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石英玻璃产生的缺陷对其性质的影响怎样

什么是石英玻璃

石英玻璃以天然结晶石英(水晶或高纯硅石)或硅化合物为原料,在洁净环境中经高温熔制而成的一种光学玻璃,具有一系列优良的物理化学性能。石英玻璃被广泛应用于需要高温、洁净、耐蚀、透光、滤波等特定的高新产品生产工艺环境中,是半导体、航空航天、光通讯等领域不可或缺的重要材料。

石英玻璃的5大理化性能

1、耐高温。
2、耐腐蚀。
3、热稳定性好。
4、透光性能好。
5、电绝缘性能好。

石英玻璃

石英玻璃产生的缺陷对其性质的2大影响

石英玻璃的性能与其纯度密切相关,在石英玻璃的制备过程中不可避免的会引入各种杂质,进而导致石英玻璃中缺陷的产生和性质的改变。

石英玻璃缺陷的产生有两方面原因

一:原材料。如果原材料的纯度不够,则生产出来的石英也会有各种问题,气泡、杂质、羟基含量高、析晶严重以至于其各种性能都不能达标。

(1)杂质对石英玻璃的明显影响是析晶行为,碱性金属对石英玻璃的影响较为严重。Li、Na、K等碱金属在熔融石英玻璃结构中具有强助熔作用,导致石英玻璃的失透和高温变形,其次,碱金属会影响石英玻璃的热学特性和光学特性,降低电光源、半导体等的使用寿命。

(2)过渡金属超标会影响石英玻璃导电性,透光性,也会造成析晶现象。过渡金属元素Fe、Cr、Mn、Ni、Cu等都有多种氧化态,常呈一定的颜色,对熔融石英玻璃质量影响严重。比如微量过渡金属元素会降低熔融石英玻璃的导电性,对仪器的可靠性和预见性起负面作用,还会使其产生色斑或高温变色,影响透光性能。

二、生产工艺。如果生产工艺上控制不严格,出现羟基、内应力、条纹及微观结构缺陷,同样会降低石英玻璃材料的性能指标。

石英玻璃制备过程中,由于温度的影响,会出现三种缺陷:

(1)在石英内部出现的未熔颗粒,主要出现在熔融石英玻璃中;

(2)在石英玻璃表面出现的条纹,这种缺陷主要是在以SiCl4为原材料的石英玻璃中出现,这两种缺陷都是因为温度场分布不均匀;

(3)石英玻璃冷却过程中内外部产生温度差导致内应力的出现,使其内部结构处于亚稳定状态,降低机械强度和热稳定性。



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