溫下連續(xù)使用�(shí),盡管析晶區(qū)不斷�(kuò)�,但體積變化并不明顯,仍可滿意地繼續(xù)使用,此�(shí)尚可減輕玻璃的塑性變形,使耐火度提高。當(dāng)析晶�(chǎn)物冷卻到800℃時(shí),則出現(xiàn)�(xì)小的龜裂�(wǎng)�(luò)。繼�(xù)冷卻�200-275℃時(shí),則出現(xiàn)方石英從高溫型到低溫型(即�-方石英→a-方石英)的結(jié)�(gòu)變化,并伴隨著發(fā)生體積聚變,如果析晶層很�,則石英玻璃亦隨之破�。由于析晶常常出�(xiàn)在有雜質(zhì)的地�,所以高溫使用前的表面狀�(tài)及周圍耐火材料、氣氛十分重�。有�(guān)使用石英玻璃�(shí)注意事項(xiàng)后面還要介紹�

化學(xué)性能

石英玻璃屬酸性材�,除氫氟酸和熱磷酸外,對(duì)其它任何酸均表現(xiàn)為惰�,是的耐酸材料。在常溫下堿和鹽�(duì)石英玻璃的腐蝕程度也是極微的,因此不排除在這些試劑中使用石英玻璃�
透明石英玻璃比不透明石英玻璃具有更好的化�(xué)�(wěn)定�,這是�?yàn)楹笳哂捎跉馀莸拇嬖诒┞对诟g液中的表面積增加所��
石英玻璃不吸濕,不風(fēng)�。石英玻璃對(duì)所有堿和堿土化合物都非常敏�,這些化合物極輕微的痕量也�(huì)促使石英玻璃在高溫下�(chǎn)生析��
�2 各種溶液侵蝕石英玻璃的重量損�
溶液名稱 濃度(比重) 溫度/� 浸蝕�(shí)� 小時(shí)
重量損� g/m2
透明石英玻璃
重量損� g/m2
不透明石英玻璃
鹽酸 1.19 60 24 0.034 0.16
硝酸 1.40 115 24 0.11 0.15
硫酸 1.84 205 24 0.06 0.13
氫氟� 38% 室溫 22 2 259.39 379.80
NaOH 1% 101 2 0.80 5.15
KOH 1% 98 2 0.68 4.63
氨水 25% 65 2 0.09 0.33
NaCl 10% 102 2 0.14 0.34
Na2CO3 10% 102 2 1.20 4.99

透氣�

石英玻璃的結(jié)�(gòu)十分松弛,甚至在高溫下還允許某些氣體的離子通過�(wǎng)�(luò)�(jìn)行擴(kuò)�,其中以鈉離子的�(kuò)散為最�。石英玻璃的這一性能�(duì)于使用者尤為重�,例如,半導(dǎo)體工�(yè)用石英玻璃作為高溫容器或�(kuò)散管�(shí),由于半�(dǎo)體材料要求很高的純度,所以要求與石英玻璃接觸的作為爐襯的耐火材料必須�(yù)先經(jīng)過高溫和清潔處理,除掉鉀、鈉等堿性雜�(zhì),然后才能放入石英玻璃內(nèi)使用。各種離子在石英玻璃中的�(kuò)散系�(shù)見表3
�3 各種離子在石英玻璃中的擴(kuò)散系�(shù)
透明石英玻璃 合成石英玻璃
Na+ 2×10-4 5×10-5
Ca2+ 2×10-8
Al3+ <10-12 <10-12
Ag+ 10-5 10-7
注:
1.�1100℃下的擴(kuò)散系�(shù)
2.單位:厘�2/�
在常溫下,可以認(rèn)為石英玻璃是不透氣�,在高溫(例�700℃)�,某些氣體的透氣常數(shù)也很小。因此可以用在高溫高真空裝備�。石英玻璃的透氣常數(shù)及用石英玻璃作容器連續(xù)抽真空所的真空度見表4、表5.
�4 石英玻璃容器連續(xù)抽真空所獲得的真空度(實(shí)�(yàn)條件�
種類 真空度(毫米汞柱)及溫度(℃�
20 900
透明石英玻璃 3.7×10-6 7.0×10-6
不透明石英玻璃 1×10-5 7.4×10-6
�5 石英玻璃的透氣常數(shù)K
氣體 透氣常數(shù)K
200� 400� 600� 700� 800� 900� 1000�
� 1.39 6.15 16.4 21.9 28.5 36.2 45.4
� 0.022 0.37 1.43 2.52 4.25 6.40 10.00
氘(重氫� 17
� 2.8 4.2
� <10-15
� <10-15
� <10-15
單位:�10-10厘米3.毫米/�.厘米2乇(在標(biāo)�(zhǔn)壓力下)

