石英玻璃的失透性——锦州成功石英
石英玻璃
光学石英玻璃石英玻璃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。
2．3．1.石英玻璃概述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。
石英玻璃
表1石英玻璃的化学纯度单位 ×
失透性
石英玻璃失透（又叫析晶性）是石英玻璃的一个固有缺陷，从热力学观点看，石英玻璃的内能高于结晶态方 石英，属热力学上不稳定的亚稳态，当温度高于1000℃时，SiO2分子振动加速，经一段较长时间的重新排列、定 向便形成结晶。失透性是以晶核成长速度来表示的，不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度 分别达到最大值。
而在富氢的还原性气氛下熔制的石英玻璃如以H2为保护性气体的连熔炉熔制的石英玻璃，由于氧缺陷的存在， 石英玻璃中的羟基亚稳状态，很容易扩散放出H2，如1~1.5mm厚的炼熔石英玻璃管在真空或流动的干燥N2、 1050℃的脱羟条件下，经过2h即可脱出90%以上的羟基。
同样，若在富氢的还原性气氛下合成或气炼的石英玻璃，相同脱羟条件，也可大幅度增加脱羟量。
化学性能
石英玻璃属酸性材料，除氢氟酸和热磷酸外，对其它任何酸均表现为惰性，是最好的耐酸材料。在常温下碱 和盐对石英玻璃的腐蚀程度也是极微的，因此不排除在这些试剂中使用石英玻璃。
透明石英玻璃比不透明石英玻璃具有更好的化学稳定性，这是因为后者由于气泡的存在暴露在腐蚀液中的表 面积增加所致。
石英玻璃不吸湿，不风化。石英玻璃对所有碱和碱土化合物都非常敏感，这些化合物极轻微的痕量也会促使 石英玻璃在高温下产生析晶。
纯度
概述
详细
石英玻璃纯度是石英玻璃的重要指标，对理化性能和使用性能影响甚大，如失透性、高温强度、软化点、光 的传导、热稳定性、化学稳定性、耐辐射性、荧光特性等；此外，用于半导体工业的石英玻璃，对纯度的要求更 为苛刻，微量的杂质将给半导体材料的电性能和寿命以及集成度带来严重的影响。由于半导体材料的纯度要求控 制在ppb数量级以下，因此石英玻璃则应控制在PPm数量级以适应半导体工业的需要。B的分凝系数近于1,最难除 掉，是最有害的杂质之一，Cu、Fe、Ti等影响半导体的少子寿命，K、Na、Li是单晶材料产生微缺陷的有害杂质。
石英玻璃的光学性能
石英玻璃的光学性能石英玻璃是透紫外线，可见光，近红外线性能最好的玻璃，可以根据需要从168nm-3500nm波段范围任意选择所须品种。
光学石英玻璃牌号和普通硅酸盐玻璃相比，透明石英玻璃在整个波长头优良的透过性能。
在红外区光谱透过比普通玻璃大；在可见区，石英玻璃的透过率也是比较高的。
在紫外光谱区特别是在短波紫外区，光谱透过比其他玻璃好的多。
光谱透过率受三个因素影响：反射，散射和吸收。
石英玻璃的反射一般为8%，紫外区大一些，红外区小一些。
所以石英玻璃的透过率一般不大于92%。
石英玻璃的散射比较小，一般可以忽略。
光谱吸收和石英玻璃的杂质含量和生产工艺有密切的关系；在低于200钠米波段的透过率的高低，代表金属杂质含量的多少；240钠米的吸收表示缺氧结构的多少；可见波段的吸收是由于过渡金属离子的存在造成的，2730钠米的吸收是羟基的吸收峰，可以用于计算羟基含量。
光谱透过性能用光谱吸收羟基计算的方法：光谱透过率（Ta/Tb）mm-1C:羟基含量（C，ppm）T:厚度（mm）Ta:2600钠米波长的透过率Tb：2730钠米波长的透过率B：中国的国家标准计算公式：C=96.5/dLG10（Ia/I）mm-1C:羟基含量（ppm）d:厚度(cm)Ia:2730钠米基线到零线的距离（mm）I：2730钠米吸收峰到零线的距离（mm）光谱透过率：厚度1mm）其它厚度光谱透过率可以用公式推导：T = (1-R)2 e -atT: 透过率R：单反射损耗。
