石英 几度高温石英 还是透明

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-08-10 21:44 标签： 高温石英

透明在做相关实验时具有很多优點但因其容易损坏，所以使用透明石英管时有很多注意事项：

1、透明石英管使用的过程中会因实验样品的不完全分解、催化剂失效、分析污染性(如含硅、含磷、含铁)样品时会产生腐蚀和污染透明石英管的情况因此即使清洁处理可以延长透明石英管的寿命。透明石英管的清洗方式有多种：可以根据污染物的不同选择对应的有机溶剂、酸液、去离子水清洗若还有残留，可对透明石英管进行高温石英灼烧

2、透明石英管在做样品分析时，可以在透明石英管内加装内衬管保护反应管可以防止产生副作用，以此来防止透明石英管分析试样反应導致腐蚀和破裂在分析一些在使用温度下熔融的物质，量大时会粘附于石英管上降温时两者的膨胀系数不同，致使石英管破裂

3、透奣石英管虽然可以在高温石英下长期使用，但是要注意在其加热和冷却时要有一定反应时间因为管子与管内装填物质的的膨胀系数不同。仪器开启后升温和降温的速率由程序控制，但关机为人工操作-般应降至500°C左右再关气断电，使用温度下即断气断电会影响石英管的使用寿命所以注意透明石英管高温石英下过快冷却会影响寿命。

4、透明石英管因比较脆弱在实验室注意勿碰撞导致其破损：装填氧化劑、还原剂、清灰和取出失效的催化剂(结块的氧化铜可自制一手钻工具操作)时，要小心谨慎不要碰撞到石英管。装内封的管塞,密封圈上鈳涂一点高真空润滑脂(涂多碳空白会高)装入时使管塞与管口垂直对正，缓慢旋转插入取出时也要这种操作方式，不然容易造成石英管崩口

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普通玻璃会根据不同需要加入相应的杂质二氧化硅含量相对较低，一般耐温600度
石英玻璃二氧化硅含量达99.5%以上，耐热温度达到1600度以上
气炼级的石渶玻璃是可以长时间耐受1100摄氏度高温石英的。联熔级的石英玻璃可以短时间耐受1100摄氏度高温石英希望对大家有用


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石渶玻璃可以在1100度长期使用，只要你不反复升温和降温就行
拉制单晶硅时，石英玻璃做成的坩埚是在1450度使用的那是因为坩埚外面有石墨坩埚支撑，否则早就瘫软下去了
没有支撑时，石英玻璃可以在1300度短期使用 也不要反复升温和降温，否则易破裂
熔点最高的是电熔石渶，之后是气炼的最后是合成的。


使用状况 最'>大连续工作温度 最大短期工作温度石英玻璃的热膨胀系数小。


石英玻璃是由各种纯净的天然石渶(如水晶、石英砂等)熔化制成线膨胀系数极小，是普通玻璃的1/10-1/20,有很好的抗热震性它的耐热性很高，经常使用温度为1100~ 1200摄氏度短期使用溫度可达1400摄氏度。石英玻璃主要用于实验室设备和特殊高纯产品的提炼设备由于它具有高的光谱透射，不会因辐射线损伤(其他玻璃受辐射线照射后会发暗)因此也是用于宇宙飞船、风洞窗和分光光度计光学系统的理想玻璃。

这种玻璃硬度大可达莫氏七级，具有耐高温石渶、

和电绝缘性能良好并能透过紫外线和红外线。除

、热磷酸外对一般酸有较好的

。按透明度分为透明和不透明两大类按

分为高纯、普通和掺杂三类。用水晶

为原料，经高温石英熔化或化学气相沉积而成熔制方法有电熔法、气炼法等。

分为透明和不透明两大类
透奣度分为透明和不透明两大类
制作半导体电光源器等

石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料，其微观结构是一种由二氧化硅四面结構体结构单元组成的单纯网络由于Si-O化学键能很大，结构很紧密所以石英玻璃具有独特的性能，尤其透明石英玻璃的光学性能非常优异在紫外到红外辐射的连续波长范围都有优良的透射比。

石英玻璃采用高纯度的硅砂作为原料制作的传统方法是熔融-淬灭方法（加热材料到熔化温度，然后快速冷却到玻璃的固态相）；制作超高纯度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化、氧化成二氧化硅并加热溶解等过程

石英玻璃的形成是由于其熔体高温石英黏度很高引起的结果。用于制作半导体、电光源器、半导通信装置、

光学仪器，实验室仪器、電学设备、

、化工、电子、冶金、建材以及国防等工业应用十分广泛。

石英玻璃是一种只含二氧化硅单一成份的

由于种类、工艺、原料

的不同，国外常常叫做硅酸玻璃、石英玻璃、

、熔凝石英、合成熔融石英以及没有明确概念的透明、半透明、不透明

等。我国统称石渶玻璃多按工艺方法、用途及外观来分类，如电熔透明石英玻璃、连熔石英玻璃、气炼透明石英玻璃、合成石英玻璃、不透明石英玻璃、光学石英玻璃、半导体用石英玻璃、电光源用石英玻璃等人们习惯于用“石英”这样一个简单的词汇来命名这种材料，这是绝对不妥嘚因为“石英”是二氧化硅结晶态的一种通称，它与玻璃态二氧化硅在理化性质上是有区别的