電學(xué)性能

�6 石英玻璃的電性能
性能名稱 電性能指標(biāo)及種�
透明石英玻璃 不透明石英玻璃
耐擊穿電壓(仟伏/毫米� 室溫 >30 >16
500� 11 7.6
介電常數(shù)�106赫) ε=3.7
ε=3.5
介電損耗tgδ(50�/�) 0.0003 0.001
電阻(歐�.厘米� 20� 1×1019 1×1015
500� 3×108 1×107
1000� 1×106 3×104
石英玻璃具有很高的介電強(qiáng)度和極低的導(dǎo)電率,即是在高溫、高壓和高頻�,仍能保持很高的介電�(qiáng)度和電阻,在所�(yīng)用的頻帶�(nèi)幾乎沒有介電損�,因此石英玻璃是�(yōu)良的高溫介電絕緣材料�

光學(xué)性能

石英玻璃的光�(xué)性能有其�(dú)到之�,它既可以透過�(yuǎn)紫外光譜,是所有透紫外材料者,又可透過可見光和近紅外光�。用戶可以根�(jù)需要,�185-3500mμ波段范圍�(nèi)任意選擇所需品種。由于石英玻璃耐高溫,熱膨脹系�(shù)極小,化�(xué)熱穩(wěn)定性好,氣泡、條�、均勻�、雙折射又可與一般光�(xué)玻璃媲美,所以它是在各種惡劣�(chǎng)合下工作具有高穩(wěn)定度光學(xué)系統(tǒng)的必不可少的光學(xué)材料�
石英玻璃的結(jié)�(gòu),雜�(zhì)含量,OH基因及NO、CO等含量是影響光譜透過率的主要因素,氧原子�(jié)合不良在0.24μ處則有吸收峰,含有OH基團(tuán)的石英玻璃,�2.7μ處由于分子振�(dòng)將產(chǎn)生明顯的吸收�,紫外透過率低主要是由于金屬雜�(zhì)多造成原子吸收光譜所致�
石英玻璃的光譜特性曲�
電熔石英玻璃是很好的透紅外材�,但由于雜質(zhì)的存在,紫外透過率低。氫氧焰熔制水晶所獲得的石英玻璃,由于氧結(jié)�(gòu)缺陷,在0.24μ處有吸收�,同�(shí)含有OH基團(tuán),所以紅外透過極低。用合成原料氣煉的高純光�(xué)石英玻璃是的透紫外材�,但�2.7μ處有�(yán)重的OH吸收峰。只有用合成原料通過電熔或無氫火焰熔融而成的光�(xué)石英玻璃,才能很好地透過從遠(yuǎn)紫外到近紅外的連續(xù)光譜�
石英玻璃的折射率及光�(xué)常數(shù)見表7、表8.
�7 光學(xué)石英玻璃的折射率(之一�
波長(zhǎng)(毫微米� 水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃
185.41 1.57464 -
193.53 1.56071 -
202.54 1.54729 1.54717
206.20 1.54269 1.54266
213.85 - 1.53434
214.45 1.53385 -
226.50 1.52318 1.52299
232.94 1.51834 -
237.83 - 1.51473
248.20 - 1.50841
250.20 1.50762 -
257.62 1.50397 1.50351
265.36 - 1.49994
274.87 1.49634 -
280.35 - 1.49403
289.36 - 1.49098
298.06 1.48859 1.48837
307.59 - 1.48575
313.17 - 1.48433
328.36 1.48183 -
334.15 - 1.47976
340.36 1.47877 1.47860
346.69 1.47766 1.47748
361.17 1.47513 1.47503
365.48 - 1.47448
398.84 1.47028 -
404.65 - 1.46961
435.83 1.46679 1.46669
486.13 1.46324 1.46314
546.07 1.46021 1.46007
587.56 1.45857 1.45847
656.27 1.45646 1.45637
注:�(cè)量誤差:±3×10-5
�7 光學(xué)石英玻璃的折射率(之二)
波長(zhǎng)λ(微米) 折射� 波長(zhǎng)λ(微米) 折射�
0.67 1.456066 1.30 1.446980
0.68 1.455818 1.40 1.445845
0.69 1.455579 1.50 1.444687
0.70 1.455347 1.60 1.443492
0.80 1.453371 1.70 1.442250
0.90 1.451808 1.80 1.440954
1.00 1.450473 1.90 1.439957
1.10 1.440261 2.00 1.438174
1.20 1.448110 2.10 1.436680
2.20 1.435111 2.90 1.421684
2.30 1.433462 3.00 1.41937
2.40 1.431730 3.10 1.41694
2.50 1.429911 3.20 1.41440
2.60 1.428001 3.30 1.41173
2.70 1.425995 3.40 1.40893
2.80 1.423891 3.50 1.40601
�8 石英玻璃的光�(xué)常數(shù)
�(xiàng)� 指標(biāo)及品�
水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃
Nd(He587.56mμ) 1.45857 1.4587
Nf(H486.13mμ) 1.46324 1.46314
Nc(H656.27mμ) 1.45646 1.45637
色散系數(shù) V=(Nd-1)/(Nf-Nc) 67.6 67.7
中部色散: Nf-Nc 0.00678 0.00677

