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石英管厂家浅谈石英玻璃的主要制造工艺
- 2019-01-23 -

    石英玻璃生产工艺复杂,主要因为石英玻璃纯度高、熔化温度高、粘度大,并要求高透明度(85%以上)。为解决高温熔化问题,采用氢氧气为热源,温度可达2000℃;利用电热可以获得很高温度,电热温度的高底取决于加热元件材质的耐温性,用石墨、钨、钼材料作为加热元件温度可达2100℃;而钨、钼基本上不与SiO2反应;采用电弧法可获得3200℃高温,所以用高纯石墨做电板放出电弧来制造石英玻璃坩埚。由于SiO2熔融时粘度大,气泡、气线不容易排除,采用真空熔化,高温加压溶解气泡、气线,采用分层加料,依靠表面张力来排除气泡、气线。新技术等离子、激光可以获得高温,也都用来熔化生产石英玻璃,其中等离子加热已投入生产。本石英管厂家介绍几种常用的石英玻璃生产工艺。

    1、单棒电熔炉工艺 以熔炼水晶为原料,Φ30—60mm×1200—2000mm的石墨棒,通电加热,熔化温度依靠表面功率来控制,温度达到1900℃时将熔炼水晶熔化,此时SiO2+C→SiC+CO↑反应使石英玻璃与石墨棒分离并产生一定内压,温度继续提高,不会再起硅炭反应。该工艺可以生产石英玻璃砖、各种不透明石英玻璃器皿(石英玻璃筒、石英玻璃管、石英玻璃坩埚等)。

    2、真空电阻炉及真空加压炉工艺 由真空常压炉经技改为真空加压炉,炉子有大、中、小三种,最大的直径4米,加热依靠一排石墨棒,烤化炉内的熔炼水晶,可以生产大块光学石英玻璃,现在军工用的红外光学石英玻璃全部用它生产;中型的直径1m—1.5m,用来生产高捏红外光学石英玻璃,用机械真空泵和罗茨泵抽真空,可达10-4mm Hg,加压用瓶装氮气,一般20—25kg/cm2,做光学石英玻璃的原料都是经过特殊加工的一级熔炼水晶;小型真空加压炉Φ650mm高800mm,生产石英管用J—550或H—8真空泵抽真空,高温真空度10-1mm Hg,用石墨坩埚为熔器。国外:法国、日本、美国(50—60年代)用真空炉熔化石英坨,再用石英坨二次在电阻炉内拉管,用这种方法可以生产大直径管(Φ80—Φ200mm)用于电子工业。

    3、电熔连熔炉工艺 以水晶砂或高纯石英砂为原料,钨、钼材料作为熔化溶器和通电加热材料,温度可达2100℃以上,连续加热、连续加料、连续拉制石英玻璃管,正常生产一般为连续一年左右。国产连熔炉工艺有很多缺点,自从东海县石英制品总厂引进国外全套技术、工艺及设备,经过消化吸收、技术创新,促进了中国石英玻璃行业整体水平有了很大提高,照明用透明石英玻璃管已接近或达到国外先进水平(OH-<3ppm),并出口国外,推动了中国照明用石英玻璃产量、质量上了新的台阶。

    4、氢氧气炼工艺 该工艺是先用电解制氢氧技术,能生产大量氢氧气,然后大量生产半导体技术用石英玻璃产品,其中有管子、坩埚,石英玻璃成器器皿、光学石英玻璃等。该工艺为无接触法生产,所以纯度高。采用分层熔化排除气泡,采用优质水晶做原料。

    5、电弧法工艺 利用电弧的高温制造石英玻璃坩埚,节能,可以制造大规模产品,该工艺可以生产Φ8"—Φ16"石英坩埚,也可以生产石英玻璃大钟罩,用于多晶硅生产。

    6、气担沉积工艺 采用化工原料SiCl4或SiHCl3为原料,在氢氧焰或者等离子火焰中热分解、水解:SiCl4+H2+ O2→SiCl4+H2O→4HCl+ SiO2,此时的SiO2是水解产物呈烟雾状,沉积在石英靶面上,制成石英坨,再冷加工成光学产品,也可入电阻炉拉管,拉棒。该产品纯度高,金属杂质总量1—5ppm。但羟基含量高达1200ppm,作为光学产品用石英玻璃,紫外线透过率好,耐辐射性能也特别好,可用于航天技术,精密光学仪器。

    7、二步法工艺 该工艺是把气炼和电熔二个工艺综合起来,也就是用真空电阻炉生产石英坨,再用石英坨电阻炉中二次拉管,可拉制成Φ80—Φ150mm大直径石英玻璃管,用于半导体技术。

    8、掺杂工艺 石英玻璃是SiO2单一成份,才有那么多优良性能,掺杂是为了吸收紫外线;有一些产品如激光灯、无臭氧灯等,希望石英玻璃吸收某一波段紫外线,同时还要保留石英玻璃其它性能,这就出现了掺杂工艺,掺杂元素是特定的几种能吸收紫外线,如:Ti、Ce、Eu等元素,而且量都很少,一般只掺几十至几百ppm(1000ppm=1%),所以一般掺杂量为0.05%—0.2%。

    9、石英玻璃的热加工技术 俗称玻璃灯工,是玻璃仪器、器皿加工技术延用过来的。石英玻璃仪器、器皿就是手艺性极高的玻璃灯工师傅用氢氧焰烧、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。

    10、等离子无接触气炼工艺 该工艺采用等离子打坨(实际上是厚壁Φ150—Φ180mm,内径Φ70—Φ80mm),而后经过冷加工(打孔、磨外圆、抛光内圆),再将厚壁管吊入中频炉无接触加热、拉管(石英玻璃与加热元件“石墨”不接触),防止石英管污染,等离子打坨也是不接触的(不与任何耐火材料接触),因为全部生产(在高温时)都不与耐火材料接触,所以产品纯度极高。

     我们有着丰富的石英制品生产经验,如有生产及制造问题,请联系我们!