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    幾種石英玻璃生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

      新聞發(fā)布時(shí)間：2013-6-22新聞瀏覽次數(shù)：3998新聞作者：錦泰特種玻璃
    石英玻璃生產(chǎn)工藝復(fù)雜，主要因?yàn)槭⒉ＡЪ兌雀�、熔化溫度高、粘度大，為解決高溫熔化問題，采用氫氧氣為熱源，溫度可達(dá)2000℃；利用電熱可以獲得很高溫度，電熱溫度的高底取決于加熱元件材質(zhì)的耐溫性，用石墨、鎢、鉬材料作為加熱元件溫度可達(dá)2100℃；而鎢、鉬基本上不與SiO2反應(yīng)；采用電弧法可獲得3200℃高溫，所以用高純石墨做電板放出電弧來制造石英玻璃坩堝。由于SiO2熔融時(shí)粘度大，氣泡、氣線不容易排除，采用真空熔化，高溫加壓溶解氣泡、氣線，采用分層加料，依靠表面張力來排除氣泡、氣線。新技術(shù)等離子、激光可以獲得高溫，也都用來熔化生產(chǎn)石英玻璃，其中等離子加熱已投入生產(chǎn)。這里介紹幾種常用的石英玻璃生產(chǎn)工藝。
    1、單棒電熔爐工藝 以熔煉水晶為原料，直徑30—60mm×1200—2000mm的石墨棒，通電加熱，熔化溫度依靠表面功率來控制，溫度達(dá)到1900℃時(shí)將熔煉水晶熔化，此時(shí)SiO2+C→SiC+CO↑反應(yīng)使石英玻璃與石墨棒分離并產(chǎn)生一定內(nèi)壓，溫度繼續(xù)提高，不會(huì)再起硅炭反應(yīng)。該工藝可以生產(chǎn)石英玻璃磚、各種不透明石英玻璃器皿（石英玻璃筒、石英玻璃管、石英玻璃坩堝等）。
    2、真空電阻爐及真空加壓爐工藝 由真空常壓爐經(jīng)技改為真空加壓爐，爐子有大、中、小三種，最大的直徑4米，加熱依靠一排石墨棒，烤化爐內(nèi)的熔煉水晶，可以生產(chǎn)大塊光學(xué)石英玻璃，現(xiàn)在軍工用的紅外光學(xué)石英玻璃全部用它生產(chǎn)；中型的直徑1m—1.5m，用來生產(chǎn)高捏紅外光學(xué)石英玻璃，用機(jī)械真空泵和羅茨泵抽真空，可達(dá)10-4mm Hg，加壓用瓶裝氮?dú)�，一�?0—25kg/cm2，做光學(xué)石英玻璃的原料都是經(jīng)過特殊加工的一級(jí)熔煉水晶；小型真空加壓爐直徑650mm高800mm，生產(chǎn)石英管用J—550或H—8真空泵抽真空，高溫真空度10-1mm Hg,用石墨坩堝為熔器。國(guó)外：法國(guó)、日本、美國(guó)（50—60年代）用真空爐熔化石英坨，再用石英坨二次在電阻爐內(nèi)拉管，用這種方法可以生產(chǎn)大直徑管（直徑80—直徑200mm）用于電子工業(yè)。
    3、電熔連熔爐工藝 以水晶砂或高純石英砂為原料，鎢、鉬材料作為熔化溶器和通電加熱材料，溫度可達(dá)2100℃以上，連續(xù)加熱、連續(xù)加料、連續(xù)拉制石英玻璃管，正常生產(chǎn)一般為連續(xù)一年左右。國(guó)產(chǎn)連熔爐工藝有很多缺點(diǎn)，自從東�？h石英制品總廠引進(jìn)國(guó)外全套技術(shù)、工藝及設(shè)備，經(jīng)過消化吸收、技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)了中國(guó)石英玻璃行業(yè)整體水平有了很大提高，照明用透明石英玻璃管已接近或達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平（OH-<3ppm），并出口國(guó)外，推動(dòng)了中國(guó)照明用石英玻璃產(chǎn)量、質(zhì)量上了新的臺(tái)階。
    4、氫氧氣煉工藝 該工藝是先用電解制氫氧技術(shù)，能生產(chǎn)大量氫氧氣，然后大量生產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)用石英玻璃產(chǎn)品，其中有管子、坩堝，石英玻璃成器器皿、光學(xué)石英玻璃等。該工藝為無接觸法生產(chǎn)，所以純度高。采用分層熔化排除氣泡，采用優(yōu)質(zhì)水晶做原料。
    5、電弧法工藝 利用電弧的高溫制造石英玻璃坩堝，節(jié)能，可以制造大規(guī)模產(chǎn)品，該工藝可以生產(chǎn)直徑 8"—直徑 16"石英坩堝，也可以生產(chǎn)石英玻璃大鐘罩，用于多晶硅生產(chǎn)。
    6、氣擔(dān)沉積工藝 采用化工原料SiCl4或SiHCl3為原料，在氫氧焰或者等離子火焰中熱分解、水解：SiCl4+H2+ O2→SiCl4+H2O→4HCl+ SiO2，此時(shí)的SiO2是水解產(chǎn)物呈煙霧狀，沉積在石英靶面上，制成石英坨，再冷加工成光學(xué)產(chǎn)品，也可入電阻爐拉管，拉棒。該產(chǎn)品純度高，金屬雜質(zhì)總量1—5ppm。但羥基含量高達(dá)1200ppm，作為光學(xué)產(chǎn)品用石英玻璃，紫外線透過率好，耐輻射性能也特別好，可用于航天技術(shù)，精密光學(xué)儀器。
    7、二步法工藝 該工藝是把氣煉和電熔二個(gè)工藝綜合起來，也就是用真空電阻爐生產(chǎn)石英坨，再用石英坨電阻爐中二次拉管，可拉制成直徑80—直徑150mm大直徑石英玻璃管，用于半導(dǎo)體技術(shù)。
    8、摻雜工藝 石英玻璃是SiO2單一成份，才有那么多優(yōu)良性能，摻雜是為了吸收紫外線；有一些產(chǎn)品如激光燈、無臭氧燈等，希望石英玻璃吸收某一波段紫外線，同時(shí)還要保留石英玻璃其它性能，這就出現(xiàn)了摻雜工藝，摻雜元素是特定的幾種能吸收紫外線，如：Ti、Ce、Eu等元素，而且量都很少，一般只摻幾十至幾百ppm（1000ppm=1%），所以一般摻雜量為0.05%—0.2%。
    9、石英玻璃的熱加工技術(shù) 俗稱玻璃燈工，是玻璃儀器、器皿加工技術(shù)延用過來的。石英玻璃儀器、器皿就是手藝性極高的玻璃燈工師傅用氫氧焰燒、吹、焊而成的。用的原材料是石英玻璃管、石英玻璃棒、石英玻璃板。
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