CN105800949A - 一种高强度石英玻璃管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度石英玻璃管，该石英玻璃管采用双层结构设计，包括表层和里层，所述的表层采用热喷涂工艺成型于里层之外，所述的表层和里层的主要材质均为高纯度石英砂，所述的表层的膨胀系数低于里层。本发明揭示了一种高强度石英玻璃管，该石英玻璃管采用双层结构设计，其表层和里层均为石英材质，但具有不同的膨胀系数，利用膨胀系数差来实现机械强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的抗张强度和防炸裂能力。

Description

一种高强度石英玻璃管
技术领域
本发明涉及一种石英玻璃管，尤其涉及一种高强度石英玻璃管，属于石英制品技术领域。
背景技术
石英玻璃管的主要成分是SiO2，该材质具有良好的耐高温性、热传导性、热稳定性、光学性质以及化学稳定性，石英玻璃管已被越来越广泛应用到工业及民用产品上。
但是，在现行技术中，当石英玻璃管作为高压灯管使用时，仍然存在抗张强度欠佳的现象；在高压灯管张应力达到800kg/cm2以上时，时常会发生灯管炸裂的现象，影响设备的正常运行。然后，石英玻璃作为一种低膨胀系数的材料，无法采用淬冷或离子交换技术来提高其机械强度，抗张强度得不到有效改善，限制了石英玻璃管的实用性。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种高强度石英玻璃管，该石英玻璃管采用双层结构设计，表层和里层具有不同的膨胀系数，利用膨胀系数差形成机械强化，以实现增强抗张强度的目的。
本发明是一种高强度石英玻璃管，该石英玻璃管采用双层结构设计，包括表层和里层，所述的表层采用热喷涂工艺成型于里层之外，所述的表层和里层的主要材质均为高纯度石英砂，所述的表层的膨胀系数低于里层。
在本发明一较佳实施例中，所述的表层原料中增添纳米二氧化钛粉料，其含量控制在5%-6%。
在本发明一较佳实施例中，所述的里层原料中二氧化钛的含量控制在0.6%-0.7%。
在本发明一较佳实施例中，所述的里层的厚度约为0.5-2mm。
在本发明一较佳实施例中，所述的表层的成型厚度约为0.1-0.2mm。
在本发明一较佳实施例中，所述的表层的膨胀系数约（0.4-0.5）×10^(－7)，里层的膨胀系数约（5.5-5.8）×10^(－7)。
本发明揭示了一种高强度石英玻璃管，该石英玻璃管采用双层结构设计，其表层和里层均为石英材质，但具有不同的膨胀系数，利用膨胀系数差来实现机械强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的抗张强度和防炸裂能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例高强度石英玻璃管的截面图。
附图中各部件的标记如下：1、表层，2、里层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例高强度石英玻璃管的截面图；该石英玻璃管采用双层结构设计，包括表层1和里层2，所述的表层1采用热喷涂工艺成型于里层2之外，所述的表层1和里层2的主要材质均为高纯度石英砂，所述的表层1的膨胀系数低于里层2。
本发明提及的高强度石英管中，表层1原料中增添纳米二氧化钛粉料，其含量控制在5%-6%；里层2原料中二氧化钛的含量控制在0.6%-0.7%；里层2的厚度约为0.5-2mm；表层1的成型厚度约为0.1-0.2mm；表层1的膨胀系数约（0.4-0.5）×10^(－7)，里层2的膨胀系数约（5.5-5.8）×10^(－7)。
本发明提及的高强度石英管的具体制备步骤如下：
a）选材备料，里层为成型石英管，成型厚度约为0.5-2mm，内径为5-20mm，主要成分及百分含量配比为：高纯度石英砂97%-97.5%、二氧化钛0.6%、氧化铝0.3%-0.4%、氧化钠0.03%-0.04%、氧化铕2.0%、氧化铈0.7%-0.8%；表层原料的主要成分及百分含量配比为：高纯度石英砂94%-94.5%、二氧化钛5.5%-6%、氧化钾0.04%-0.05%、氧化锂0.015%-0.02%、氧化钴0.17%-0.2%、氧化铕0.6%-0.7%、氧化铈0.3%-0.4%；
b）配制表层喷涂料，配制工艺包括：酸洗、水洗、干燥、研磨等处理；酸洗使用浓度为8%的氢氟酸，干燥温度控制在300℃-350℃，研磨处理后的粉料平均颗粒度控制在350-400目；
c）喷涂前处理，使用浓硫酸对里层石英管表面进行去油处理，处理时间为30-35分钟，而后使用去离子水冲净并烘干；
d）热喷涂处理，处理工艺选用等离子热喷涂，主要参数设置如下：喷枪头垂直于工作基面，距离控制在5-8cm，移动速度控制在0.02-0.03m/s；送料气体为氩气，流量为40-60L/min；工作电流为350-400A，工作电压为120-140V，粉料熔融温度控制在1900℃-1950℃；熔融后的粉料以150-160m/s的速度附着在石英管表面；表层的成型厚度控制在0.1-0.15mm；
e）后处理，后处理包括退火处理、成品检验、包装储存等；退火处理在加热炉中进行，处理温度控制在1200℃左右，保温25分钟；而后以5-7℃/min的速率降温至700℃左右，保温20分钟；再以4-5℃/min的速率降温至350℃左右，保温40分钟；最后，在1小时内降温至120℃后出炉空冷至室温。
本发明揭示了一种高强度石英玻璃管，其特点是：该石英玻璃管采用双层结构设计，其表层和里层均为石英材质，但具有不同的膨胀系数，利用膨胀系数差来实现机械强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的抗张强度和防炸裂能力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种高强度石英玻璃管，其特征在于，该石英玻璃管采用双层结构设计，包括表层和里层，所述的表层采用热喷涂工艺成型于里层之外，所述的表层和里层的主要材质均为高纯度石英砂，所述的表层的膨胀系数低于里层。
2.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管，其特征在于，所述的表层原料中增添纳米二氧化钛粉料，其含量控制在5%-6%。
3.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管，其特征在于，所述的里层原料中二氧化钛的含量控制在0.6%-0.7%。
4.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管，其特征在于，所述的里层的厚度约为0.5-2mm。
5.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管，其特征在于，所述的表层的成型厚度约为0.1-0.2mm。
6.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管，其特征在于，所述的表层的膨胀系数约（0.4-0.5）×10^(－7)，里层的膨胀系数约（5.5-5.8）×10^(－7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60156011A (ja) * 1984-01-26 1985-08-16 Furukawa Electric Co Ltd:The 光フアイバ
CN105189380A (zh) * 2012-11-21 2015-12-23 康宁股份有限公司 切割层叠强化玻璃基材的方法

Patent Citations (2)

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