e：自然对数基数。
t：厚度（cm）石英玻璃的化学性能石英玻璃除氢氟酸和300度以上的脓磷酸以外其他所有酸，不论其温度和浓度，都不受侵蚀。
但是对强碱性盐和一些金属（包括化合物）常温下虽然不太受侵蚀，但在高温下侵蚀较严重。
具体见下表：石英玻璃的化学纯度石英玻璃的纯度主要取决与原料，用四氯化硅等高纯原料生产的石英玻璃纯度可以达到6个九（99.9999%）；用提纯的优质天然石英生产的石英玻璃纯度可以达到4个九，用于半导体工业；用优质天然石英生产的普通石英玻璃纯度在3个九左右。
石英析晶
浮法玻璃中夹杂物缺陷分析曲爱清姜英娜澄清剂对消除玻璃液气泡的机理研究杜燕军路有昌石英玻璃失透性2011-10-22失透（又叫析晶性）是石英玻璃的一个固有缺陷，从热力学观点看，石英玻璃的内能高于结晶态方石英，属热力学上不稳定的亚稳态，当温度高于1000℃时，SiO2分子振动加速，经一段较长时间的重新排列、定向便形成结晶。
失透性是以晶核成长速度来表示的，不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分别达到最大值。
析晶主要出现在表面，其次是内部缺陷处，原因是这些地方容易沾污，引起杂质离子的局部集聚，特别是碱离子（如K、Na、Li、Ca、Mg等）进入网络后引起粘度降低，促使失透加速。
由于石英玻璃的热膨胀系数和比重同析晶产物β-方石英相近，所以在高温下连续使用时，尽管析晶区不断扩大，但体积变化并不明显，仍可满意地继续使用，此时尚可减轻玻璃的塑性变形，使耐火度提高。
当析晶产物冷却到800℃时，则出现细小的龟裂网络。
继续冷却到200-275℃时，则出现方石英从高温型到低温型（即β-方石英→a-方石英）的结构变化，并伴随着发生体积聚变，如果析晶层很深，则石英玻璃亦随之破裂。
由于析晶常常出现在有杂质的地方，所以高温使用前的表面状态及周围耐火材料、气氛十分重要。
有关使用石英玻璃时注意事项后面还要介绍。
浮法玻璃的缺陷种类2011-10-24 7.1 分类按形成部位浮法玻璃的缺陷科分成六大类：（1）原料缺陷（2）熔化缺陷（3）耐火材料缺陷（4）成型缺陷（5）退火缺陷（6）冷玻璃加工和储存缺陷按在玻璃中的位置分成三大类：（1）玻璃板中的缺陷这是一种由熔化或配合料引起的缺陷，通常以固体夹杂物（结石）和气体夹杂物（气泡）的形式出现。
（2）玻璃板表面的缺陷结石——这是一种碹顶滴落物（液滴、粉尘）所造成的缺陷；上表面气泡——这种缺陷往往是闸板部位形成的闸板泡，一般泡径较大。
（3）玻璃板下表面的缺陷7.2 原料及熔化过程产生的缺陷及处理7.2.1 夹杂物1、未熔石英颗粒大多在玻璃板的上表面，呈白色小粒状或多个颗粒的聚合体。
石英玻璃的失透性——锦州成功石英
石英玻璃的失透性
失透(又叫析晶性)是石英玻璃管的一个固有缺陷，从热力学观点看，石英玻璃管的内能高于结晶态方石英，属热力学上不稳定的亚稳态，当温度高于1000℃时，SiO2 分子振动加速，经一段较长时间的重新排列、定向便形成结晶。
失透性是以晶核成长速度来表示的，不透明石英玻璃管在1520℃、透明石英玻璃管在1620℃析晶速度分别达到最大值。
析晶主要出现在表面，其次是内部缺陷处，原因是这些地方容易沾污，引起杂质离子的局部集聚，特别是碱离子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)进入网络后引起粘度降低，促使失透加速。
由于石英玻璃管的热膨胀系数和比重同析晶产物β-方石英相近，所以在高温下连续使用时，尽管析晶区不断扩大，但体积变化并不明显，仍可满意地继续使用，此时尚可减轻玻璃的塑性变形，使耐火度提高。
当析晶产物冷却到800℃时，则出现细小的龟裂网络。
继续冷却到200-275℃时，则出现方石英从高温型到低温型(即β-方石英→a-方石英)的结构变化，并伴随着发生体积聚变，如果析晶层很深，则石英玻璃管亦随之破裂。
