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石英玻璃產生的缺陷對其性質的影響怎樣

什么是石英玻璃

石英玻璃以天然結晶石英(水晶或高純硅石)或硅化合物為原料,在潔凈環境中經高溫熔制而成的一種光學玻璃,具有一系列優良的物理化學性能。石英玻璃被廣泛應用于需要高溫、潔凈、耐蝕、透光、濾波等特定的高新產品生產工藝環境中,是半導體、航空航天、光通訊等領域不可或缺的重要材料。

石英玻璃的5大理化性能

1、耐高溫。
2、耐腐蝕。
3、熱穩定性好。
4、透光性能好。
5、電絕緣性能好。

石英玻璃

石英玻璃產生的缺陷對其性質的2大影響

石英玻璃的性能與其純度密切相關,在石英玻璃的制備過程中不可避免的會引入各種雜質,進而導致石英玻璃中缺陷的產生和性質的改變。

石英玻璃缺陷的產生有兩方面原因

一:原材料。如果原材料的純度不夠,則生產出來的石英也會有各種問題,氣泡、雜質、羥基含量高、析晶嚴重以至于其各種性能都不能達標。

(1)雜質對石英玻璃的明顯影響是析晶行為,堿性金屬對石英玻璃的影響較為嚴重。Li、Na、K等堿金屬在熔融石英玻璃結構中具有強助熔作用,導致石英玻璃的失透和高溫變形,其次,堿金屬會影響石英玻璃的熱學特性和光學特性,降低電光源、半導體等的使用壽命。

(2)過渡金屬超標會影響石英玻璃導電性,透光性,也會造成析晶現象。過渡金屬元素Fe、Cr、Mn、Ni、Cu等都有多種氧化態,常呈一定的顏色,對熔融石英玻璃質量影響嚴重。比如微量過渡金屬元素會降低熔融石英玻璃的導電性,對儀器的可靠性和預見性起負面作用,還會使其產生色斑或高溫變色,影響透光性能。

二、生產工藝。如果生產工藝上控制不嚴格,出現羥基、內應力、條紋及微觀結構缺陷,同樣會降低石英玻璃材料的性能指標。

石英玻璃制備過程中,由于溫度的影響,會出現三種缺陷:

(1)在石英內部出現的未熔顆粒,主要出現在熔融石英玻璃中;

(2)在石英玻璃表面出現的條紋,這種缺陷主要是在以SiCl4為原材料的石英玻璃中出現,這兩種缺陷都是因為溫度場分布不均勻;

(3)石英玻璃冷卻過程中內外部產生溫度差導致內應力的出現,使其內部結構處于亞穩定狀態,降低機械強度和熱穩定性。



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