CN102285757A - 一种防紫外线石英玻璃的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以本地产超高纯石英砂为主要原料，工业化生产防紫外线石英玻璃的方法。防紫外线石英玻璃具有优良的耐高温性能；热膨胀率极小，该产品具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线，可吸收部分紫外线，并且具有良好的耐酸性和极好的电绝缘性，其用途极为广泛。本发明的优点是：生产工艺简单、设备少、生产成本低，无污染，适合于工业化批量生产，产品质量高。使用的原料有：本地产超高纯石英砂、氧化铈、氧化钛。
Description
技术领域
本发明属于玻璃制造领域，具体涉及一种防紫外线石英玻璃的生产方法。
背景技术
石英玻璃由纯二氧化硅组成，其SiO2的含量高达99％-99.9％，有透明和不透明石英玻璃两种，透明和不透明石英玻璃是工业和科研使用的重要原材料之一。制造石英玻璃所用的原料为水晶或高纯、超高纯石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。这两种原料都存在于自然界，它的成份为最纯的SiO2所组成。石英玻璃和水晶具有相同的化学成份，但在结构上大不相同，一个是玻璃态，另一个是晶态，水晶经不起高温热冲击，它遇高温就会破裂并转化成其它晶体变态，而石英玻璃经得起极高温的冲击。制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高温下进行，因为结晶SiO2在1713℃以上才能熔化。石英玻璃具有一系列特殊的物理、化学性能：1.具有优良的耐高温性能，其熔点与白金的熔点相近；2.热膨胀率极小，相当于陶瓷的1/6，只有普通玻璃的1/20，石英玻璃中掺入一定量的钛，可以制成膨胀系数接近零的超低膨胀石英玻璃；3.石英玻璃具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线、紫外线；4.石英玻璃是良好的耐酸材料，相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于不锈钢的150倍；5.石英玻璃是极好的电绝缘材料。正是因为石英玻璃具有这些优良的性能，使它的用途极为广泛：由于其具有从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性，广泛使用于水银灯、超高压水银灯、氙灯、紫外线灯等电光源；不透明石英玻璃可用于红外线加热器、取暖器、晶体加热器等；由于其优越的耐酸性和耐热性，可用于各类耐酸、耐热容器；可用于制造各类电绝缘用品；冶金工业上用石英玻璃作平炉，高炉的氧、碳等分析用试样采取管类。常用的石英玻璃生产工艺有：单棒电熔炉工艺，该工艺以熔炼水晶为原料，以50mm×1500mm的石墨棒为依托，通电加热，熔化温度依靠表面功率来控制，温度达到1850-1900℃时将熔炼水晶熔化，该工艺可以生产石英玻璃砖、各种不透明石英玻璃器皿。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，加热依靠一排石墨棒，烤化炉内的熔炼水晶，此工艺可以生产大块光学石英玻璃。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，，此工艺可以生产光学石英玻璃及石英玻璃管。4.掺杂工艺，在石英玻璃掺入某些元素，使其吸收紫外线的能力加强，制成一些有特殊用途的石英玻璃。本发明产品是利用电熔连熔炉工艺，以高纯石英砂为原料，掺入氧化铈、氧化钛，工业化生产防紫外线石英玻璃。因本地盛产高中低档的石英砂，原料来源有保障、价格低，因而生产成本低，再加上生产工艺成熟、先进，可以生产出优质的防紫外线石英玻璃制品。
发明内容
本发明主要解决的问题是提供一种以本地产超高纯石英砂为原料，工业化生产防紫外线石英玻璃的方法。本发明使用的原料：本地产超高纯石英砂97％-98％(SiO2的含量为99％)；氧化铈1％-2％(含量为99％)，氧化钛1％-2％(含量为99％)。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种工业化生产防紫外线石英玻璃的方法，其特征是由以下步骤构成：
(1)将本地产超高纯石英砂、氧化铈(使玻璃脱色，原理是将玻璃中含有的二价铁转化为三价铁，因三价铁的色调强度只有二价铁的十分之一，故颜色变浅；氧化铈添加在玻璃中能明显吸收紫外线)、氧化钛混合均匀。
(2)将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850℃-1950℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。
(3)将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。
(4)当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
上述步骤(2)中所述的电熔连熔炉内的熔化温度约为1850℃-1950℃之间，高温熔化20-22小时。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)生产防紫外线石英玻璃，生产工艺简单、生产成本低，无污染。
(2)适合于工业化批量生产，产品质量高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步详细描述本发明。
实施例一
将本地产超高纯石英砂97％、氧化铈2％、氧化钛1％混合均匀。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
实施例二
将本地产超高纯石英砂98％、氧化铈1.5％、氧化钛0.5％混合均匀。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1900℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
实施例三
将本地产超高纯石英砂97.5％、氧化铈1.5％、氧化钛1％混合均匀。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1900℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
实施例四
将本地产超高纯石英砂97.5％、氧化铈1.25％、氧化钛1.25％混合均匀。将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1950℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
Claims (5)
1.一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其特征是：本地产超高纯石英砂97％-98％(SiO2的含量为99％)；氧化铈1％-2％(含量为99％)；氧化钛1％-2％(含量为99％)为原料，通过以下步骤来得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第一步的特征是：将本地产超高纯石英砂、氧化铈、氧化钛混合均匀。
3.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第二步的特征是：将电熔连熔炉的电源接通，将其温度提高到1850℃-1950℃之间，用输送机将一定量的(数量由炉的大小来确定)混合料缓慢的送入电熔连熔炉，高温熔化20-22小时。
4.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第三步的特征是：将熔融状态的物料自流送入模具，制成一定规格的的石英玻璃制品，并将电熔连熔炉底部的杂质清除。
5.根据权利要求1所述的一种防紫外线石英玻璃的生产方法，其第四步的特征是：当温度降到1000℃时，将成型的石英玻璃制品送入可调温退火箱，调温度在900℃左右，维持20分钟；把温度调至750℃左右，维持20分钟；把温度调至600℃左右维持20分钟；在把温度调至450℃左右维持20分钟；然后逐步降温，在2小时内将温度降至150℃左右，此时退火完毕，将成品送入空气中，在空气中自然冷却至常温，得到成品。
上述权利要求3中所述的电熔连熔炉内的熔化温度约为1850℃-1950℃之间，高温熔化时间为20-22小时。
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| CN102627389A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-08 | 苏州科羽电子技术服务有限公司 | 一种石英玻璃的生产工艺 |
| CN105439426A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-30 | 太仓市建兴石英玻璃厂 | 一种掺杂型石英玻璃管的制备方法 |
| CN109516689A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-03-26 | 徐传龙 | 大口径厚壁石英玻璃管及其制备方法 |
| CN112159097A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-01 | 深圳市金阳光玻璃有限公司 | 一种防紫外线玻璃及其制备方法 |
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