熱學(xué)性能

基本資料
石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小,�5.5×10-7/�,只有普通玻璃的1/12�1/20.部標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定將試樣灼燒�1200℃后急速投到冷水中,反�(fù)三次以上不允許炸裂。石英玻璃加入適量鈦元素后還可做成零膨脹系數(shù)的材�,在激光技�(shù)、天文和技�(shù)中已得到�(yīng)��
詳細(xì)信息
透明石英玻璃的膨脹系�(shù)是溫度的函數(shù)�
α0,t=1/L0 ×(Lt-L0)/t
式中:L0=溫度0℃時(shí)的長(zhǎng)� Lt=溫度t℃時(shí)的長(zhǎng)� t=攝氏溫度
石英玻璃的粘度,�(dǎo)熱率、比熱及使用溫度等見�9,10,11,12,13.
�9 石英玻璃的粘度(�(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、軟化點(diǎn))與溫度的關(guān)�
粘度(lgη,�) 水晶石英玻璃 合成石英玻璃
�(yīng)變點(diǎn) 14.5 1075℃�25 1025℃�25
退火點(diǎn) 13.0 1140℃�25 1120℃�25
軟化�(diǎn) 7.6 1730℃�40 1600℃�40
加工范圍 5�8 1700�2100� 1600�2000�
�10 石英玻璃的導(dǎo)熱系�(shù)
溫度(�) �(dǎo)熱系�(shù)�/厘米.�.�
透明石英玻璃 不透明石英玻璃
20 0.00331 0.00297
100 0.00367 0.00345
200 0.00394 0.00386
300 - -
400 0.00447 0.00453
500 - -
600 0.00484 0.00503
700 - -
800 0.00514 0.00534
1000 0.00547 0.00550
1200 0.00581 0.00569
�11 石英玻璃的比�
溫度(�) 比熱(卡/�.℃)
透明石英玻璃 不透明石英玻璃
-250 0.007 -
-100 0.112 -
0 0.168 -
20 0.213 0.205
100 - -
200 0.213 0.205
300 0.220 0.218
400 0.230 0.228
500 0.224 0.237
600 0.240 0.242
700 0.250 0.247
800 0.260 -
1000 0.273 -
1200 - -
�12 石英玻璃的使用溫�
使用狀� 連續(xù)工作溫度 短期工作溫度
水晶熔制石英玻璃 1100� 1300�
合成石英玻璃 950� 1200�
不透明石英玻璃 800� 1000�
�13 石英玻璃與其它材料熱膨脹值的比較�1米長(zhǎng)試樣的膨脹值)
材料 0�500℃(mm� 0�1000℃(mm� 熱膨脹值的比較�0�500�,倍)
石英玻璃 0.27 0.48 1
硬質(zhì)玻璃 1.8 - 6.7
平板玻璃 5.0 - 18.3
高鋁� 4.0 7.9 14.8
碳化硅材� 2.3 4.5 8.5
� 9.0 - 31.5
炭素� 7.0 14.9 25.9

