供应石英玻璃

 
石英玻璃热学性能 1. 耐温性 石英玻璃既然是一种玻璃，其结构无序排列，所以它没有固定的熔点，因为石英玻璃高温粘度很大，即使达到软化点1713℃粘度仍有108泊，与20℃的沥青一样硬，在1850—1900℃时，粘度为104—105泊，石英玻璃直到汽化（2100℃）也不会变成很稀的液体。根据美国标准，应变点粘度为1014.5泊，退火点1013泊，软化点108泊。石英玻璃的形变点为1075℃，退火点1180℃，软化点1730℃，热加工温度范围：粘度105—8泊，1700—1850℃。石英玻璃的最高连续使用温度：1100℃，短时间可在1450℃下使用。 2. 热稳定性 石英玻璃的热膨胀系数极小，这就导致它有极高的热稳定性，能承受剧烈的温度变化而不炸裂（又叫急冷急热性好），石英玻璃薄片加热到1500℃，急速投入20℃水中也不炸裂。中国产品行业标准规定，将石英玻璃管加热到1100℃保温15分钟， 立即投入20±5℃水中急冷， 不得出现裂纹、缺口和大于3mm崩落。透明石英玻璃的平均热膨胀系数0—100℃为5.1×10-7，0—200℃为5.8×10-7，0—300℃为5.9×10-7，0—600℃为5.4×10-7，0—900℃为4.8×10-7。 3. 石英玻璃在高温时的挥发量 挥发量与表面积有关，1800℃时SiO2的蒸汽压0.1mmHg，2000℃为0.4mmHg，2500℃为10mmHg。 石英玻璃加热到2000℃左右SiO2会分解或升华，SiO2→SiO+1/2 O2,所以当用火焰1900—2000℃加工时，一个烟雾带会在受热很强区域外形成，烟雾SiO与空气中的O2再化合成SiO2凝聚在石英管表面，连熔炉的炉口也有此种烟雾。 4．比热和导热系数 石英玻璃的平均比热0—100℃为772焦耳/kg.k0，0—500℃为964焦耳/kg.k0，0—900℃为1052焦耳/kg.k0，石英玻璃的热导率20℃为1.38W/kg.m，200℃为1.55W/kg.m，400℃为1.84 W/kg.m，950℃为2.68 W/kg.m。 5. 石英玻璃的结晶性能（也称析晶性能或失透性能） 石英玻璃在高温下趋向变成二氧化硅的晶体（方石英），这个过程称为再结晶，也称为“失透”，再结晶从晶核开始，石英玻璃很纯，在玻璃内几乎没有晶核，所以再结晶通常在表面发生，表面污染（例如：清洗不好，用手指直接触摸表面等），加热环境下清洁含有杂质特别是碱金属离子（K、Na、Li）和碱土金属离子（Ca、Mg），这些离子会降低再结晶温度200—300℃，同时再结晶速度与温度高低有关，温度越高结晶速度越快。中国石英玻璃行业标准规定：半导体工业用石英玻璃在1400±5℃下保温6小时，结晶层平均厚度应< 100μm；电光源用石英玻璃：1200℃下保温0.5小时，单位厚度试样在500nm波长下的透过率不得低于85%。 6. 石英玻璃的高温变色性 电熔石英玻璃管将其加热到900—1000℃有些工厂产品会变成有色的石英玻璃管，称高温变色性（热变色性），主要是因为石英玻璃中金属杂质含量太高造成的，真空加压炉产品，也可能是炭（C）含量造成的。与石英玻璃中金属杂质存在的价态也有关系，人们一致认为：铁、钴、镍、锰影响较大，但石曲玻璃一般钴、镍、锰等含量很小，所以重点就放在降低铁含量上，美国GE公司石英玻璃的铁含量已降到0.3ppm以下，所以它们的产品都没有热变色性，中国石英玻璃热变色性行业标准规定，产品加热到1000℃下保温2小时，单位厚度的试样在290nm波长下热处理前、后的透过率变化平均值ΔT不得大于4%。 石英玻璃的化学性能 石英玻璃是优良的耐酸材料，同时也耐中性物质的侵蚀，同碱有反应，但反映速度较小，石英玻璃的化学稳定性强于任何工程材料，其特点的表现在高温下的化学稳定性是其他材料无法比拟的。但是石英玻璃不耐氢氟酸，氢氟酸能分解石英玻璃，反应式如下：SiO2+6HF→H2SiF6→2HF+SiF4↑，在40%的氢氟酸深液中，透明石英玻璃的表面侵蚀速度是11.6毫克/分米2?