石英是制造玻璃的重要材料（石英玻璃材料及制品的制备与应用）
石英是制造玻璃的重要材料（石英玻璃材料及制品的制备与应用）五、石英玻璃的应用四、石英玻璃制品加工工艺一、石英玻璃的概述二、石英玻璃用原料三、石英玻璃材料制备工艺
王玉芬
演讲大纲：
首先简要介绍了石英玻璃材料的主要性能及其在国民经济中的作用与地位；在此基础上介绍了石英玻璃材料制备所需原料，以及现有石英玻璃材料的多种制备工艺和石英玻璃制品的冷加工与热加工制备工艺。
目录：
一、石英玻璃的概述
二、石英玻璃用原料
三、石英玻璃材料制备工艺
四、石英玻璃制品加工工艺
五、石英玻璃的应用
六、发展方向
一、石英玻璃的概述
王院长介绍到，石英玻璃是SiO₂单一组分特种工业技术玻璃，具有优越的物化性能。石英玻璃中的二氧化硅含量高达99.9999%，正是因为这种高纯度的特性，造就了石英玻璃具有优良的光谱特性和优异的热学性能和机械强度，同时因为其高纯，耐宇宙线、高能粒子的一些辐照，化学稳定性非常好，耐水耐盐和大部分的酸都不发生反应。
石英玻璃特性：
石英玻璃力学性能
· 脆性材料
· 抗拉强度低、抗压强度高
石英玻璃热学性能——线膨胀系数
· 0~1000C之间平均热膨胀系数α =5.7×10-7，相
· 当于普通玻璃的1/20
· 掺杂石英玻璃可达零膨胀
热稳定性（抗热振性)
· 透明石英玻璃加热到1000℃后投入20℃水中不会炸裂热导率
· 石英玻璃是热的不良导体
粘度
· 1013dPas时（相当于温度约1200℃)，石英玻璃开始发生变形。一般要求石英玻璃制品应在1100℃以下工作
· 当加热到1400℃到1500℃时，粘度达到1010到109dPas，石英玻璃变形加快
· 升温到1700℃，粘度为106 dPa·s 可以进行吹制、弯曲等热加工
析晶
高纯度透明石英玻璃
· 析晶温度1250℃ 内部不宜形成晶核 由表面污染点开始析晶·碱金属和碱土金属离子存在降低析晶温度200~300℃
· 已产生析晶的石英玻璃制品冷却到275℃以下会在析晶层产生裂纹并扩散，导致制品破碎。但若保持在300C以上使用，析晶层仍透明且不会产生破坏
石英玻璃光谱性能
二、石英玻璃用原料
水晶：化学成分SiO2，是透明的石英晶体
硅石: SiO2为主化学组分 石英为主矿物组分的矿物统称按其形成温度 所含杂质、晶形、气液包裹体含量分:岩浆型、变质型、水热生长型、沉积型。
天然水晶和硅石中的杂质
· 石英晶体矿物生长过程中赋存杂质气-液包裹体
固态包裹体
元素杂质
· 工艺过程污染的杂质
天然石英原料的提纯
原料主要适用于石英玻璃管、棒、棉、片、块、锭、器皿、功能石英玻璃、红外和紫外石英玻璃，以及石英绀蜗和石英陶瓷的生产。
三、石英玻璃材料制备工艺
石英玻璃的熔制工艺
电熔工艺
气炼工艺
合成石英玻璃制造工艺
高频等离子火焰熔制合成石英玻璃工艺
电熔工艺
通过电阻、电弧、中频感应、高频等离子等电加热方式熔制的统称为电熔工艺
(一）真空电阻炉工艺
天然水晶在真空、惰性气氛或H气氛的石墨绀坛中 电热法熔制 气泡和杂质含量等缺陷较高。
(二）二步法熔制工艺
将石英玻璃锭(厚壁管)二次热加工成所需的棒、管、大板等特点:工艺简单、生产灵活、产品种类多、产品质量容易控制、一次性投入少、产品耗能大、成本高。
(三）连续熔制工艺
天然水晶在钨（钼）绀卞中，在氢气气氛保护下，钨发热体电热熔制，制成石英玻璃管、棒和板材，用于电光源和电子工业等。
(四）真空电弧离心工艺
以电弧为热源 离心成型为基础，熔化预先成型过的高纯石英粉料 通过真空吸引制造高纯度内层透明，外层乳白的石英绀蜗。用于太阳能光伏产业和半导体产业单晶硅的拉制。
(五）气炼石英砂工艺
使用氢气和氧气作为加热石英砂原料的能源，特殊设计的燃烧器(灯)，在专业设备上熔制石英玻璃。
(六）CVD合成石英玻璃工艺
原料：四氯化硅(SiCIA)等含硅化合物
生产原理：
H O2→HO
H O SiCL4→SiO2 HCI
(七）等离子熔制工艺
>SiCl4在等离子焰中高温反应熔制成超高纯合成石英玻璃
>反应机理:
SiCl(g) Oz(g)→SiO.(s) CIz(g)
>特性:
·金属含量<2ppm.羟基含量<5ppm
全光谱透过(190-3200nm )·光学均匀优良
(八）其他制备工艺
· 高频等离子火焰熔制石英砂制备石英玻璃厚壁管.
· VAD(气相轴向沉积法)
· OVD(管外气相沉积)
· IVD（管内气相沉积)
未完待续
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