首页%UED在线娱乐注册%首页 顺盈招商主管石英是自然界中含量最丰富、分布最广的矿物之一，是地球表面唯一稳定的结晶二氧化硅多晶型物。它存在于所有形式的岩石中：火成岩、变质岩和沉积岩。当含石英的岩石风化或侵蚀时，它会集中在土壤、水体和沙子中。

　　石英的化学式是SiO2。硅-氧 (Si-O) 键是极性和共价键。元素硅包含四个价电子，使硅原子与四个氧原子键合。一个氧原子与两个硅原子键合，形成石英的体心四面体晶系。四面体晶体系统由四个角的氧原子和一个中心的硅原子组成。在一个四面体中，O-Si-O 键形成 109° 角。在 SiO4 四面体网络中，角氧原子连接中心硅原子。Si-O-Si 键形成 144°。网状 SiO4 的结构是开放的，具有宽阔的空间，因此使石英具有六方晶形。

　　硅砂是生产石英玻璃的常用材料。它是一种惰性硬矿物，随着时间的推移会分解成沙子。高纯度硅砂可以更好地控制最终产品的强度、透明度和颜色。通过使用一致的化学处理，每批石英玻璃都具有高品质、均匀和异常可靠的特点。

　　石英可制成石英玻璃，因其卓越的纯度而备受推崇，应用范围广泛。石英玻璃不含添加剂。它有时被称为熔融石英或熔融石英；两者的区别在于熔融石英由纯二氧化硅 (SiO2) 制成，而熔融石英由合成前体制成。

　　大多数石英来自硅砂，用于生产具有额外强度、透明度和颜色的高纯度石英。广泛的沙子加工生产出纯度极高的石英，因为产品化学的使用可以去除任何杂质。

　　石英玻璃因其独特的高价值特性而受到重视。其中包括低热膨胀系数、高透气性和广泛的光传输。

　　天然石英中存在的污垢、水分和污染物在加工的早期阶段会被去除，这可能会影响要生产的石英玻璃的质量和性能。这仅适用于开采的石英。

　　此步骤的目的是将原始石英减小到适合熔融方法和所使用机器的尺寸。天然石英经过一系列粉碎步骤，例如破碎和研磨（球磨或辊磨）。石英本质上非常脆，这使得粉碎非常容易。然后，分析粒度并分离较大的颗粒。

　　在这个阶段，热能被用来破坏强的硅氧键。随着温度的升高，更多的键被破坏并导致石英的粘性降低。在成型和冷却至最终形式后，SiO2 分子的有序晶体结构转化为石英的玻璃状、无定形结构和亚稳态形式。

　　根据所需的纯度水平和最终用途，天然石英可以通过以下融合方法进行均质化和成型：

　　该方法生产工业上已知的I型石英玻璃。如图所示，该材料将包含 100 ppm 至 130 ppm 的 OH 含量。如果要获得高纯度和低羟基 (OH) 含量 ( 1 ppm – 30 ppm)，则使用电熔。使用真空退火工艺，可以根据某些应用的需要将 OH 含量降低到必要的水平。较低的 OH 水平允许在 IR 范围 (2750nm) 中更大的紫外线透射，这对于某些应用中的使用可能是至关重要的。原料为天然石英粒，可采用以下生产方式：

　　·连续模式：石英砂连续进料到包含电加热装置的难熔金属坩埚柱的顶部。坩埚的内腔保持在干燥和真空密封的气氛中，以防止熔化的石英与耐火材料发生反应。通过热坩埚柱后，熔化的石英被收集在位于柱底部的孔中，在该孔中成型并切割成板、管和棒。这种方法适用于大批量生产。

　　·批量或晶锭模式：大量石英被放置在一个内衬耐火材料的真空室内，该真空室内还包含一个电加热装置。石英熔化后，粘性熔体被收集并成型为最终形式。单个晶锭可能有 72 英寸 x 24 英寸厚，重达 8000 磅。从晶锭中，零件被切割、切片和切块，以制造板、圆盘、法兰和其他组件。大多数物品随后经过机械抛光或火抛光以使其清晰。