�(jī)械性能

石英玻璃的機(jī)械性能比硬�(zhì)玻璃和陶瓷都好,唯脆性較�。石英玻璃的理論�(jì)算強(qiáng)度很�,約�24×103MPa,但�(shí)際測(cè)得的�(qiáng)度要比這�(gè)�(shù)值低�(shù)十�。影響強(qiáng)度的主要因素首先是玻璃的表面缺陷,特別是表面微裂紋的大小及深度影響最為明�,細(xì)磨的石英玻璃試樣比粗磨的試樣,其抗折�(qiáng)度約增加0.6�;其次是�(nèi)在缺陷,例如,氣泡、雜�(zhì)、熔化不均以及殘余應(yīng)力等�
石英玻璃的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增�,接近退火溫度時(shí)�(dá)到��
石英玻璃的剪切模�、楊氏模�、阻�、泊松比、破壞模量一般均隨著溫度的升高而增加,硬度則隨著溫度的升高而降��
詳細(xì)信息
�14 石英玻璃管的破壞壓力
透明石英玻璃� 不透明石英玻璃�
管內(nèi)徑mm 壁厚mm 破壞壓力 千克/厘米2 管內(nèi)徑mm 壁厚mm 破壞壓力 千克/厘米2
4 0.5 83 15 2.5 15
5 1.0 150 57 9.0 10
7 2.0 220 80 11.0 13
8 1.0 100 200 13.0 7
9 2.0 190 370 14.0 3
10 1.0 70
�15 石英玻璃的物理機(jī)械性能
性能 單位 �(jī)械性能
名稱 透明石英玻璃 不透明石英玻璃
密度 �/厘米 3 2.21 2.06-2.184
硬度 莫氏 5-7 5-6
抗壓�(qiáng)� Mpa 800-1000 413.4-813.0
抗折�(qiáng)� Mpa 60-70 40-60
抗拉�(qiáng)� Mpa 49 35
抗沖擊強(qiáng)度公�.厘米/厘米2 1.08 0.85
彈性模�
(楊氏模量)
20� Gpa 77.8 72.5
50� Gpa 82.0 76.0
900� Gpa 85.0 78.3
泊桑�:20� 0.17
剛性率:
20� Gpa 34.1 31.0
500� Gpa 35.8 34.3
900� Gpa 36.9 35.3
縱波聲� �/� 5.72×103
超聲速度:
� �/� 5.95×103
� �/� 3.76×103
超聲阻尼:
� �/厘米2.� 10.09
� �/厘米2.� 8.27