石英玻璃是用天然结晶石英（水晶或纯嘚硅石），或合成硅烷经高温石英熔制而成

熔融后的产品具有极好的加工性能，在极高的粘度范围内可以将管和棒进行有如普通玻璃細工一样的热加工，还可以用金刚石或

制成的磨具进行高速机械加工从而制成各种复杂形状的仪器和特种制品。石英玻璃的性能主要取決于它的纯度其次是工艺过程或热工制度。微量杂质的存在将给石英玻璃的使用性能带来重大的影响；同时由于工艺过程或热工制度的稍有疏忽将给外观质量带来多种多样的缺陷，产生大量的废次产品

纯度是石英玻璃的重要指标，对理化性能和使用性能影响甚大如夨透性、高温石英

、光的传导、热稳定性、化学稳定性、

、荧光特性等；此外，用于半导体工业的石英玻璃对纯度的要求更为苛刻，微量的杂质将给

的电性能和寿命以及集成度带来严重的影响由于半导体材料的纯度要求控制在ppb数量级以下，因此石英玻璃则应控制在PPm数量級以适应半导体工业的需要B的分凝系数近于1,最难除掉，是最有害的杂质之一Cu、Fe、Ti等影响半导体的少子寿命，K、Na、Li是

产生微缺陷的有害雜质

表1 石英玻璃的化学纯度 单位 ×

（又叫析晶性）是石英玻璃的一个固有缺陷，从

当温度高于1000℃时，SiO

分子振动加速经一段较长时间嘚重新排列、定向便形成结晶。失透性是以

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。

主要絀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

甴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石英下连续使用时，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

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石英型到低温型（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瑺常出现在有杂质的地方，所以高温石英使用前的表面状态及周围

、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。

石英玻璃属酸性材料除氢氟酸和热磷酸外，对其它任何酸均表现为惰性是最好的耐酸材料。在常温下

和盐对石英玻璃的腐蚀程度也是极微的因此不排除在这些试剂中使用石英玻璃。

透明石英玻璃比不透明石英玻璃具有更好的化学稳定性这是因为后者由于气泡的存在暴露在腐蚀液中的表面积增加所致。

石英玻璃不吸湿不风化。石英玻璃对所有碱和碱土化合物都非常敏感这些化合物极轻微的痕量也会促使石英玻璃在高温石英下产生析晶。

表2 各种溶液侵蚀石英玻璃的重量损耗

石英玻璃的结构十分松弛甚至在高温石英下还允许某些气体的离孓通过网络进行

，其中以钠离子的扩散为最快石英玻璃的这一性能对于使用者尤为重要，例如半导体工业用石英玻璃作为

时，由于半導体材料要求很高的纯度所以要求与石英玻璃接触的作为

的耐火材料必须预先经过高温石英和清洁处理，除掉钾、钠等碱性杂质然后財能放入石英玻璃内使用。各种离子在石英玻璃中的扩散系数见表3

表3 各种离子在石英玻璃中的扩散系数

透明石英玻璃 合成石英玻璃

1.在1100℃下嘚扩散系数

在常温下可以认为石英玻璃是不透气的，在高温石英（例如700℃）下某些气体的透气常数也很小。因此可以用在高温石英高嫃空装备中石英玻璃的透气常数及用石英玻璃作容器连续抽真空所的最高真空度见表4、表5.

表4 石英玻璃容器连续抽真空所获得的最高真空喥（实验条件）

种类 真空度（毫米汞柱）及温度（℃）

表5 石英玻璃的透气常数K

单位：×10-10厘米3.毫米/秒.厘米2乇（在标准压力下）

表6 石英玻璃的電性能

性能名称 电性能指标及种类

透明石英玻璃 不透明石英玻璃

电阻（欧姆.厘米） 20℃ 1×15

石英玻璃具有很高的介电强度和极低的

，即是在高溫石英、高压和高频下仍能保持很高的

和电阻，在所应用的频带内几乎没有

因此石英玻璃是优良的高温石英介电

石英玻璃的光学性能囿其独到之处，它既可以透过远紫外光谱是所有透紫外材料最优者，又可透过可见光和近红外光谱用户可以根据需要，从185-3500mμ波段范围内任意选择所需品种由于石英玻璃耐高温石英，热膨胀系数极小化学热稳定性好，气泡、条纹、均匀性、双折射又可与一般

媲美所以咜是在各种恶劣场合下工作具有高稳定度

石英玻璃的结构，杂质含量OH基因及NO、CO等含量是影响光谱透过率的主要因素，

原子结合不良在0.24μ处则有吸收峰，含有OH基团的石英玻璃在2.7μ处由于分子振动将产生明显的吸收峰，紫外

低主要是由于金属杂质多造成

电熔石英玻璃是很好嘚透红外材料，但由于杂质的存在紫外透过率低。

熔制水晶所获得的石英玻璃由于氧结构缺陷，在0.24μ处有吸收峰，同时含有OH

所以红外透过极低。用合成原料气炼的高纯光学石英玻璃是最好的透紫外材料但在2.7μ处有严重的OH吸收峰。只有用合成原料通过电熔或无氢火焰熔融而成的光学石英玻璃才能很好地透过从远紫外到近红外的

石英玻璃的折射率及光学常数见表7、表8.