　　在该方法中，天然石英或合成前体可以是起始材料。天然石英通过具有高温氢/氧 (H2/O2) 火焰的腔室，直到起始材料熔化。如果要使用气态合成前体四氯化硅 (SiCl4)，则使其与 H2/O2 火焰发生反应。

　　粘性熔体沉积在一个耐火衬里的真空室中，由容器底部的模具缓慢收集，并成型为最终形状。由于它与 H2/O2 火焰直接接触，这种方法从天然石英中生产出 OH 含量为 150-200 ppm 的石英玻璃，合成二氧化硅的含量高达 1000 ppm。以这种方式生产的材料具有高稳定的 OH 含量，不能进行真空退火。生产的石英将具有较低的温度软化点和较低的操作温度。

　　用这种方法制成的石英玻璃具有更高和更稳定的 OH 含量，不能真空退火。石英材料将具有较低的温度软化点和较低的工作温度。

　　由晶体石英通过火焰熔融生产的玻璃被归类为 II 类，由合成前体制成的玻璃被归类为 III 类。III 型合成石英玻璃是化学反应的产物。四氯化硅的燃烧产生合成石英并留下对环境有毒的副产物氯和盐酸。

　　这个过程类似于火焰融合，使用无水蒸气等离子火焰作为热源。等离子熔融石英玻璃纯度高、OH含量低、气泡含量低、无拉丝。

　　天然石英或合成前体可以是该方法的起始材料。由合成前体在等离子火焰中燃烧产生的石英玻璃被称为 IV 型。

　　石英砂在电弧炉中熔化。沙子的加热产生具有气态微气泡的玻璃质材料，这些气泡会衍射光，从而使材料具有不透明性。将所得玻璃锭压碎并模制成干燥和烧结的部件。生产出来的石英玻璃是白色不透明的，一般不属于任何类型的石英玻璃，含有 100 ppm 到 130 ppm 的 OH 含量。

　　石英玻璃的制造和成型不同于用于制造典型玻璃的工艺。由于石英玻璃不会流动而是软化并变得粘稠，因此需要更高的温度。

　　由于其硬度，石英玻璃的成型和成型可能需要金刚石切割工具。此外，必须优化此类操作参数，因为石英玻璃也很脆，并且在发生破裂或断裂之前可以施加的力有限。一些机械过程包括：

　　·切割：使用带锯和线 激光器和水射流切割机切割石英玻璃。使用激光切割机可以留下光滑光滑的切割。锯切会留下粗切。如果单次切割不够，厚石英玻璃板可能需要多次连续切割。可能需要退火以减轻热引起的应力。通过真空退火工艺，可以降低 OH 含量以满足某些应用的需要。较低的 OH 水平允许在 2750 nm 的 IR 范围内更好地传输紫外线，这对于某些应用可能是至关重要的。

　　·钻孔：如熔融石英玻璃产品中详述的，可以使用金刚石钻孔机打孔。激光钻孔机可用于切割薄的小板。必须确保适当的冷却，以防止工具过早磨损。

　　由于其高熔点和陡峭的粘度，石英玻璃的热成型非常复杂，因此可以在非常窄的温度范围内成型。如果温度太低，玻璃是固体；如果温度太高，玻璃的粘性和挥发性会降低，从而导致部件蒸发。除此之外，还需要一个或多个退火步骤来减轻热应力并防止由热成型引起的断裂。以下是制造商可以用来增强玻璃产品的一些热成型方法：

　　·焊接：石英玻璃的两个组件通过焊接连接在一起。每个组件的末端被加热，一块石英玻璃被熔化以填充接缝或接头中的间隙。保持温度足够高以避免热应力是至关重要的。

　　·伸长和压缩：施加正或负径向力以将石英玻璃棒伸长或压缩至其最终直径。这是在石英玻璃的软化温度下进行的，并且必须施加最佳力以防止破裂和开裂。

　　纯度是石英玻璃制造中最重要的方面之一。污染物，即使含量非常低，也会影响最终应用中所接触的石英玻璃和材料的热、电和光学特性。必须在原料来源和生产的所有阶段采取严格的处理预防措施，以确保高纯度。最常见的杂质是金属氧化物（Al2O3、Fe2O3、MgO 等）、水和氯。