脫羥�(shí)�

石英玻璃脫羥�(shí)間取決于石英玻璃的制備工藝及�(guī)格尺�、所采用的脫羥氣氛及溫度�
在正常熔制情況即氧化或中性氣氛下如以SiCl4為原�
氫氧焰為熱源高溫水解氣相沉積合成的石英玻璃和以水晶為原料、氫氧焰為熱源煉熔制的石英玻璃中大部分羥基呈�(wěn)定狀�(tài),制品的�(guī)格尺寸大的話,即使脫羥基�(shí)間再�(zhǎng)也很難將其中的羥基全部脫出。通常0.5~1.0mm厚合成和氣煉石英玻璃片在真空或干燥的N2�1050℃的脫羥條件下,�(jīng)�140h以上方可脫出50%左右的羥�,時(shí)間再�(zhǎng)幾乎不再脫出�
而在富氫的還原性氣氛下熔制的石英玻璃如以H2為保�(hù)性氣體的連熔爐熔制的石英玻璃,由于氧缺陷的存�,石英玻璃中的羥基亞�(wěn)狀�(tài),很容易�(kuò)散放出H2,如1~1.5mm厚的煉熔石英玻璃管在真空或流�(dòng)的干燥N2�1050℃的脫羥條件�,經(jīng)�2h即可脫出90%以上的羥基�
同樣,若在富氫的還原性氣氛下合成或氣煉的石英玻璃,相同脫羥條件,也可大幅度增加脫羥量�

檢驗(yàn)方法

中文名稱:石英玻璃制品內(nèi)�(yīng)力檢�(yàn)方法
批準(zhǔn)單位:國(guó)家建筑材料工�(yè)局
批準(zhǔn)日期�1996-12-31
�(shí)施日期:1997-06-01�(shí)�
�(biāo)�(zhǔn)�(hào):JC/T 655-2012

使用須知

1.石英玻璃制品是貴重的材料,使用時(shí)必須輕拿輕放,十分小��
2.各種石英玻璃都有一�(gè)使用溫度,使用時(shí)不應(yīng)超過此溫�,否則會(huì)析晶或軟化變形;
3.需高溫使用的石英玻�,使用前必須擦拭干凈??梢�?0%的氫氟酸或洗液浸泡,然后用高純水清洗或酒精處�。操作時(shí)�(yīng)戴細(xì)線手�,不允許用手直接觸及石英玻璃�
4.高溫下允許連續(xù)使用石英玻璃制品,這對(duì)延長(zhǎng)石英玻璃的壽命和提高耐溫性能是有好處�。反之,高溫下間歇使用石英玻璃制�,其使用次數(shù)是有限的�
5.石英玻璃材質(zhì)雖具有極高的熱穩(wěn)定�,可以經(jīng)受劇烈的溫差驟變。但�(shí)際使用時(shí),由于殘余應(yīng)變和�(chǎn)品形狀不同,熱�(wěn)定性有一定的差別,使用時(shí)�(yīng)加以注意�
6.石英玻璃系酸性材�,高溫使用時(shí)�(yán)格避免同堿性物�(zhì)(如水玻�、石�、鉀鈉的化合物等)接�,否則將大大降低其抗�(jié)晶性能�

圖書信息

書 名:《石英玻璃�
市場(chǎng)�(jià):¥29�
作 者:王玉� 劉連城
出版社:化學(xué)工業(yè)出版�
上市日期�2007�1�
開 本:16�
頁 �(shù)�184�
ISBN編號(hào)�978-7-5025-9751-1
�(nèi)容簡(jiǎn)�
由于具有一系列�(yōu)越性能,石英玻璃被廣泛用于光源、電子、光通訊、儀�、激�、航天、核技�(shù)和國(guó)防等�(lǐng)�。本書重�(diǎn)介紹石英玻璃的品�、原材料、制備與加工處理工藝、性能及應(yīng)用。詳�(xì)介紹了不同的天然、合成原料的加工工藝;電熔、氣�、合成、等離子、摻雜石英玻璃的不同熔制工藝;石英制品的熱加工、冷加工及熱處理方法;電弧法生產(chǎn)石英坩堝技�(shù);石英玻璃纖維及石英玻璃棉生�(chǎn)技�(shù);石英玻璃各種性能與測(cè)試方法及其在不同�(lǐng)域中的應(yīng)用�
讀者對(duì)�
本書可供石英及相�(guān)行業(yè)生產(chǎn)、科研人員以及大專院校有�(guān)師生閱讀�
前 言
石英玻璃是應(yīng)用日益廣泛的高新技�(shù)材料,如半�(dǎo)體工�(yè)用石英玻璃坩�、新型電光源用石英玻璃玻殼、光通訊用石英光�(dǎo)纖維、宇航工�(yè)用耐輻照石英玻�、高溫環(huán)境下用耐高溫低膨脹石英玻璃��
石英玻璃已成為近代科�(xué)技�(shù)和現(xiàn)代工�(yè)不可或缺的重要材�。新材料�(lǐng)域的專家們把石英玻璃稱為“玻璃王�,無論從制造的高指�(biāo)或工藝的�(fù)雜�,還是從其應(yīng)用場(chǎng)合的技�(shù)難度和“挑剔”要求來�,石英玻璃堪稱玻璃材料的“皇冠�。石英玻璃技�(shù)是近半�(gè)世紀(jì)隨著電子工業(yè)、光通訊技�(shù)和宇航技�(shù)的�(jìn)步而發(fā)展起來的,已�(jīng)成為高新技�(shù)材料的一�(gè)新學(xué)科領(lǐng)��
中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院石英與特種玻璃研究所在石英玻璃科�(xué)、制造工藝、應(yīng)用技�(shù)等方向�(jìn)行了三十余年的研究開�(fā),為我國(guó)的工�(yè)�(xiàn)代化提供了該的技�(shù)和材料,石英玻璃的電熔工�、氣煉工�、化�(xué)氣相沉積工藝和等離子化學(xué)氣相沉積工藝都在這里誕生�
石英玻璃制造業(yè)界的人士和石英玻璃使用者一直希望能有一本專著作為技�(shù)工具,我們應(yīng)這�(gè)要求,集多年的積累編寫了此書,愿能夠?qū)I(yè)�(nèi)技�(shù)人員有所裨益。參加本書編寫的還有王友�、蘇�、向在奎、隋�、歐陽葆華、呂艷萍、蔡承悌、金小寧、常寶茹、鄧家貴。書中許多內(nèi)容涉及學(xué)科前�,由于作者水平所�,難免有不當(dāng)之處,盼望讀者的批評(píng)指正�
王玉�
2006�11�15日于北京管莊
目 �
�1章 概述
1.1 石英玻璃的品�
1.2 石英玻璃的性能
1.2.1 力學(xué)性能
1.2.2 熱學(xué)性能
1.2.3 光學(xué)性能
1.2.4 電學(xué)性能
1.2.5 化學(xué)性能
1.2.6 耐輻照性能
1.3 石英玻璃的應(yīng)�
�2章 石英玻璃用的原料
2.1 天然水晶和硅石礦�(chǎn)資源分布
2.1.1 天然水晶原料的礦�(chǎn)資源概況
2.1.2 硅石原料的礦�(chǎn)資源概況
2.2 天然水晶和硅石的特性及用�
2.2.1 天然水晶和硅石的特�
2.2.2 天然水晶和硅石的用�
2.3 天然水晶和硅石中的雜�(zhì)
2.3.1 石英晶體礦物生長(zhǎng)過程中賦存雜�(zhì)
2.3.2 工藝過程污染的雜�(zhì)
2.3.3 雜質(zhì)�(duì)石英玻璃�(zhì)量的影響
2.4 天然水晶原料和硅石原料的處理工藝
2.4.1 普通石英玻璃原料生�(chǎn)工藝
2.4.2 天然水晶原料生產(chǎn)工藝
2.4.3 電光源用石英玻璃原料生產(chǎn)工藝
2.4.4 半導(dǎo)體用石英玻璃原料生產(chǎn)工藝
2.5 合成石英玻璃用原�
2.6 硅石原料處理部分工藝過程介紹
2.6.1 選礦
2.6.2 水淬
2.6.3 浮選
2.6.4 酸洗
2.6.5 磁選
2.7 硅石原料部分提純工藝介紹
2.7.1 高溫真空處理
2.7.2 氯化處理
2.7.3 超導(dǎo)�
2.7.4 電選
2.7.5 超聲波處�
2.7.6 摻雜提純
2.7.7 精餾提純
2.7.8 吸附提純
2.7.9 生產(chǎn)�(huán)�
2.7.10 檢驗(yàn)�(shè)�
2.8 美國(guó)IOTA�
2.8.1 美國(guó)尤尼明公司的礦源
2.8.2 IOTA石英原料
2.8.3 IOTA石英原料中的雜質(zhì)
2.8.4 IOTA石英原料的品種和�(zhì)量要�
2.9 �(jié)束語
�3章 石英玻璃的溶制工�
3.1 電熔工藝
3.1.1 真空電熔工藝
3.1.2 二步法熔制工�
3.1.3 連續(xù)熔制工藝
3.2 氣煉工藝
3.2.1 粉料氣煉直接制管或透明坩堝
3.2.2 粉料氣煉制砣工藝和裝�
3.2.3 粉料氣煉熱頂成型厚壁管工藝和裝備
3.2.4 粉料氣煉制砣再熱頂成型厚壁管工藝和裝�
3.3 合成石英玻璃制造工�
3.3.1 引言
3.3.2 CVD工藝
3.3.3 VAD合成工藝
3.4 高頻等離子火焰熔制合成石英玻璃砣及粉料厚壁管
3.4.1 高頻等離子體生成原理和設(shè)�
3.4.2 立式熔制�(shí)心砣
3.4.3 臥式熔制厚壁�
3.5 摻雜石英玻璃
3.5.1 摻雜石英玻璃的摻雜方�
3.5.2 摻雜石英玻璃的熔�
3.5.3 摻雜石英玻璃的光譜特�
3.5.4 摻雜石英玻璃的應(yīng)�
�4章 石英玻璃深加�
4.1 石英玻璃熱加�
4.1.1 燈工二次成型
4.1.2 �(kuò)管技�(shù)
4.1.3 其他儀器吹制技�(shù)
4.1.4 火焰拋光技�(shù)
4.2 石英玻璃冷加�
4.2.1 石英玻璃的加工�
4.2.2 金剛石工�
4.2.3 加工�(jī)床與工藝
4.3 石英玻璃熱處�
4.3.1 均化處理
4.3.2 退火處�
4.3.3 脫羥處理
�5章 電弧法生�(chǎn)石英坩堝技�(shù)
5.1 生產(chǎn)原理
5.2 工藝參數(shù)的確�
5.2.1 起弧電壓和電�
5.2.2 電弧電流和電極直�
5.2.3 熔制�(shí)間的確定
5.2.4 真空制度的確�
5.2.5 成型棒尺寸的確定
5.3 工藝操作要領(lǐng)
5.3.1 熔制或起弧熔制前注意事項(xiàng)
5.3.2 起弧熔制過程中須做到
5.4 毛坯坩堝的切磨冷加工
5.5 清洗包裝技�(shù)
5.6 電弧用石墨電極的�(zhì)量控制標(biāo)�(zhǔn)
5.6.1 電弧電極
5.6.2 石墨模具
5.7 新技�(shù)的采�
5.7.1 坩堝表面的碳酸鋇涂層
5.7.2 噴涂技�(shù)
5.7.3 其他新技�(shù)
�6章 石英玻璃纖維及石英玻璃棉
6.1 石英玻璃纖維的發(fā)展歷�
6.2 石英玻璃纖維的分�
6.2.1 連續(xù)石英玻璃纖維
6.2.2 石英玻璃�
6.3 石英玻璃纖維的制�
