石英玻璃性质与加工工艺讲义Word文档格式.docx
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人工合成硅的卤化物Si
可以根据对方供应的图纸上的材料一拦说明,认出是何种石英玻璃。
2.
硬度高
莫氏硬度7。
硬的物质肯定脆、易碎,所以加工肯定得留心,石英玻璃有了裂纹,就简略渗进未开裂之处,裂纹延伸、扩展。
3.
耐高温功用好,是石英玻璃另一个重要底子功用
能承受1300℃左右的高温,可以在1100~1200℃条件下长时辰作业;
抗高温形变:
石英玻璃管在1200±
10℃恒温24h;
其形变率:
≯4%,Φ<120mm
≯6%,Φ>120mm
∵ Si-O键强106千卡/摩尔
∴ 石英玻璃的耐高温功用远远逾越任何一种玻璃
石英玻璃的耐高温功用与其出产工艺不一样而各有差异。
电熔法优于气炼法,等离子优于电熔法,气炼法优于连熔法,其缘由是OH-含量不一样。
表征石英玻璃功用的三个首要温度点:
Ø
退火温度:
这个温度下,15min内,内部应力底子释放空,对应lgη=13°
,1140~1180℃。
软化点温度:
在这个温度下,石英玻璃将在其自重情况下变形,对应lgη=7°
,1580~1650℃。
熔化温度:
石英玻璃
固体情况1713~1756℃。
理论上,石英玻璃能承受1000℃以上高温,短时辰运用1450℃,GE-214型1100℃长时辰运用,1300℃短时辰运用。
为了进一步前进石英玻璃耐高温功用,各公司竟相研制新产品;
如我国Al2O3涂层管,SiC涂层管。
4.
热膨胀功用
热膨胀系数极低,仅为一般玻璃的1/4。
α=5.10×
10-7/℃(常温下)。
5.
热稳定性好
石英玻璃具有承受高温剧变的才干。
TC/T597-1995
石英玻璃在1100℃恒温15min,置于20±
5℃水中急冷,不得出现裂纹、缺口。
大件制品在1100℃恒温15min,置于空气中冷却,不炸裂、无缺口。
石英玻璃的热稳定性还取决于玻璃的热前史,还和它的物理功用如线胀系数、弹性抗张强度、导热性、热容量有关,还有内应力、制品表面微裂纹、形状标准、加热冷却条件等。
6.
粘度
石英玻璃的粘度与出产工艺、所用材料、含金属杂质、OH含量及其之不纯物相关。
石英玻璃粘度大:
∵ 成型操作规划很窄,温度高了,蒸腾量大;
温度低了,粘度大,拉不动。
∴选择恰当的加工温度很首要。
7.
结晶性
结晶性:
透明石英玻璃在特定的温度下分出晶体构成失透。
石英玻璃长时辰在高温下运用,由外至内延伸,扩展而坠落。
缘由:
发作了α-方石英。
影响析晶的要素:
温度、时辰、杂质(内因加外因)
透明石英玻璃析晶从1000℃初步,1200℃显着,1525℃最大值,时辰越长,析晶越严肃,α-方石英出产值越多,石英玻璃内部的杂质离子和表面玷污是析晶的内因,杂质越多,析晶越快越多。
一般,析晶总是从表面上或多或少的污染点初步,在向内部扩展,碱金属和碱土金属离子对析晶有极大影响,约可以降低析晶初步温度200~300℃。
发作析晶怎么办?
现已发作析晶的石英制品当冷却到275℃以下时会在析晶层发作裂纹。
这些裂纹会向没有析晶的有些扩展、直到整个制品破碎。
但若不降温到300℃以下,这些析晶仍然是透明的。
只要将析晶的石英制品总是保持在300℃以上运用,析晶层就不会发作损坏,制品就可以继续运用先恰当长的时辰。
析晶的运用:
石英玻璃析晶分出α-方石英,有其危害的一面,但研讨标明α-方石英的晶体结构有支撑作用,能增强石英玻璃抗高温形变功用。
∴Ae2O3涂层运用这一点,在石英管表面面均匀涂一层高能Ae2O3,使其在高温下人为构成一层析晶层,以前进其高温形变功用,使其在1300℃运用。
石英玻璃的其它功用,如:
光谱特性、高透过率、耐
功用、机械功用、化学功用、耐酸不耐碱、电学功用等不展开讨论。
二、
石英玻璃的加工工艺
石英玻璃的深加工是指将石英玻璃材料(管状、棒状、片状、块状)加工成用户需要的石英器件,在加工方法上分为冷加工和热加工两种方法:
1、
石英玻璃的冷加工——首要是切(割)研(磨)抛(光)三种:
切开
砣,金刚砂锯片、金刚石锯片,首要用于切开石英管、石英片。