小时，这相当于5.9×10-5cm/小时，在100℃时，48%浓度的氢氟酸对透明石英玻璃的侵蚀速度为300—700毫克/小时，人们利用这一特性清洗石英玻璃表面，达到提高产品质量。也用这一特来提高原料纯度，清洗水晶表面，石英玻璃与热磷酸也起化学反映。300℃ 15小时侵蚀量58克/米2，500℃ 15小时侵蚀量79克/米2，700℃时高达230克/米2。没有氧化的金属同石英玻璃不起反应，可以在石英玻璃容器中熔化白金和黄金。碱和碱土化合物在高温下会加速石英玻璃方石英化，因此切记不要用手指触摸，因为汗中有Na离子，否则高温时将产生碱痕。某些元素和氧化物与石英玻璃高温下有反应：铝（Al）在700℃以上反应，炭（C）在1500℃以上反应，钙（Ca）在600℃以上反应，锂（Li）在250℃以上反应，汞（Hg）在700—800℃反应，磷（P）有反应，Al2O3在1200℃以上反应，BaO、CaO、CuO、Fe2O3、MgO在950℃以上反应，碱性氧化物在800℃以上加速析晶，H2O在500℃以上高压下（超过400巴）缓慢分解，BaSO4在700℃以上有反应；NaOH、KOH20℃时10%浓度浸泡100小时，侵蚀量为：NaOH 是0.095毫克/cm2，KOH是0.019毫克/cm2；NaOH在100℃时，浓度5%，浸10小时腐蚀量为1.5毫克/ cm21 化学钢化法
通过化学方法改变玻璃表面组分，增加表面层压应力，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化方法称为化学钢化法。由于它是通过离子交换使玻璃增强，所以又称为离子交换增强法。根据交换离子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点度的离子交换法(简称低温法)和高于转变点温度的离子交换法(简称高温法)。化学增强法的原理是：根据离子扩散的机理来改变玻璃的表面组成，在一定的温度下把玻璃浸入到高温熔盐中，玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交换，产生“挤塞”现象，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度“ 。
根据玻璃的网络结构学说，玻璃态的物质由无序的三维空间网络所构成，此网络是由含氧的离子多面体构成的，其中心被s Al 或P 离子所占据。这些离子同氧离子一起构成网络，网络中填充碱金属离子(；nNa ，K )和碱土金属离子。其中碱金属离子较活泼，很易从玻璃内部析出，化学钢化法就是基于离子自然扩散和相互扩散，以改变玻璃表面层的成分，从而形成表面压应力层的。但离子交换法所产生的表面压应力层比较薄，对表面微缺陷十分敏感，很小的表面划伤，就足以使玻璃强度降低。
优缺点：化学增强玻璃强度与物理增强玻璃接近，热稳定性好，处理温度低，产品不易变形，且其产品不受厚度和几何形状的限制，使用设备简单，产
品容易实现。但与物理钢化玻璃相比，化学钢化玻璃生产周期长(交换时间长达数十小时)，效率低而生产成本高(熔盐不能循环利用，且纯度要求高)，碎片与普通玻璃相仿，安全性差，且其性能不稳定(化学稳定性不好)，机械强度和抗冲击强度等物理性能易于消退(也称松驰)，强度随时问衰减很快。
适用范围：化学钢化玻璃广泛应用于不同厚度的平板玻璃，薄壁玻璃和瓶罐异形玻璃产品，还可用于防火玻璃。
2 物理钢化法
物理钢化的原理就是把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却，使玻璃表面急剧收缩，产生压应力，而玻璃中层冷却较慢，还来不及收缩，故形成张应力，使玻璃获得较高的强度。一般来说冷却强度越高，则玻璃强度越大。物理钢化方法很多，按冷却介质来分，可分为：气体介质钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法、雾钢化法等 。
2．1 气体介质钢化法