6.3.1 連續(xù)石英玻璃纖維
6.3.2 石英玻璃�
6.4 影響石英玻璃纖維�(chǎn)品質(zhì)量的因素
6.4.1 原料
6.4.2 石英玻璃�
6.4.3 熔制拉絲
6.4.4 浸潤(rùn)�
6.5 石英玻璃纖維的性能
6.6 石英玻璃纖維的應(yīng)�
6.6.1 耐燒蝕材料的增強(qiáng)材料
6.6.2 透波材料的增�(qiáng)材料
6.6.3 高溫隔熱材料
6.6.4 覆箔板的增強(qiáng)材料
�7章 石英玻璃性能及測(cè)�
7.1 �(jī)械性能
7.1.1 石英玻璃的密�
7.1.2 石英玻璃的抗壓強(qiáng)�
7.1.3 石英玻璃的抗拉強(qiáng)�
7.1.4 石英玻璃的抗彎強(qiáng)�
7.1.5 石英玻璃的彈性模�
7.1.6 石英玻璃的硬�
7.1.7 石英玻璃的泊松比
7.1.8 石英玻璃的剛性模�
7.2 熱學(xué)性能
7.2.1 熱膨脹系�(shù)
7.2.2 熱穩(wěn)定�
7.2.3 石英玻璃的比熱容
7.2.4 石英玻璃熱導(dǎo)�
7.2.5 石英玻璃的黏�
7.2.6 石英玻璃軟化�(diǎn)
7.2.7 石英玻璃的應(yīng)變點(diǎn)
7.2.8 石英玻璃的玻璃化溫度
7.2.9 石英玻璃的析�
7.3 電學(xué)性能
7.3.1 電阻�
7.3.2 介電常數(shù)
7.3.3 介電損耗系�(shù)
7.3.4 絕緣�(qiáng)�
7.4 化學(xué)性能
7.4.1 溶液
7.4.2 固體物質(zhì)
7.4.3 氣體和蒸�
7.5 光學(xué)性能
7.5.1 光譜曲線
7.5.2 石英玻璃折射�
7.5.3 光學(xué)均勻�
7.5.4 �(yīng)力雙折射
7.5.5 耐輻照�
7.6 �(zhuǎn)變現(xiàn)�
7.7 氣體和離子的�(kuò)�
�8章 石英玻璃在電光源行業(yè)中的�(yīng)�
8.1 電光源介�
8.1.1 �(jiǎn)�
8.1.2 電光源的分類
8.1.3 電光源的性能指標(biāo)
8.2 石英玻璃在電光源方面的應(yīng)�
8.2.1 石英玻璃電光源主要產(chǎn)�
8.2.2 幾�(gè)主要代表性產(chǎn)�
8.2.3 典型電光源的�(yīng)用場(chǎng)�
�9章 石英玻璃在光纖行�(yè)生產(chǎn)中的�(yīng)�
9.1 前言
9.2 光纖�(yù)制棒和光纖的生產(chǎn)
9.2.1 光纖生產(chǎn)變遷
9.2.2 制棒技�(shù)�(jiǎn)�
9.3 石英玻璃在光纖制造中的主要應(yīng)�
9.3.1 高純石英玻璃基管
9.3.2 高純石英玻璃套管
9.3.3 石英玻璃輔材
�10章 石英玻璃在電子信�、半�(dǎo)體行�(yè)的應(yīng)�
10.1 引言
10.2 石英玻璃的應(yīng)�
10.2.1 石英玻璃在半�(dǎo)體行�(yè)的應(yīng)�
10.2.2 石英玻璃在電子信息產(chǎn)�(yè)的應(yīng)�
10.2.3 石英玻璃在光�(xué)及其他行�(yè)的應(yīng)�
�11章 石英玻璃在航空航天行�(yè)中的�(yīng)�
11.1 制作太空天文望遠(yuǎn)�
11.2 太空用激光反射鏡
11.3 �(wèi)星及飛船上應(yīng)�
11.4 太空攝像�(jī)
�12章 石英玻璃在其他行�(yè)中的�(yīng)�
12.1 在雷�(dá)上的�(yīng)�
12.2 在化工行�(yè)中的�(yīng)�
參考文�(xiàn)

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