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石英玻璃机加工工艺技术及装备

发布时间:2016/5/23

石英玻璃的退火工艺技术及装备

石英玻璃膨胀系数很小,一般厚度石英管不会有应力,用不着退火,但是厚度很大的制 品或厚度很不均匀的产品,常常产生应力,需要退火消除应力,需退火的产品有:光学石英 玻璃和厚度极不均匀的仪器器皿。退火点温度:电熔产品1215°C,气炼产品1180°C,合成 石英玻璃和截紫外石英玻璃(UV管)退火温度要更低一些,但最低也不应小于1150°C。 石英仪器器皿消除应力,也可以在灯工台上进行,加工到最后慢慢撤火,把石英灯的氧气关 小些,氢气量大一些,火焰温度下降一些,将加工仪器烘烤一遍,也能起到退火作用。

光学石英玻璃退火可在熔制过程中进行,将熔制好的玻璃控制降温速度来退火,降温速 度如下。

1250〜1000°C每小时降温速度10〜15°C。

1000〜900°C每小时降温速度15〜25°C。

900〜700°C每小时降温速度20〜25°C。

350°C以下自然冷却。

光学石英玻璃如果在加工后退火,退火炉可采用4面加热的电炉,炉子应配有控温、恒温设备。产品装炉前要用HF酸清洗表面,再用去离子水清洗,用纱布擦干,操作要戴手 套,严禁用手直接触摸。炉子耐火材料用硅砖或石英陶瓷,要用钠含量少的耐火材料,最好 用石英棉,又耐温又保温又无钠离子,目的防止析晶。炉底用石英板垫平。铺上薄薄一层高 纯石英砂,将退火产品放在砂上,再用高纯石英砂埋起来。低温时,20〜300°C不要急升温, 否则会炸裂,300〜1150°C时升温速率100°C/h,到达退火温度进行保温,保温时间根据产 品厚度确定,保温时间不宜过长,防止析晶,如果需要可适当加高温度,可以减少保温时间。

降温速度如下。

1200〜1000°C每小时降温速度10〜15°C。

1000〜700°C每小时降温速度15〜20°C。

700〜350°C每小时降温速度25〜30°C。

350°C以下自然冷却。

石英砖退火:将油压机刚压制好的石英砖用吊车吊人退火炉内,退火炉用保温材料砌 成,退火炉不需要加热,用刚出炉的赤热砂把石英砖埋上,慢慢自然冷却。

石英仪器器皿退火炉一般为箱形,大小根据退火产品自行设计,上盖做成炉门,装出炉 非常方便;炉内耐火材料为石英玻璃棉,特点是又保温又耐火,同时Na、K等碱金属元素 很少,保证石英玻璃退火后不析晶,保持原来的光泽度,能提高产品的使用寿命。采用石英 管固定石英棉,石英管内穿电炉丝做加热元件,采用可控硅调压器为电源设备,温度自控, 升温、恒温、降温都能自动控制。

石英玻璃仪器器皿和电光源泡壳不一定都要退火,当产品有自爆或使用时炸裂才退火, 或者用应力仪检查,应力较大时才退火。 -

退火的目的是消除产品应力,要分析应力产生的原因,有时是因为析晶点产生的应力, 采用退火无效。石英陶瓷炸裂是因为方石英含量超过3%,退火无效,反而会加深炸裂,因 为石英陶瓷退火时方石英含量又一次增加。

石英玻璃的脱羟工艺技术及装备

羟基在石英玻璃中是一种有害的非金属杂质,它可降低石英玻璃的耐温性,羟基含量 1200X10 -6时降低软化温度70°C,对半导体技术用石英玻璃有一定影响,在电光源石英玻 璃中,•羟基在高温下扩散出来使灯中的卤化物变质,电极氧化中毒,严重时会造成熄弧,影 响灯的使用寿命。所以连熔石英玻璃要在真空中高温煅烧,消除羟基,称脱羟。

脱羟工艺有三种形式:①在空气中进行煅烧,因为空气中含水,所以只能清除亚稳定羟 基,脱羟装备可采用隧道窑,推板窑或者箱式电炉,电加热,最高温度1000°C,脱羟后残 留稳定型羟基含量在20X10--6左右;②在脱羟炉中通高纯N2 [N2经过提纯,含水量为 (1〜2)X10-6],脱羟设备可采用推板式电炉和箱式电炉,炉门必须密闭,炉子底部留有进 N2 口,炉子顶部留有aN2 口,整个脱羟过程不断送人高纯N2

脱羟温度与时间如下。

(1)在空气中煅烧脱羟可将石英玻璃中亚稳定羟基清除,脱羟目的为解决在制灯封接 石英玻璃时气泡不会长大,脱羟后羟基含量降到20X10-6全民彩开户左右,脱羟温度950°C,保温时间

1〜2h。产品适用于卤钨灯制造。

(2)充N2脱羟工艺脱羟温度950〜1050°C,保温时间6〜8h,羟基含量可降到(6〜8)X10-S产品适用于汞灯制造。

(3)真空脱羟工艺脱羟温度1050〜1150°C,保温时间15〜20h或更长,羟基含量可降到(1〜3)X10_6或<1X10-6,产品可用于金属卤化物灯制造。脱羟时常常会使产品变色,主要是因为石英管铁含量太高的缘故。

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