由于析晶常常出现在有杂质的地方，所以高温使用前的表面状态及周围耐火材料、气氛十分重要。
有关使用石英玻璃管时注意事项后面还要介绍。
石英玻璃析晶性能试验圆法石英玻璃的性质
石英玻璃析晶性能试验圆法石英玻璃的性质原尺度折用于测定通明石英玻璃管及其造品的析晶机能。
1试验原理。
石英玻璃正在高温下幼时间利用时，会发生欠亨明的圆石英晶体，即产生所谓的析晶隐象。
起头时为孤站的皂色析晶点，随着时间的耽误，析点增加并幼大，连成一片，并主概况向内部延幼，石英玻璃仪器使石英玻璃彻底失透，此圆式就是将试样连结正在高温下，恒温一按时间，测定玻璃概况失透层的厚度。
石英玻璃析晶性能试验圆法石英玻璃的性质，2试样的造备2．1中径25mm以下的石英玻璃管，切与幼度15mm整管试样三段。
2．2中径25mm以t的石英玻璃管出与弦幼25mm，幼度l5mm的试样二块。
2．3切与石英玻璃坩埚弧度部门战石英玻璃器皿的利用部位25mmX15mm的试样三块。
以上试样均为原壁厚，概况不大加工石英玻璃管，试样暗语处用金刚砂（W10）磨仄，不克不及有崩口。
3试验设施3．1电热干燥箱一台。
石英玻璃的性子3．2站式高温二硅化钼电炉一台。
3．2．1电炉必需拥有双层炉膛，内炉膛为高杂三氧化二铝资料造成。
炉内样品台上置有石英垫。
3．2．2电炉温度要有P．l．D．主动节造，精度为±1，24小时内不变度为±2．5℃．炉温仄均，梯度≤±10℃。
3．2．3各厂每年要迎样到筑材钻研院查对丈质成因，石英玻璃片以到达校验设施之目标。
3．3丈质显微镜一台：丈质精度为5μ，置大倍数为100。
4试验步调4．1试祥于10％浓度的化学杂氢氟酸溶液中浸泡15总钟，与出用自来水冲刷15总钟，然后再用去离子水冲刷二次（每次1总钟）。
把洗脏的试样用夹子（非金属资料）与出置正在垫有洁脏纱布的干燥培育皿中（沙布战培育皿均用去离子水洗脏、烘干）烘干。
正在整个操作历程中不得用手间接触摸试样，以防沾污。
4．2将处置浊洁的试样置入已恒温1400℃的高温炉中，正在1400℃下恒温6小时（恒温时期电炉温度颠簸不得大于±5℃）。
然后应即翻开炉门用洁脏的坩埚钳将试样与出。
石英玻璃的性能
石英玻璃的性能石英玻璃的化学成份石英玻璃的化学成份是SiO2单一组份，通常也称为纯度。
照明石英玻璃半导体工业用石英玻璃石英玻璃热学性能耐温性热稳定性石英玻璃在高温时的挥发量比热和导热系数石英玻璃的结晶性能(也称析晶性能或失透性能)石英玻璃的高温变色性以上所述的石英玻璃性能是透明石英玻璃，其他品种石英玻璃(乳白石英玻璃、石英陶瓷、不透明石英玻璃、石英棉、石英纤维等等)都还有其各自的特殊性能。
石英玻璃的主要品种和用途石英玻璃的品种和用途是密切相关的，用户根据石英玻璃的特性，要求制造他需要的石英玻璃，便产生了石英玻璃的品种，新的品种又提高了石英玻璃的性能和质量，促进了石英玻璃行业的发展。
各行各业几乎都用石英玻璃，但是因为石英玻璃制品工艺复杂，原料价格贵，造成石英玻璃价格也贵，限制了石英玻璃的大量使用。
这里简要介绍石英玻璃的主要品种和用途。
1.放电管类用石英玻璃透明石英玻璃由于具有从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性，所以广泛使用于水银灯、超高压水银灯、氙灯、紫外线灯、碘钨灯、卤素灯、气体激光用灯、金属卤化物灯等电光源，它是中国石英玻璃的第一大用户，外国是第二大用户(第一大用户是半导体技术)，首要任务是提高质量，争取多出口。
2.半导体工业(电子工业)用石英玻璃3.红外线加热器类用石英玻璃用不透明石英玻璃(乳白石英玻璃)制造红外线加热器、取暖器、晶体加热器等，年消耗乳白石英玻璃管近千吨。
主要用于电镀液加热、酸加热、家庭取暖、钢化玻璃的加热等，工业上(自行车、汽车等)油漆烘烤的烘道，食品、造纸、纺织工业的烘道等。
