石英玻璃管析晶
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。
建材行业
建材行业1J C/T 2202-2014 注塑包边钢化玻璃本标准规定了注塑包边钢化玻璃的术语和定义、材料、要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存。
本标准适用于家用电器用注塑包边钢化玻璃，其它应用可参照本标准。
2014-10-012J C/T 2203-2014 光纤拉丝用石英玻璃把持管本标准规定了光纤拉丝用石英玻璃把持管的术语和定义、要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存。
本标准适用于光纤拉丝过程中，用来作为把持、支撑或延长作用的石英玻璃管。
其它用途用石英玻璃管也可参照本标准。
2014-10-013J C/T 2204-2014 铸石及其应用术语本标准规定了铸石、铸石品种、物化性能、铸石原料、铸石的生产工艺、铸石应用等方面的有关术语及其定义。
本标准适用于铸石的生产与产品应用所涉及的术语解释。
2014-10-014J C/T 2205-2014 石英玻璃术语本标准规定了石英玻璃及其制品种类、工艺、外观质量、规格、性能的术语和定义。
本标准适用于石英玻璃及其制品。
2014-10-015J C/T 750-2014 透明石英玻璃抗析晶性试验方法本标准规定了透明石英玻璃抗析晶性试验的试验原理、样品的制备、仪器设备与材料、试验步骤、结果表述和试验报告等。
JC/T750-1982(1996)2014-10-01本标准适用于透明石英玻璃抗析晶性的试验。
其中析晶层厚度试验法适用于透明石英玻璃制品的抗析晶性试验；可见光透射比试验法适用于对可见光透射比有要求的透明石英玻璃制品的抗析晶性试验；目测法适用于表面有透明层的不透明石英制品的抗析晶性试验。
6J C/T 2206-2014 热致红外可调镀膜玻璃本标准规定了热致红外可调镀膜玻璃的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于建筑用热致红外可调镀膜玻璃，其他领域使用的热致红外可调镀膜玻璃可参照使用。
2014-10-017J C/T 2207-2014 造纸机除砂器用陶瓷元件本标准规定了造纸机除砂器用陶瓷元件的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。
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。
石英坩埚中方石英的析晶与抑制简析
石英坩埚中方石英的析晶与抑制简析石英坩埚中方石英的析晶与抑制简析沈益顺10 前言熔融石英陶瓷具有高温荷重软化温度高、热膨胀系数小，热稳定性好、耐化学侵蚀性好等优良性能，广泛应用于太阳能、航天飞行器、半导体、电子通讯和光学器、器件等领域。
太阳能多晶硅铸锭用熔融石英坩埚就是其重要的应用领域之一，它是多晶硅铸锭生产中的必需品，用来装载、熔化硅料。
但熔融石英为热力学不稳定的高能态玻璃态物质，长时间在1200℃以上容易析晶产生方石英。
由于方石英的热膨胀系数不匹配和体积变化效应而在材料内部产生孔隙和应力，使得坩埚力学性能严重下降；再者，方石英本身的热学性能和电学性能差，因此，方石英的析出会使石英坩埚的综合性能下降，容易导致坩埚开裂损坏。
因此，在石英坩埚制备过程中必须保持石英的玻璃态，避免方石英析出。
1.石英坩埚中方石英析晶原理高纯石英坩埚的烧结机理主要为固相烧结，物料的传输是通过扩散（表面扩散和体扩散）进行的，即物质中原子或空位沿物质的表面、界面或体内进行。
烧结初期以表面扩散为主，随温度升高，体扩散饿活跃起来。
对非晶态石英颗粒而言，表面扩散的结果是在颗粒间形成“颈”部，不改变颗粒的非晶态，也不引起收缩；而体扩散则不同，它可以消除颗粒内部的结构缺陷和导致结构质点的有序化，即从非晶态转变晶体。
所以，在温度低于1200℃的石英陶瓷的烧结基本仍保持非晶态的结构组成，而在1200℃或略高一点的温度下方石英析出即将开始。
2.石英坩埚中方石英析晶影响因素分析2.1 颗粒表面形态的影响固相烧结的推动力是界面（粒子自由表面和相邻粒子接触面）自由能或化学势的差。
因此，不同形态的石英，由于表面状态和结构不同对方石英的析晶行为存在不同的影响。
温武广等人系统研究了石英块体、石英粉体和石英纤维的等温析晶行为及其动力学，结果表明：经相同热处理，石英块体、石英粉体和石英纤维在每个处理温度点的析晶都遵循以下规律：石英块体、石英粉体和石英纤维的析晶量依次增强、析晶能力依次变强。
石英玻璃析晶性能试验方法
石英玻璃析晶性能试验方法石英玻璃析晶性能试验方法GBn 156-82本标准适用于测定透明石英玻璃管及其制品的析晶性能。