　　水以羟基 (OH) 的形式存在于石英玻璃中。OH 含量可根据热处理和石英玻璃在高温下暴露的水分含量而变化。OH 影响红外透射、粘度和衰减。高水平的 OH 会降低红外线透射率。OH 还会降低热稳定性；较高的OH含量意味着石英玻璃不适合高温终端应用。退火步骤可以降低电熔石英玻璃中石英玻璃的OH含量。

　　石英玻璃对大多数化合物具有化学惰性：水、盐和酸，使其成为化学实验室和工业中的有利材料。它基本上不透气。氢氟酸和磷酸是唯一可以在环境温度下蚀刻和分解石英玻璃的试剂。然而，碱和碱土试剂会侵蚀表面，导致加速失透。每平方厘米碱化合物0.1毫克碱可以放大转化所有的半稳定分子。即使是含有微量碱的指纹也会引发失透。

　　石英玻璃以其极低的热膨胀系数 (CTE) 而闻名。热膨胀是指物体尺寸随温度变化而发生的微小变化。对于大多数材料，CTE 与温度变化成正比。石英玻璃还具有优异的抗热震性，可以承受突然和极端的温度变化。石英玻璃还具有低导热性。

　　石英玻璃从 1630°C 开始软化，在高温下就像大多数玻璃类型的粘性液体一样。这种状态出现在很宽的温度范围内，粘度随温度升高而降低。杂质的存在也会增加粘度。

　　与其他玻璃类型相比，石英玻璃具有几乎相似的机械性能。石英玻璃具有很高的抗压强度，但也表现出很高的脆性。表面缺陷也会影响这种材料的整体强度。机器抛光的零件往往比火抛光的零件更弱。此外，由于暴露在环境中，玻璃的使用年限也会影响可靠性。

　　石英玻璃因其广泛的光学传输特性而成为研究的主题，涵盖紫外线区域、可见光和红外线波长。它可以通过添加掺杂材料进一步增强。透射率受石英玻璃的纯度和 OH 含量的影响。金属杂质和 OH 分子振动和旋转激发的增加会导致光吸收，从而影响随后的传输。

　　石英玻璃是一种极好的电绝缘体，在高温下保持高电阻率。它具有高介电强度。这是由于分子晶格中不存在带电的移动离子和强的硅-氧键，这使结构具有非常低的极化率。

　　石英玻璃的大多数应用都利用了其光学特性，因为它具有广泛的透明度范围和优越的透光率，范围从紫外到红外区域。石英玻璃不易被紫外线和高能辐射损坏。光可以在功能化的光路中以最小的失真通过石英玻璃。具有光学应用的产品示例有：棱镜、透镜、分束器、偏振器、镜子和窗户。

　　高纯度石英玻璃用于各种灯具和照明系统，如汞灯、卤素灯、氙灯、紫外线灯以及在高温下提供光源的弧光灯和白炽灯。这些灯用于多个行业，其中包括食品和医疗行业的消毒和清洁设备以及半导体行业的曝光设备。

　　石英玻璃材料是一种很好但昂贵的替代品，因为它对其他无法承受特定用途的高温应用的玻璃类型具有化学惰性。常见的应用是玻璃器皿、板和管。

　　熔融石英在紫外光谱中具有高效的波传输，通常用于制造紫外窗口、透镜和光学器件。

　　本节给出了处理或使用石英玻璃产品时的推荐做法，以保持其重要特性并最大限度地延长其使用寿命：

　　如果石英玻璃在使用前后保持清洁，则可以长期使用。即使是少量的杂质也会促进逐渐失透。处理石英玻璃时，建议使用干净、无绒、无粉或棉质手套，以防止进一步污染。

　　可以将石英玻璃浸泡在 7% 的氟化氢铵溶液中不超过 10 分钟或在 10% 的氢氟酸溶液中浸泡不超过 5 分钟来清洁石英玻璃。清洗后，必须用去离子水或蒸馏水彻底冲洗并干燥。