多刀切开机、线切开机,首要用于石英碇、石英块料。
激光切开机、内园切开机,首要用于切劝导行板材。
研磨
平面磨盘、单轴、双轴抛光机,分粗磨:
Hcp在10~20µ
m光洁度▽2。
平面铣床、多功用铣床,
细磨:
Hcp在6.3µ
m光洁度▽6。
钻床、车床、内园、外园磨床, 粗磨:
Hcp在6µ
m以下▽7。
抛光 多轴抛光机 Hcp<λ,即0.5µ
m以下。
说明:
①粗磨的目的是成型,使加工件具有肯定的几何形状。
用散粒磨料或联络磨料加工石英玻璃表面后,其表面不平度Hcp10~20µ
m,▽2。
粗磨有的用散粒磨料在磨盘上手工磨,或用联络磨料机械磨。
散料磨料有绿SiC色(金刚砂)和电熔白刚玉等几种;
用60#~12#电熔刚玉砂可抵达▽2。
联络磨料有SiC树脂,金刚石磨轮。
粗磨最好在平面磨床或铣床上用联络磨料进行。
②细磨:
目的是改善表面的粗糙度,使被加工件获得靠近竣工的几何形状,为抛光打下基础,用散粒磨料研磨表面,不平度Hcp<6.3µ
m;
标准精度0.5~1.0mm。
细磨也有二种:
手工散粒磨料+平面磨盘,一般选用较小磨盘,线速度12m/s以上,加工件在磨盘上是椭圆形运动,正常自转180°
机械磨,上盘,加工件固定以圆形铸铁平面上。
单轴抛光机,双轴抛光机(H015型)轴抛光机。
③精磨:
目的是进一步改善玻璃表面智质量,尽量减少抛光有必要完全除去的破换层厚度,并对几何标准进一步修改。
Hcp<6µ
、▽7左右。
精磨的首要方针是光洁度,检查方法是在反射光下用肉眼查询。
精磨磨料为20120~14µ
m。
应尽量避免擦伤。
④抛光Hcp<λ;
即<0.5µ
抛光的目的是使玻璃光石的微观高低小于光波波长。
精磨石的玻璃即可进行抛光;
使玻璃对光线有出色的透过才干。
用以沥青+松香为气体的抛光胶;
抛光车间需要恒温。
有高速和低速二种抛光设备。
各种东西夹具。
2、
石英玻璃的热加工工艺
分灯工加工和玻璃车床加工二种。
①
灯工加工
设备:
各种石英灯具,本分混式和外混式二种(H2和O2混合)
高纯石墨摸具,金属托架附石墨转轮。
②
玻璃车床加工
附各种灯具,工夹具。
玻璃加工车床、二次成型车床;
德国Arnold和英国Heathway公司的设备为好,我国重庆一家公司的设备也不错。
③
高温退火炉和精密退火炉,酸洗槽。
石英玻璃热加工是用H2和O2火焰(有时还参与乙
)将经过冷加工的石英管、棒、片加工成用户需要的石英炉管(涣散管、氧气管、钟罩)石英舟及其他石英制品,如均流板废液瓶、保温筒、源瓶等。
灯工加工精度
GB/T1804—2000;
c级
冷加工加工精度GB/T1804—2000;
m级
附:
石英玻璃加工公司首要出产设备
冷加工:
首要是切开、研磨、抛光;
简称切磨抛
切开
外园切开机有三种:
①
砣—用磨料切开,俗称泥切开
②金刚砂锯片—树脂锯片;
水冷却
③金刚石锯片—金属薄片上镶嵌青铜和金刚石;
还有多刀切开机、线切开机、内园切开机。
激光切开机、开槽机(加工石英专用设备)
铣床能加工不规则形状的石英块,如加工石英舟的舟架。
钻孔:
小孔用超声打孔机,更多用套孔模具套孔,如605引进的
钻孔设备。
研磨:
分粗磨细磨精磨三个等级
平面磨盘:
最常用元研磨设备,一块大圆形铸铁大圆盘,用研磨手工研磨,运用加工件底子符合标准,一般在0.1~0.3mm以内。
外圆磨床:
用磨头加工,还有内圆磨床,衍磨机,如605引进设备。
平面磨床:
加工平面,精度高。
单轴。
双轴研磨机,一般用于粗磨和细磨;
用微粒磨料:
粗磨:
平面不平度Hcp10µ
细磨:
平面不平度Hcp<6.3µ
精磨:
平面光洁度▽7左右。
抛光:
分一般抛光和光学抛光二个等级
用单轴、双轴、4轴抛光机,几种散粒磨料或抛光粉。
光学抛光首要用于有光学需要的产品或有查验需要的石英材料,一般要加工到1~2个光圈。
热加工(灯工加工和玻璃车床加工)
灯工加工:
石英灯具或金属灯具,高纯石墨模具、金属托架附石墨纸制转轮。
玻璃车床加工
玻璃加工车床
二次成型车床,附各种灯具
大、中、小型高温退火炉(tmax1200)℃
精密退火炉
三、
石英玻璃制品质量检测设备
直尺、游标卡尺、百分表
测高仪
投影仪
应力仪
三维测量仪
本文摘自地形测量网站