1试验原理。
石英玻璃在高温下长时间使用时，会产生不透明的方石英品体，即发生所谓的析晶现象。
开始时为孤立的白色析晶点，随着时间的延长，析点增多并长大，连成一片，并从表面向内部延伸，使石英玻璃完全失透，此方法就是将试样保持在高温下，恒温一定时间，测定玻璃表面失透层的厚度。
2试样的制备2．1外径25mm以下的石英玻璃管，切取长度15mm整管试样三段。
2．2外径25mm以t的石英玻璃管出取弦长25mm，长度l5mm的试样二块。
2．3切取石英玻璃坩埚弧度部分和石英玻璃器皿的使用部位25mmX15mm的试样三块。
以上试样均为原壁厚，表面不大加工，试样切口处用金刚砂（W10）磨平，不能有崩口。
3试验设备3．1电热干燥箱一台。
3．2立式高温二硅化钼电炉一台。
3．2．1电炉必须具有双层炉膛，内炉膛为高纯三氧化二铝材料制成。
炉内样品台上放有石英垫。
3．2．2电炉温度要有P．l．D．自动控制，精度为±1，24小时内稳定度为±2．5℃．炉温均匀，梯度≤±10℃。
3．2．3各厂每年要送样到建材研究院核对测量结果，以达到校验设备之目的。
3．3 测量显微镜一台：测量精度为5μ，放大倍数为100。
4试验步骤4．1试祥于10％浓度的化学纯氢氟酸溶液中浸泡15分钟，取出用自来水冲洗15分钟，然后再用去离子水冲洗二次（每次1分钟）。
把洗净的试样用夹子（非金属材料）取出放在垫有清洁纱布的干燥培养皿中（沙布和培养皿均用去离子水洗净、烘干）烘干。
在整个操作过程中不得用手直接触摸试样，以防沾污。
4．2将处理干净的试样放入已恒温1400℃的高温炉中，在1400℃下恒温6小时（恒温期间电炉温度波动不得大于±5℃）。
然后立即打开炉门用清洁的坩埚钳将试样取出。
待稍冷后放入保护石蜡与松香混合溶液中（石蜡：松香＝4：1）。
石英玻璃化学性能
石英玻璃化学性能石英玻璃具有高度的化学稳定性，除氢氟酸和热磷酸外，不仅在常温下，而且在高温下也耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀，化学稳定性比镍铬合金和陶瓷大150倍，是最好的耐酸材料。
石英玻璃属酸性物质，在耐碱性与乃耐碱性盐方面比较差，能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐，故不适用于制造强碱性反应的仪器。
在800o C以下，除P b O以外，石英玻璃实际上不受金属氧化物侵蚀；800o C以上与ZnO、R2O(R表示碱金属)起反应；900o C以上与BaO、MgO、Fe2O3起反应。
1000o C以上与AI2O3、CaO起反应。
熔融金属对石英玻璃的侵蚀性是不同的，对Ag、Au、Cd、Hg、Pt、Mo、Sn、W、Zn 耐侵蚀，与Ca在600o C 以上起反应，与Al、Le、Mg在800o C以上起反应，而与Li在250o C以上即起反应。
硅对石英玻璃有侵蚀，而碳在1800o C以上与石英玻璃起反应，在850o C以下，石英玻璃与Na2CO3不起反应，900o C以下，石英玻璃与Na2So4起反应，而在800o C时硝酸钠、无水硼砂、氯化钙强烈侵蚀石英玻璃。
在常温下，石英玻璃对水是稳定的，即使在高温高压下，水对石英玻璃的侵蚀也是很小，在100个大气压和310o C下与水作用3小时，石英玻璃的失重仅为1.13克/米2。
石英光学玻璃性能石英玻璃的光学性能有其独特之处，它可以透过远紫外光谱，是所有透紫外材料最优者，可透过可见光和近红外光谱，用户可以根据需要，从185-3500μm 波段范围内任意选择所需品种。
折射率石英玻璃的折射率很小，透明石英玻璃的折射率ND=1.45845，光学石英玻璃在20o C 之标准值ND=1.4586±4×10-4。
在紫外部分（214.4纳米-280.3纳米）的折射率为1.5341-1.4942；在可见光部分（404.6纳米-766.5纳米）为1.4698-1.45413；在红外部分（863.0纳米-36501纳米）为1.45251-1.47454，随波长增加而折射率下降。
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关于石英玻璃析晶现象解释
石英玻璃析晶是指石英玻璃在高温状态下使用，因表面存在较多金属离子，特别是碱金属离子而诱发，使石英玻璃表面从玻璃态转变为晶态的现象。
当温度低于大约300℃以下时，石英玻璃表面形成的晶态与石英玻璃的膨胀系数差距增大，造成新形成的析晶点（方石英）出现较多的裂纹。
冷却到常温状态下，即可发现这些粘附在石英玻璃上的白色斑块。
如果生产物料中含有磷酸、磷酸盐、碳酸盐或含氟物质等，高温下也可腐蚀石英玻璃，但不属于析晶。
验证方法：在生产中，验证或检验石英玻璃管是否析晶，可用一支或几支石英管在与实际生产相同的条件下，不接触生产物料，进行高温使用。