4.各种耐酸容器类石英玻璃由于优越的耐酸性和耐热性，在化学工业领域得到广泛利用。
如合成盐酸装置;高温酸性气体的燃烧，冷却和引导装置;酸性溶液的蒸发、冷却、吸收和贮藏装置、蒸馏水、盐酸、硫酸、硝酸类的制造装置;氯化反应容器;蒸馏塔充填物，蒸汽加热搅拌装置;耐酸阀门;过滤板等。
5.电绝缘用石英玻璃石英玻璃因为有优良的电绝缘性和耐热性，用于科垂尔静电集成器、高频和各种电计器绝缘材料，发电厂锅炉液位管，高压绝缘管类等。
石英玻璃介绍
•石英玻璃介绍石英玻璃是一种只含二氧化硅(SiO2)单一成份的高纯特种工业技术玻璃。
由于其具有其他材料不能取代的一系列特殊性能，既非常低的热导率，极好的抗热振性，很高的变形温度和软化温度，很低的热传导能力，很低的介电损失和从紫外线到红外线的极宽的光谱范围内的光学透过能力。
使其在现代工业和高科技领域发挥了非常重要的作用。
力学性能石英玻璃是脆硬材料，其抗拉强度很低而抗压强度很高，后者是前者的20倍。
热学性能（1）石英玻璃线膨胀系数 石英玻璃的线膨胀系数（5.5×10-7/℃）比所有材料的线膨胀系数都低，经过掺杂的石英玻璃甚至可以达到零膨胀。
（2）石英玻璃抗热振性 由于石英玻璃的热膨胀系数小，只有普通玻璃的1/12～1/20。
故其有着非常好的抗热振性能，石英玻璃试样灼烧到1200℃后急速投到20℃水中，反复三次以上不允许炸裂。
（3）石英玻璃导热系数（4）石英玻璃比热光学性能石英玻璃的光学性能有其独到之处，它既可以透过远紫外光谱，是所有透紫外材料最优者，又可透过可见光和近红外光谱。
用户可以根据需要，从185-3500mμ波段范围内任意选择所需品种。
由于石英玻璃耐高温，热膨胀系数极小，化学热稳定性好，气泡、条纹、均匀性、双折射又可与一般光学玻璃媲美，所以它是在各种恶劣场合下工作具有高稳定度光学系统的必不可少的光学材料。
电学性能石英玻璃只要的电学特性是高的介电场强度，很低的介电损失和很低的导电性。
所以广泛用于制造高频高压绝缘子，特别是在高温和承受较高机械应力的场合更为适用。
（耐击穿电压11千伏/毫米）化学性能石英玻璃属酸性材料，除氢氟酸和热磷酸外，对其它任何酸均表现为惰性，是最好的耐酸材料。
相对于普通玻璃来说，石英玻璃不吸湿，不风化。
在常温下碱和盐对石英玻璃的腐蚀程度也是极微的，因此不排除在这些试剂中使用石英玻璃。
耐辐射性能与普通玻璃相比，石英玻璃具有优异的耐辐射性能，其中合成石英玻璃耐辐照性能最好，几乎不产生色心。
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石英玻璃的失透性
失透(又叫析晶性)是石英玻璃管的一个固有缺陷，从热力学观点看，石英玻璃管的内能高于结晶态方石英，属热力学上不稳定的亚稳态，当温度高于1000℃时，SiO2 分子振动加速，经一段较长时间的重新排列、定向便形成结晶。
失透性是以晶核成长速度来表示的，不透明石英玻璃管在1520℃、透明石英玻璃管在1620℃析晶速度分别达到最大值。
析晶主要出现在表面，其次是内部缺陷处，原因是这些地方容易沾污，引起杂质离子的局部集聚，特别是碱离子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)进入网络后引起粘度降低，促使失透加速。
由于石英玻璃管的热膨胀系数和比重同析晶产物β-方石英相近，所以在高温下连续使用时，尽管析晶区不断扩大，但体积变化并不明显，仍可满意地继续使用，此时尚可减轻玻璃的塑性变形，使耐火度提高。
当析晶产物冷却到800℃时，则出现细小的龟裂网络。
继续冷却到200-275℃时，则出现方石英从高温型到低温型(即β-方石英→a-方石英)的结构变化，并伴随着发生体积聚变，如果析晶层很深，则石英玻璃管亦随之破裂。
由于析晶常常出现在有杂质的地方，所以高温使用前的表面状态及周围耐火材料、气氛十分重要。
有关使用石英玻璃管时注意事项后面还要介绍。