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石英玻璃深加工之脫羥工藝條件

作者:奧固鴻已有:N多人關(guān)注
脫羥氣氛 根據(jù)羥基的形成條件和脫羥機(jī)理,為使羥基的形成反應(yīng)逆向進(jìn)行就要采用干燥(無水)和無氫的氣氛條件。目前通用的脫羥氣氛一般采用真空脫羥(真空脫羥爐中進(jìn)行)、在脫羥爐中通入干燥的氮?dú)饷摿u或在干燥的空氣中脫羥。
脫羥溫度  脫羥過程實(shí)際上是石英玻璃中的=Si-OH之間的—OH和H+反應(yīng)生成H2O分子而擴(kuò)散釋出的過程,因此溫度應(yīng)達(dá)到石英玻璃的應(yīng)變溫度(n=1014.5dPa`S),大量實(shí)驗(yàn)證明,脫羥溫度在應(yīng)變溫度和轉(zhuǎn)變溫度(n=1013 dPa`S)之間較合適。溫度低,分子運(yùn)動(dòng)減慢,脫羥時(shí)間長(zhǎng);溫度高,脫羥時(shí)間短但玻璃在高溫下易產(chǎn)生變形或析晶。通常脫羥采用的溫度為950~1100℃之間,不同生產(chǎn)工藝制備的石英玻璃采用的脫羥溫度有所不同。
脫羥時(shí)間  脫羥時(shí)間取決于石英玻璃的制備工藝及規(guī)格尺寸、所采用的脫羥氣氛及溫度。
在正常熔制情況即氧化或中性氣氛下如以SiCl4為原料、氫氧焰為熱源高溫水解氣相沉積合成的石英玻璃和以水晶為原料、氫氧焰為熱源氣煉熔制的石英玻璃中大部分羥基呈穩(wěn)定狀態(tài),制品的規(guī)格尺寸大的話,即使脫羥時(shí)間再長(zhǎng)也很難將其中的羥基全部脫出。通常0.5~1.0mm厚合成和氣煉石英玻璃片在真空或干燥的N2\1050℃的脫羥條件下,經(jīng)過140h以上方可脫出50%左右的羥基,時(shí)間再長(zhǎng)幾乎不再脫出。
而在富氫的還原性氣氛下熔制的石英玻璃如以H2為保護(hù)性氣體的連熔爐熔制的石英玻璃,由于氧缺陷的存在,石英玻璃中的羥基呈亞穩(wěn)狀態(tài),很容易擴(kuò)散放出H2,如1~1.5mm厚的煉熔石英玻璃管在真空或流動(dòng)的干燥N2、1050℃的脫羥條件下,經(jīng)過2h即可脫出90%以上的羥基。
同樣,若在富氫的還原性氣氛下合成或氣煉的石英玻璃,相同脫羥條件,也可大幅度增加脫羥量。
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