石英玻璃的一些常見問題

石英玻璃膨脹系數(shù)很小，一般厚度石英管不會(huì)有應(yīng)力，用不著退火，但是厚度很大的制 品或厚度很不均勻的產(chǎn)品，常常產(chǎn)生應(yīng)力，需要退火消除應(yīng)力，需退火的產(chǎn)品有：光學(xué)石英 玻璃和厚度很不均勻的儀器器皿。退火點(diǎn)溫度：電熔產(chǎn)品1215°C，氣煉產(chǎn)品1180°C，合成 石英玻璃和截紫外石英玻璃（UV管）退火溫度要更低一些，但很低也不應(yīng)小于1150°C。 石英儀器器皿消除應(yīng)力，也可以在燈工臺(tái)上進(jìn)行，加工到很后慢慢撤火，把石英燈的氧氣關(guān) 小些，氫氣量大一些，火焰溫度下降一些，將加工儀器烘烤一遍，也能起到退火作用。

光學(xué)石英玻璃退火可在熔制過程中進(jìn)行，將熔制好的玻璃控制降溫速度來(lái)退火，降溫速 度如下。

1250?1000°C每小時(shí)降溫速度10?15°C。

1000?900°C每小時(shí)降溫速度15?25°C。

900?700°C每小時(shí)降溫速度20?25°C。

350°C以下自然冷卻。

光學(xué)石英玻璃如果在加工后退火，退火爐可采用4面加熱的電爐，爐子應(yīng)配有控溫、恒溫設(shè)備。產(chǎn)品裝爐前要用HF酸清洗表面，再用去離子水清洗，用紗布擦干，操作要戴手 套，嚴(yán)禁用手直接觸摸。爐子耐火材料用硅磚或石英陶瓷，要用鈉含量少的耐火材料，很好 用石英棉，又耐溫又保溫又無(wú)鈉離子，目的防止析晶。

爐底用石英板墊平。鋪上薄薄一層高 純石英砂，將退火產(chǎn)品放在砂上，再用高純石英砂埋起來(lái)。低溫時(shí)，20?300°C不要急升溫， 否則會(huì)炸裂，300?1150°C時(shí)升溫速率100°C/h，到達(dá)退火溫度進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間根據(jù)產(chǎn) 品厚度確定，保溫時(shí)間不宜過長(zhǎng)，防止析晶，如果需要可適當(dāng)加高溫度，可以減少保溫時(shí)間。

降溫速度如下。

1200?1000°C每小時(shí)降溫速度10?15°C。

1000?700°C每小時(shí)降溫速度15?20°C。

700?350°C每小時(shí)降溫速度25?30°C。

350°C以下自然冷卻。

石英磚退火：將油壓機(jī)剛壓制好的石英磚用吊車吊人退火爐內(nèi)，退火爐用保溫材料砌 成，退火爐不需要加熱，用剛出爐的赤熱砂把石英磚埋上，慢慢自然冷卻。

石英儀器器皿退火爐一般為箱形，大小根據(jù)退火產(chǎn)品自行設(shè)計(jì)，上蓋做成爐門，裝出爐 非常方便；爐內(nèi)耐火材料為石英玻璃棉，特點(diǎn)是又保溫又耐火，同時(shí)Na、K等堿金屬元素 很少，保證石英玻璃退火后不析晶，保持原來(lái)的光澤度，能提高產(chǎn)品的使用壽命。采用石英 管固定石英棉，石英管內(nèi)穿電爐絲做加熱元件，采用可控硅調(diào)壓器為電源設(shè)備，溫度自控， 升溫、恒溫、降溫都能自動(dòng)控制。

石英玻璃儀器器皿和電光源泡殼不一定都要退火，當(dāng)產(chǎn)品有自爆或使用時(shí)炸裂才退火， 或者用應(yīng)力儀檢查，應(yīng)力較大時(shí)才退火。 -

退火的目的是消除產(chǎn)品應(yīng)力，要分析應(yīng)力產(chǎn)生的原因，有時(shí)是因?yàn)槲鼍c(diǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力， 采用退火無(wú)效。石英陶瓷炸裂是因?yàn)榉绞⒑砍^3%，退火無(wú)效，反而會(huì)加深炸裂，因 為石英陶瓷退火時(shí)方石英含量又一次增加。

羥基在石英玻璃中是一種有害的非金屬雜質(zhì)，它可降低石英玻璃的耐溫性，羥基含量 1200X10 -6時(shí)降低軟化溫度70°C，對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)用石英玻璃有一定影響，在電光源石英玻 璃中，•羥基在高溫下擴(kuò)散出來(lái)使燈中的鹵化物變質(zhì)，電很氧化中毒，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成熄弧，影 響燈的使用壽命。所以連熔石英玻璃要在真空中高溫煅燒，消除羥基，稱脫羥。

脫羥工藝有三種形式：①在空氣中進(jìn)行煅燒，因?yàn)榭諝庵泻?，所以只能清除亞穩(wěn)定羥 基，脫羥裝備可采用隧道窯，推板窯或者箱式電爐，電加熱，很高溫度1000°C，脫羥后殘 留穩(wěn)定型羥基含量在20X10--6左右；②在脫羥爐中通高純N2 [N2經(jīng)過提純，含水量為 (1?2)X10-6]，脫羥設(shè)備可采用推板式電爐和箱式電爐，爐門必須密閉，爐子底部留有進(jìn) N2 口，爐子頂部留有aN2 口，整個(gè)脫羥過程不斷送人高純N2。

脫羥溫度與時(shí)間如下。

(1)在空氣中煅燒脫羥可將石英玻璃中亞穩(wěn)定羥基清除，脫羥目的為解決在制燈封接 石英玻璃時(shí)氣泡不會(huì)長(zhǎng)大，脫羥后羥基含量降到20X10-6左右，脫羥溫度950°C，保溫時(shí)間

1?2h。產(chǎn)品適用于鹵鎢燈制造。

(2)充N2脫羥工藝脫羥溫度950?1050°C，保溫時(shí)間6?8h，羥基含量可降到（6?8)X10-S產(chǎn)品適用于汞燈制造。

(3)真空脫羥工藝脫羥溫度1050?1150°C，保溫時(shí)間15?20h或更長(zhǎng)，羥基含量可降到（1?3)X10_6或<1X10-6，產(chǎn)品可用于金屬鹵化物燈制造。脫羥時(shí)常常會(huì)使產(chǎn)品變色，主要是因?yàn)槭⒐荑F含量太高的緣故。

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