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石英玻璃種類、用途和工藝
[ 時間:2023-03-29 閱讀:2079次 ]
石英玻璃種類、用途和工藝

  石英玻璃,是由各種純凈的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。線膨脹系數極小,是普通玻璃的1/10~1/20,有很好的抗熱震性。它的耐熱性很高,經常使用溫度為1100℃~1200℃,短期使用溫度可達1400℃。石英玻璃主要用于實驗室設備和特殊高純產品的提煉設備。由于它具有高的光譜透射,不會因輻射線損傷(其他玻璃受輻射線照射后會發暗),因此也是用于宇宙飛船、風洞窗和分光光度計光學系統的理想玻璃。

  石英玻璃是一種二氧化硅單一組分的特種工業技術玻璃。這種玻璃硬度大可達莫氏七級,具有耐高溫、膨脹系數低、耐熱震性、化學穩定性和電絕緣性能良好,并能透過紫外線和紅外線。除氫氟酸、熱磷酸外,對一般酸有較好的耐酸性。按透明度分為透明和不透明兩大類。按純度分為高純、普通和摻雜三類。用水晶,硅石,硅化物為原料,經高溫熔化或化學氣相沉積而成。熔制方法有電熔法、氣煉法等。

  石英玻璃有透明和不透明石英玻璃兩種,透明和不秀明石英玻璃是工業和科研使用的經濟價值的材料。其制造(采用熔煉方法)所用的原料為水晶或高純、超高純石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。這兩種原料都存在于自然界,它的成份為純的SiO2所組成。

  石英玻璃和水晶具有相同的化學成份,但在結構上大不相同。一個是玻璃態,另一個是晶態。水晶經不起高溫熱沖擊,它遇高溫就會破裂并轉化成其它晶體變 態,而石英玻璃經得起極高溫的沖擊。制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高溫下進行,因為結晶SiO2在1713℃以上才能熔化。

  石英玻璃的性能

  石英玻璃被人們稱為“玻璃王”,因為它具有一系列特殊的物理、化學性能。

  石英玻璃的化學成份是SiO2單一組份,通常也稱為純度。

  照明石英玻璃

  半導體工業用石英玻璃

  石英玻璃熱學性能

  耐溫性

  熱穩定性

  石英玻璃在高溫時的揮發量

  比熱和導熱系數

  石英玻璃的結晶性能(也稱析晶性能或失透性能)

  石英玻璃的高溫變色性

  以上所述的石英玻璃性能是透明石英玻璃,其他品種石英玻璃(乳白石英玻璃、石英陶瓷、不透明石英玻璃、石英棉、石英纖維等等)都還有其各自的特殊性能。

  石英玻璃的主要品種和用途

  石英玻璃的品種和用途是密切相關的,用戶根據石英玻璃的特性,要求制造他需要的石英玻璃,便產生了石英玻璃的品種,新的品種又提高了石英玻璃的性能和質量,促進了石英玻璃行業的發展。各行各業幾乎都用石英玻璃,但是因為石英玻璃制品工藝復雜,原料價格貴,造成石英玻璃價格也貴,限定了石英玻璃的大量使用。這里簡要介紹石英玻璃的主要品種和用途。

  放電管類用石英玻璃

  透明石英玻璃由于具有從紫外區到紅外區優良的光透過性和耐熱性,所以廣泛使用于水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、紫外線燈、碘鎢燈、鹵素燈、氣體激光用燈、金屬鹵化物燈等電光源,它是中國石英玻璃的大用戶,外國是第二大用戶(大用戶是半導體技術),首要任務是提高質量,爭取多出口。

  半導體工業(電子工業)用石英玻璃

  紅外線加熱器類用石英玻璃

  用不透明石英玻璃(乳白石英玻璃)制造紅外線加熱器、取暖器、晶體加熱器等,年消耗乳白石英玻璃管近千噸。主要用于電鍍液加熱、酸加熱、家庭取暖、鋼化玻璃的加熱等,工業上(自行車、汽車等)油漆烘烤的烘道,食品、造紙、紡織工業的烘道等。

  各種耐酸容器類石英玻璃

  由于優越的耐酸性和耐熱性,在化學工業領域得到廣泛利用。如合成鹽酸裝置;高溫酸性氣體的燃燒,冷卻和引導裝置;酸性溶液的蒸發、冷卻、吸收和貯藏裝置、蒸餾水、鹽酸、硫酸、硝酸類的制造裝置;氯化反應容器;蒸餾塔充填物,蒸汽加熱攪拌裝置;耐酸閥門;過濾板等。

  電絕緣用石英玻璃

  石英玻璃因為有優良的電絕緣性和耐熱性,用于科垂爾靜電集成器、高頻和各種電計器絕緣材料,發電廠鍋爐液位管,高壓絕緣管類等。

  各種燒成用石英玻璃容器

  由于石英玻璃是沒有污染的純燒成物,所以可作為熒光體物質的燒成容器和各種杯、盤使用等。

  保護管類石英玻璃

  石英玻璃廣泛用于一般溫度計的保護管類;另外,也可作浸沒高溫計保護管和制鋼的溫度測定不可缺少的材料。

  冶金工業用石英玻璃

  石英玻璃由于耐熱性特別優良,可作平爐,高爐的氧、碳等分析用試樣采取管類;煉鋼連注連軋出鋼水口用石英玻璃;貴重金屬、黃金、白金冶煉用石英玻璃;有色金屬冶煉(鋁及合金、易熔金屬蒸發罐)等用石英玻璃。

  爐芯管類石英玻璃

  石英玻璃由于有優良的電性能、耐熱性和氣密性,可作為電爐、氣體爐、高頻爐等的爐芯管和外管,也可用于空氣,各種氣體和真空爐。各種理化儀器用石英玻璃

  由于石英玻璃有很多優良的特性,可用于膨脹儀、熱天平、電氣計測器、彈簧天平、地震儀等的零件,燒瓶、燒杯、蒸發皿、坩堝、舟、硫黃定量裝置、冷凝器等的分析用具,分光光度計用吸收容跑龍套等各種理化實驗用品。

  光學類石英玻璃

  因為石英玻璃有很高的紫外線透過性、耐熱性和低膨脹性等可用于紋影照像用窗玻璃,耐熱用透鏡和窗玻璃,反射望遠鏡用反射鏡、棱鏡,氣體激光器用窗玻璃,光學標準用等。另外因為石英玻璃不含SiO2以外的成分,所以可作為光學玻璃熔融用坩堝和管使用。

  光通訊及高新技術用石英玻璃

  世界80%的信息業務由光纖傳輸,光纖產業的發展更具戰略意義,發展光纖離不開石英玻璃,因為光纖就是石英玻璃纖維,生產石英玻璃纖維需要石英玻璃預制棒和石英玻璃包皮管,由于此類石英玻璃純度要求特別高,德國賀利氏公司生產專用產品Heralux―WG級石英玻璃管,每公斤達3500元人民幣。我國生產光纖大量使用外國進口管。另外還有生物工程、光通信技術、原子能技術、激光技術、航空技術、航天技術等高技術領域均需要用石英玻璃。石英玻璃用途廣泛,是很重要的新型材料。