　　石英玻璃在不使用时必须存放在密闭容器中，以保护其免受可能影响石英玻璃质量和性能的表面缺陷和湿气的影响。理想情况下，玻璃必须被包裹。如果是管子，必须覆盖末端开口。

　　石英玻璃比其他玻璃类型更能抵抗极端高温和热冲击。然而，当石英玻璃较厚时，耐热性和抗热震性较低。此外，厚且不透明的玻璃产品会随着温度的快速变化而产生裂纹。

　　在退火之前，石英会达到变形点或应变点。当石英玻璃在变形温度（约 1100°C）后非常迅速地冷却时，可能会再次产生变形。

　　石英玻璃具有相对较低的热膨胀系数。如果附加、固定或夹入另一种系数明显更高的材料，则熔融石英可能会破裂。

　　由于其低导热性，当玻璃局部加热或在高于变形点的温度下与火焰接触时，玻璃表面可能会出现裂纹。此外，石英玻璃随着温度的升高变得不那么粘稠。建议在将石英玻璃用作成品或作为其他设备或装置的组件时考虑到这一点。

　　失透会缩短石英玻璃的使用寿命，并彻底消除石英的所有理想特性。失透是将亚稳态石英玻璃转化为稳定的结晶方石英。当石英在高温下长时间加热时，或者在加热时表面附着有杂质（即使是少量杂质）时，就会发生这种情况。在不存在杂质的情况下，失透通常在 1200°C 开始，并随着温度的升高而加速。杂质降低了失透阈值。

　　· 石英玻璃因其卓越的光学性能（即透光率）、低热膨胀系数和良好的耐化学性而受到重视。

　　· 石英的晶体结构包含强的共价硅-氧键；单个分子形成四面体几何形状。SiO4分子网络形成六棱柱形体心晶体。加工时，晶体结构转化为亚稳态无定形石英玻璃。

　　· 电熔产生 I 型玻璃。将石英砂或晶体送入耐火坩埚中，收集熔体以形成各种零件。火焰融合利用氢氧火焰。II型玻璃是由水晶石英通过氢氧火焰制成的；另一方面，III 型玻璃是通过四氯化硅与火焰的燃烧产生的。生产 IV 型玻璃的等离子融合几乎与火焰融合相似，不同之处在于该方法中使用了等离子火焰。

　　· 纯度是石英玻璃的一个重要方面。羟基 (OH) 基团会极大地影响石英玻璃的性能。石英玻璃对大多数化学试剂有抵抗力，但对碱性化合物很敏感。

　　· 处理石英玻璃时必须遵守适当的预防措施，以保护其可靠性。玻璃必须始终保持清洁。在设计其应用时必须考虑其热行为。

　　石英玻璃是用二氧化硅制造的一种非常优良的基础材料，具有一系列优良的物理、化学性能，如：耐高温、耐腐蚀、热稳定性好、透光性能好以及电绝缘性能好等。

　　1、因为石英玻璃具有优秀的耐高温功能，因而被广泛运用于冶金、化工等工业需要耐高温的设备中。

　　2、广泛运用于核工业和航空航天领域中，火箭、飞船的观察窗及保温外壳即是用石英玻璃制作。

　　4、石英玻璃耐高温且透光性能好，因而被广泛运用于国防军工以及新式电光源等高科技领域。

　　5、石英玻璃具有很好的光谱特性，不只能够透过可见光，并且能够透过红外线、紫外线，因而被广泛运用于微电子、信息、激光及天文学中，光导纤维即是用石英玻璃制成。

　　6、还有就是石英玻璃的高纯度、耐高温、低的热膨胀性等优秀功能而被很多用于电子工业的出产中，如在对单晶硅片进行掺杂、分散、氧化、退火等要害工序中运用的石英玻璃分散管；硅片外延工序运用的石英钟罩；硅片酸洗和超声波清洁工序运用的花篮、支架；硅片分散工序运用的硅片承载器(石英玻璃舟)；拉制单晶硅工序中运用的石英坩埚等都是用石英玻璃制成。