气体介质钢化法，即风冷钢化法。包括水平气垫钢化、水平辊道钢化、垂直钢化等方法。所谓风冷钢化法就是将玻璃加热至接近玻璃的软化温度(650～700。C)，然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的生产方法。加热玻璃的淬冷是用物理钢化法生产钢化玻璃的一个重要环节，对玻璃淬冷的基本要求是快速且均匀地冷却，从而获得均匀分布的应力，为得到均匀的冷却玻璃，就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生的碎玻璃并应尽量降低其噪音 。
优缺点：
风冷钢化的优点是成本较低，产量较大，具有较高的机械强度、耐热冲击性(最大安全工作温度可达287．78。c)和较高的耐热梯度(能经受
204．44。C)，而且风冷钢化玻璃除能增强机械强度外，在破碎时能形成小碎片，可减轻对人体的伤害。但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求(国产设备所钢化的玻璃最小厚度一般在3 mm左右)，而且冷却速度较慢，能耗高，对于薄玻璃，钢化过程中还存在玻璃变形的问题，无法在光学质量要求较高的领域内应用。
适用范围：目前空气钢化技术应用广泛，空气钢化的玻璃多用在汽车、舰船、建筑物上。
2．2 液体介质钢化法液体介质钢化法，即液冷法。所谓液冷法就是将玻璃加热到接近软化点后，放人盛满液体的急冷槽内进行钢化。此时作为冷却介质可以采用盐水，如硝酸钾、亚硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠等的混合盐水。此外，还可以采用矿物油作为冷却介质，当然也可以向矿物油中加入甲苯或四氯化碳等添加剂。一些特制的淬冷油及硅酮油等也可以使用。在进行液体钢化时，由于玻璃板的边部先进入急冷槽，因此会出现应力不均引起的炸裂。为了解决这一问题，可先用风冷或喷液等进行预冷，然后再放入有机液中急冷。也可以在急冷槽中放入水和有机溶液，有机溶液浮于水上面，当把加热后的玻璃放入槽中时，有机溶液起到预冷作用，吸收一部分热量，然后进入水中快速冷却除了采用浸入冷却液体，也可以采用液体喷雾法，但一般多用浸入法。英国的Triplex公司，最早
在上世纪80年代就用液体介质法钢化出了厚度为
0．75～1．5 mm的玻璃，结束了物理钢化不能钢化薄玻璃的历史。液体钢化法的难点是建立起合理的液冷法工艺制度，在液冷钢化时应注意的两个问题：一是
产生的过高的压应力层，二是避免玻璃炸裂。
优缺点：
采用液体介质钢化法，由于水的比热较大，气化热高，因此用量大为减少，从而能耗降低，成本减少，而且冷却速度快，安全性能高，变
形较小。由于在冷却时是玻璃受热后插入液体介质中，因此对于面积较大的玻璃板来说容易受热不均而影响质量和成品率。
适用范围：主要适用于钢化各种面积不大的薄玻璃，如眼镜玻璃。液晶显示屏玻璃，光学仪器仪表用玻璃等。
2．3 微粒钢化法
此法是把玻璃加热到接近软化温度后，于流化床中经固体微粒一般为粒度小于200 m的氧化铝微粒淬冷而使玻璃获得增强的一种工艺方法。从理论上看用固体作为冷却介质可以制造出更薄、更轻、强度更高的钢化玻璃，故上个世纪70年代中期至80年代初期，英国、日本、比利时、德国等陆续将此技术应用于生产 。
优缺点：
微粒钢化法可钢化超薄玻璃。强度高、质量好。是目前制造高性能钢化玻璃的一项先进技术。微粒钢化新工艺与传统的风钢化工艺相比。冷却介质的冷却能大，适于钢化超薄玻璃，节能效果显著(节能约40％)。但微粒钢化工艺的冷却介质成本较高。
适用范围：高强度，高精度的薄玻璃和超薄玻璃。
2．4 雾钢化法
以雾化水做为冷却介质，利用喷雾排气装备，可使玻璃在钢化过程中冷却更均匀，能耗更小，钢化后的性能更好。喷雾排气装备由若干相互并列连接且排布在底板上的栅格形桶状结构构成，每个桶状结构由底板、隔板、喷嘴和若干排气孑L构成。类似于气体法，但使用的冷却介质不
(盐城市石英玻璃厂家)
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