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锦泰为您介绍透明石英玻璃的耐温性能
 发布时间:2013年09月06日 浏览:4898
石英玻璃的高温黏度确保了其耐高温性能;石英玻璃和其他玻璃一样是非晶体,无定形,没有熔点,只有软化范围,在低温时为固体(过冷液体),高温时黏度非常大,1100℃黏度为1013.9Pa·s,此黏度不会因自重而变形;1300℃时为1010.8Pa·s,长期使用会少量变形。因此确定石英玻璃长期使用温度为1100℃,短期使用1300℃。

石英玻璃在1013.5Pa·s时为应变点,电熔管此点温度为1122℃,此温度保温4h,应力大部分消除;1012.2Pa·s时为退火点,电熔管此点温度为1215℃,在此温度保持15min,应力大部分消除。石英玻璃热加工产品常常存在应力,可在此温度退火(消除应力),退火的冷却速度;速度25mm以下产品每小时下降100℃。

小表一为美国GE公司各种电熔连熔管和电弧法坩埚高温黏度值。美国石英管采用电熔连熔工艺生产,坩埚采用电弧法工艺生产。中国高纯型连熔管和电弧法坩埚的黏度值与美国相同。资料来源于美国通用电气公司。电熔连熔石英高温黏度值见图一。

不同工艺生产的石英玻璃因为羟基含量不同,金属杂质含量不同、掺杂量不同,典型温度点(应变点、退火点、软化点)值也略有不同,列于表二。透明石英玻璃的熔制温度、加热工温度以及使用温度建议值列于表二内。气炼石英玻璃和合成石英玻璃的高温黏度如图二所示。

表一:各种型号电熔石英玻璃的高温黏度值

温度/

lg黏度/Pa·s

510坩埚

(电弧法)

214

(标准型)

219

(无臭氧管)

254

UV管)

1100

13.7

13.88

13.75

13.11

1200

12.0

12.22

12.28

11.66

1300

10.5

10.76

10.98

10.38

退火点/

1200

1215

1204

1163

应变点/

1100

1122

1106

1066

表二:各种工艺生产的透明石英玻璃典型温度点温度值

lg黏度/Pa·s

性能

气炼工艺水晶原料

电熔连熔工业

氢氧焰制合成石英

水晶原料

无臭氧

UV

13.5

应变点/

1075

1122

1106

1066

1025

12.2

退火点/

1190

1215

1204

1163

1130

6.6

软化点/

1760

1730

1720

1700

1600

5.1~4.7

熔制温度/

1900~2000

5.8~5.6

热加工温度/

1780~1820

使用温度

长期使用1100℃;短期使用1300℃;瞬间使用2500

图一-电熔连熔石英高温黏度值图二-气炼和合成石英玻璃高温黏度图

石英玻璃中羟基为非金属杂质,使其含量降低从而降低耐温性,真空电熔羟基含量(6~8)×10-6,连熔管经过脱羟,含量可从160×10-6降到小于5×10-6。气炼管羟基含量(240~220)×10-6,耐温性比电熔管下降20℃左右,合成石英玻璃(氢氧焰工艺)羟基含量高达1200×10-6,乃卫星下降70℃。

JC/T597-95规定,石英管在1200℃±10℃下保温24h,直径方向的软化变形率,在直径小于120mm时应小于4%,直径大于120mm时应小于6%

改进高温下石英玻璃下垂弯曲变形的措施;增加石英玻璃的厚度和减少石英玻璃中羟基的含量,能提高石英玻璃下弯曲变形的耐温性能,抵抗石英玻璃高温下垂变形的能力,实验证明石英管高温下下垂弯曲变形速度与厚度有关系,通常壁厚增加一倍,相同变形量的时间增加3倍。例如1200℃,直径135mm、壁厚2mm的石英管变形10mm的时间为25h;壁厚4mm的石英管变形10mm所需时间为80h,壁厚6mm的石英管变形10mm所需时间为175h。石英管高温下变形速度同时与石英管直径有关,直径越小,变形量越小。例如在1200℃下,保温40h,直径100mm的石英管变形2.5mm,而直径165mm的石英管在相同条件下高达19mm。图三河图四为电熔石英管不通直径和不同壁厚,高温下变形量与时间的关系。

图三-不同直径(内径)高温变形量与时间的关系图四-不同壁厚高温变形量与时间的关系

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