　　玻璃材质的产品在我们的日常生活中被广泛应用，比如一些日用品、医疗用品、电子产品、仪表、建筑、等领域都有应用到玻璃，这些玻璃只是这些产品其中一个配件，往往需要进行玻璃切割和打孔加工。玻璃打孔在以往也有很多种方式，比如刻蚀法、热加工等，而随着激光技术的出现，可在硬、脆、软等各种材料上进行激光打孔，所以玻璃激光打孔机也就替代了传统的玻璃打孔方法。

　　卓越的透明性：石英玻璃具有卓越的透明性，允许高度透明的光线穿透，使其在光学和激光技术中发挥关键作用。

　　高硬度与耐热性：其硬度高，抗热性强，使得石英玻璃能够在高温环境下稳定运行，适用于各种特殊工况。

　　电绝缘性：石英玻璃表现出优异的电绝缘性，广泛应用于电子和半导体行业，成为关键材料。

　　化学惰性：对于化学腐蚀具有较强的抵抗能力，使其在实验室设备和医疗器械制造中备受青睐。

　　玻璃微孔加工是一种高精度、微观尺度的加工技术，通过控制微孔的形状、大小和分布，使其在多个领域中得到应用：

　　生物医学领域：玻璃微孔常用于生物传感器和医疗诊断设备，通过微孔结构实现对微小生物分子的检测和分析。

　　微流体芯片：玻璃微孔结构可用于构建微流体芯片，广泛应用于生物医学实验室中，用于实现微量液体的混合、分离和检测。

　　光子学与光通信：微孔加工可以创建精密的光学元件，用于光子学研究和光通信中的微型光学器件制造。

　　过滤器与隔离器：通过调控微孔结构，玻璃可以被制成高效的过滤器，用于气体分离、液体过滤等应用。

　　传感器技术：玻璃微孔可用于制造各类传感器，包括温度传感器、压力传感器等，用于实现对环境变化的高灵敏度检测。

　　石英玻璃打孔有超声波打孔机、钻床、套管式金刚石钻头、激光打孔等设备。磨口有锥形磨口机、球形磨口机、标准磨口机等。将石英玻璃与玻璃微孔加工相结合，产生了更为广泛的应用：

　　微纳光学器件：通过在石英玻璃上应用微孔加工技术，可以制造微型光学器件，如微透镜、微棱镜等，用于实现光学系统的微型化。

　　光学传感器：结合石英玻璃的光学特性和微孔加工的微小结构，可制造高灵敏的光学传感器，用于测量微弱的光信号。

　　微小型反应器：在石英玻璃表面加工微孔，可构建微小型反应器，用于实现微尺度下的化学反应和实验。

　　石英玻璃和玻璃微孔加工作为材料科学的两个关键领域，各自在多个行业中展现出独特的应用价值。它们的融合应用不仅拓展了材料的应用领域，也为科技创新提供了新的可能性。未来，随着技术的不断进步，相信石英玻璃与玻璃微孔加工将在更多领域中发挥出更为强大的潜力。

　　玻璃具有易碎的特性是周所周知的，因此在玻璃制品表面进行雕刻打孔，对工艺要求很高，所以普通的激光打孔虽然能进行玻璃打孔，但其打孔工艺不能达到理想状态。

　　石英玻璃是用天然结晶石英(水晶或纯的硅石)，或合成硅烷经高温熔制而成。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细工一样的热加工，还可以用金刚石或碳化硅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决于它的纯度，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。

　　石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃，具有普通玻璃无可比拟的一系列优异性质，被新材料领域专家誉为“玻璃之王”，是现代信息产业、光学、光伏、半导体等国家战略性新兴产业和航空航天等国防领域的重要基础性材料。

　　石英玻璃具有一系列优异的光学性能。与普通玻璃相比，高纯石英玻璃具有从远紫外（160nm）到远红外（5μm）极宽光谱内的良好透过性，这是一般光学玻璃所不具备的。优异的光谱透过性和光学均匀性使得石英玻璃广泛应用于半导体光刻和精密光学器件领域。

　　此外，石英玻璃具有良好的耐辐照性能，耐辐照石英玻璃已经广泛用作“神舟”系列宇宙飞船的窗口材料，“天宫”系列空间实验室关键部件的防护罩等。