文档介绍：石英玻璃有透明和不透明石英玻璃两种,透明和不秀明石英玻璃是工业和科研使用的最有经济价值的材料。其制造(采用熔炼方法)所用的原料为水晶或高纯、超高纯石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。这两种原料都存在于自然界,它的成份为最纯的SiO2所组成。
石英玻璃和水晶具有相同的化学成份,但在结构上大不相同。一个是玻璃态,另一个是晶态。水晶经不起高温热冲击,它遇高温就会破裂并转化成其它晶体变态,而石英玻璃经得起极高温的冲击。制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高温下进行,因为结晶SiO2在1713℃以上才能熔化。
石英玻璃在国外已有160多年历史,1839年法国人首先用氢氧燃烧火焰熔化石英制造石英玻璃,1902年英国人用石墨棒通电获得高温(称为单棒电熔炉)制造石英玻璃,二十世纪40年代发明了电熔连熔炉,50年代随着半导体技术和新型电光源的发展(急需大量石英玻璃),石英玻璃才迅速发展起来。因为石英玻璃的生产技术难度大,直到目前能够大量生产石英玻璃的国家仅有美国、德国、法国、日本、英国、中国等少数国家。我国石英玻璃研究始于1957年,在中华人民共和国成立之前是空白。1956年国家制定12年科技发展规划,要求发展国防急需的57项重点研究任务,解决二弹一星用的新型高性能材料,为研究原子弹、导弹、人造卫星做好物质准备。石英玻璃是第26项和第40项任务书中指定要研究的内容,任务是下达给当时的国家建筑材料综合研究所。我国石英玻璃的发展大体可分为5个阶段:1957—1961年为开创阶段,以研究工艺制造方法为主;1962—1966年为形成产业阶段,在此期间完成很多军工任务,民品产量和质量也有很大提高,已初步形成产业;1978—1988年为改革创新时期,高新技术用石英玻璃,如:大规模集成电路用高纯耐高温石英玻璃管、高纯涂层坩埚、电弧法坩埚、光通信用石英玻璃、激光用石英玻璃等都是这一时期研究并大量生产的;1989—2000年为引进国外先进技术、技术创新、增加品种和产量等大发展时期,最为突出的是东海县发展成为电光源用石英玻璃生产基地,年产石英玻璃达6000吨(其中优质品2000余吨),质量极大的提高,成本几倍的下降,技术装备显著的改进。
40余年来,石英玻璃的发展速度比较快,以生产透明石英玻璃管为例:1975年产量172吨,31个工厂需要用60多台电阻炉生产,管子质量很差(相当于现在的废品管),现在2台连熔炉就可以年生产近200吨,到2000年,透明石英玻璃管的年产量达7000吨(其中优质产品达3500吨),25年增长了近40倍。
石英玻璃被人们称为“玻璃王”,因为它具有一系列特殊的物理、化学性能。它具有优良的耐高温性能,其熔点与白金(铂)的熔点相近。热膨胀率极小,在0—
1000℃之间的平均华丽热膨胀系数α=×10-7,相当于陶瓷的1/6,相当于普通玻璃的1/20,石英玻璃中掺入一定量的钛,可以制成膨胀系数接近零的超低膨胀石英玻璃。石英玻璃具有极佳的光谱特性,不仅可以透过可见光,而且可以透过红外线、紫外线。石英玻璃是良好的耐酸材料,相当耐酸陶瓷的30倍,相当于不锈钢(镍铬合金)的150倍。石英玻璃是极好的电绝缘材料,它的电阻值相当普通玻璃的1万倍。石英玻璃属脆性材料,耐压强度很好,但抗张强度要小一些,石英玻璃不耐氢氟酸,高温条件下(1000℃以上)会转变成方石英,这是它的二个缺点。石英玻璃可以制成高纯材料,合成石英玻璃金属离子总量仅为1ppm。石英玻璃的可贵之处在于它的综合性能好。例如:它耐高温而且膨胀系数小,把它烧红了投入水中不炸裂;它耐高温而且透明,是透明的耐火材料;它耐高温、透光性好、密闭性好,是新型电光源的最佳材料;它耐高温、高纯是制造集成电路的最佳材料??????等等。下面比较详细的介绍它的性能参数:
石英玻璃的化学成份是SiO2单一组份,通常也称为纯度。
1. 照明石英玻璃美国GE公司产品Al<14ppm,Ca+Mg总量<,Fe<,K+Na+Li总量<2ppm,Ti<1ppm,Zr<,羟基含量分为二种,<1ppm和<5ppm。中国照明用石英玻璃按行业标准:Al、Ca、Mg、Ti、Fe五种元素,优等品<50ppm,一等品<70ppm,合格品<1000ppm,羟基含量优等品<3ppm,一等品<5ppm,合格品<10ppm。根据最新信息,脱羟与原料纯度有关,Fe含量要求<,羟基才有可能脱到<1ppm,另外与碱金属含量也有关,碱金属含量高容易脱羟,但降低了抗析晶性,影响灯的使用寿命。
2. 半导体工业用石英玻璃美国GE公司普通产品其纯度与照明产品相同,羟基<10ppm,可以比照明用石