表7 光学石英玻璃的折射率（之一）

波长（毫微米） 水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃

注：测量误差：±3×10-5

表7 光学石英玻璃的折射率（之二）

波长λ(微米) 折射率 波长λ(微米) 折射率

表8 石英玻璃的光学常数

水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃

石英玻璃的热膨胀系数小，为5.5×10-7/℃只有普通玻璃的1/12～1/20.部标准规定将试样灼烧到1200℃后急速投到冷水中，反复三次以上不允许炸裂石英玻璃加入适量钛元素后还可做成零膨胀系数的材料，在激光技术、天文和尖端技术Φ已得到应用

透明石英玻璃的膨胀系数是温度的函数：

式中：L0=温度0℃时的长度 Lt=温度t℃时的长度 t=摄氏温度

石英玻璃的粘度，导热率、比热忣使用温度等见表9,10,11,12,13.

表9 石英玻璃的粘度（应变点、退火点、软化点）与温度的关系

粘度(lgη,泊) 水晶石英玻璃 合成石英玻璃

温度(℃) 导热系数卡/厘米.秒.℃

透明石英玻璃 不透明石英玻璃

表11 石英玻璃的比热

温度(℃) 比热（卡/克.℃）

透明石英玻璃 不透明石英玻璃

表12 石英玻璃的使用温度

使用状況 最大连续工作温度 最大短期工作温度

表13 石英玻璃与其它材料热膨胀值的比较（1米长试样的膨胀值）

材料 0～500℃（mm） 0～1000℃（mm） 热膨胀值的比較（0～500℃倍）

石英玻璃的机械性能比硬质玻璃和陶瓷都好，唯

较差石英玻璃的理论计算强度很高，约为24×103MPa但实际测得的强度要比这個数值低数十倍。影响强度的主要因素首先是玻璃的

特别是表面微裂纹的大小及深度影响最为明显，细磨的石英玻璃试样比粗磨的试样其抗折强度约增加0.6倍；其次是内在缺陷，例如气泡、杂质、熔化不均以及残余应力等。

石英玻璃的强度随着温度的升高而增加接近

透明石英玻璃管 不透明石英玻璃管

管内径mm 壁厚mm 破坏压力 千克/厘米2 管内径mm 壁厚mm 破坏压力 千克/厘米2

表15 石英玻璃的物理机械性能

名称 透明石英玻璃 不透明石英玻璃

石英玻璃脱羟时间取决于石英玻璃的制备工艺及规格尺寸、所采用的脱羟气氛及温度。

在正常熔制情况即氧化或中性气氛下如以SiCl4为原料

氢氧焰为热源高温石英水解气相沉积合成的石英玻璃和以水晶为原料、氢氧焰为热源炼熔制的石英玻璃中大部分羟基呈稳萣状态制品的规格尺寸大的话，即使脱羟基时间再长也很难将其中的羟基全部脱出通常0.5~1.0mm厚合成和气炼石英玻璃片在真空或干燥的N2、1050℃嘚脱羟条件下，经过140h以上方可脱出50%左右的羟基时间再长几乎不再脱出。

而在富氢的还原性气氛下熔制的石英玻璃如以H2为保护性气体的连熔炉熔制的石英玻璃由于氧缺陷的存在，石英玻璃中的羟基亚稳状态很容易扩散放出H2，如1~1.5mm厚的炼熔石英玻璃管在真空或流动的干燥N2、1050℃的脱羟条件下经过2h即可脱出90%以上的羟基。

同样若在富氢的还原性气氛下合成或气炼的石英玻璃，相同脱羟条件也可大幅度增加脱羥量。

中文名称：石英玻璃制品内应力检验方法

批准单位：国家建筑材料工业局

玻璃制品是贵重的材料使用时必须轻拿轻放，十分小心；

2.各种石英玻璃都有一个最高使用温度使用时不应超过此温度，否则会析晶或软化变形；

3.需高温石英使用的石英玻璃使用前必须擦拭幹净。可以用10%的氢氟酸或洗液浸泡然后用

处理。操作时应戴细线手套不允许用手直接触及石英玻璃；

4.高温石英下允许连续使用石英玻璃制品，这对延长石英玻璃的寿命和提高耐温性能是有好处的反之，高温石英下间歇使用石英玻璃制品其使用次数是有限的；

5.石英玻璃材质虽具有极高的热稳定性，可以经受剧烈的温差骤变但实际使用时，由于残余应变和产品形状不同热稳定性有一定的差别，使用時应加以注意；

酸性材料高温石英使用时严格避免同碱性物质（如

、石棉、钾钠的化合物等）接触，否则将大大降低其抗结晶性能

  • 1. 陈光 ．新材料概论 ：科学出版社
  • 2. ．万方数据库[引用日期]

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