一種防紫外線石英玻璃的生產方法
2023-04-23 05:18:51 2
專利名稱：一種防紫外線石英玻璃的生產方法
技術領域：
本發明屬於玻璃製造領域，具體涉及一種防紫外線石英玻璃的生產方法。
背景技術：
石英玻璃由純二氧化矽組成，其Si02的含量高達99% _99.9%，有透明和不透明石英玻璃兩種，透明和不透明石英玻璃是工業和科研使用的重要原材料之一。製造石英玻璃所用的原料為水晶或高純、超高純石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。這兩種原料都存在於自然界，它的成份為最純的Si02所組成。石英玻璃和水晶具有相同的化學成份，但在結構上大不相同，一個是玻璃態，另一個是晶態，水晶經不起高溫熱衝擊，它遇高溫就會破裂並轉化成其它晶體變態，而石英玻璃經得起極高溫的衝擊。製造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高溫下進行，因為結晶Si02在1713°C以上才能熔化。石英玻璃具有一系列特殊的物理、化學性能1.具有優良的耐高溫性能，其熔點與白金的熔點相近；2.熱膨脹率極小，相當於陶瓷的1/6，只有普通玻璃的1/20，石英玻璃中摻入一定量的鈦，可以製成膨脹係數接近零的超低膨脹石英玻璃；3.石英玻璃具有極佳的光譜特性，不僅可以透過可見光，而且可以透過紅外線、紫外線；4.石英玻璃是良好的耐酸材料，相當於耐酸陶瓷的30倍，相當於不鏽鋼的150倍；5.石英玻璃是極好的電絕緣材料。正是因為石英玻璃具有這些優良的性能，使它的用途極為廣泛由於其具有從紫外區到紅外區優良的光透過性和耐熱性，廣泛使用於水銀燈、超高壓水銀燈、氙燈、紫外線燈等電光源； 不透明石英玻璃可用於紅外線加熱器、取暖器、晶體加熱器等；由於其優越的耐酸性和耐熱性，可用於各類耐酸、耐熱容器；可用於製造各類電絕緣用品；冶金工業上用石英玻璃作平爐，高爐的氧、碳等分析用試樣採取管類。常用的石英玻璃生產工藝有單棒電熔爐工藝，該工藝以熔煉水晶為原料，以50mmX 1500mm的石墨棒為依託，通電加熱，熔化溫度依靠表面功率來控制，溫度達到1850-1900°C時將熔煉水晶熔化，該工藝可以生產石英玻璃磚、各種不透明石英玻璃器皿。2.真空電阻爐及真空加壓爐工藝，由真空常壓爐經技改為真空加壓爐，加熱依靠一排石墨棒，烤化爐內的熔煉水晶，此工藝可以生產大塊光學石英玻璃。3、電熔連熔爐工藝，以水晶砂或高純石英砂為原料，鎢、鉬材料作為熔化溶器和通電加熱材料， 溫度可達2100°C以上，連續加熱、連續加料，，此工藝可以生產光學石英玻璃及石英玻璃管。 4.摻雜工藝，在石英玻璃摻入某些元素，使其吸收紫外線的能力加強，製成一些有特殊用途的石英玻璃。本發明產品是利用電熔連熔爐工藝，以高純石英砂為原料，摻入氧化鈰、氧化鈦，工業化生產防紫外線石英玻璃。因本地盛產高中低檔的石英砂，原料來源有保障、價格低，因而生產成本低，再加上生產工藝成熟、先進，可以生產出優質的防紫外線石英玻璃製品。
發明內容
本發明主要解決的問題是提供一種以本地產超高純石英砂為原料，工業化生產防紫外線石英玻璃的方法。本發明使用的原料本地產超高純石英砂97%-98% (Si02的含量為99%)；氧化鈰-2% (含量為99% )，氧化鈦-2% (含量為99%)。本發明可以通過以下技術方案來實現一種工業化生產防紫外線石英玻璃的方法，其特徵是由以下步驟構成(1)將本地產超高純石英砂、氧化鈰(使玻璃脫色，原理是將玻璃中含有的二價鐵轉化為三價鐵，因三價鐵的色調強度只有二價鐵的十分之一，故顏色變淺；氧化鈰添加在玻璃中能明顯吸收紫外線)、氧化鈦混合均勻。(2)將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1850°C -1950°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定)混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。(3)將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。(4)當溫度降到1000°C時，將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在 900°C左右，維持20分鐘；把溫度調至750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至60(TC左右維持20分鐘；在把溫度調至450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至 150°C左右，此時退火完畢，將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。上述步驟O)中所述的電熔連熔爐內的熔化溫度約為1850°C -1950°c之間，高溫熔化20-22小時。本發明與現有技術相比具有以下優點(1)生產防紫外線石英玻璃，生產工藝簡單、生產成本低，無汙染。(2)適合於工業化批量生產，產品質量高。
具體實施例方式下面結合具體的實施例，進一步詳細描述本發明。實施例一將本地產超高純石英砂97%、氧化鈰2%、氧化鈦1 %混合均勻。將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1850°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定) 混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。當溫度降到1000°C時， 將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在900°C左右，維持20分鐘；把溫度調至 750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至600°C左右維持20分鐘；在把溫度調至450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至150°C左右，此時退火完畢，將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。實施例二將本地產超高純石英砂98%、氧化鈰1. 5%、氧化鈦0. 5%混合均勻。將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1900°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定)混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。當溫度降到1000°C 時，將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在900°C左右，維持20分鐘；把溫度調至750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至600°C左右維持20分鐘；在把溫度調至450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至150°C左右，此時退火完畢，將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。實施例三將本地產超高純石英砂97. 5%、氧化鈰1. 5%、氧化鈦混合均勻。將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1900°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定)混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。當溫度降到1000°C 時，將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在900°C左右，維持20分鐘；把溫度調至750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至600°C左右維持20分鐘；在把溫度調至450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至150°C左右，此時退火完畢，將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。實施例四將本地產超高純石英砂97. 5%、氧化鈰1. 25%、氧化鈦1. 25%混合均勻。將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1950°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定)混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。當溫度降到 1000°C時，將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在900°C左右，維持20分鐘； 把溫度調至750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至600°C左右維持20分鐘；在把溫度調至 450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至150°C左右，此時退火完畢， 將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。
權利要求
1.一種防紫外線石英玻璃的生產方法，其特徵是本地產超高純石英砂97% -98% (Si02的含量為99%)；氧化鈰-2% (含量為99%)；氧化鈦-2% (含量為99%) 為原料，通過以下步驟來得到成品。
2.根據權利要求1所述的一種防紫外線石英玻璃的生產方法，其第一步的特徵是將本地產超高純石英砂、氧化鈰、氧化鈦混合均勻。
3.根據權利要求1所述的一種防紫外線石英玻璃的生產方法，其第二步的特徵是將電熔連熔爐的電源接通，將其溫度提高到1850°C -1950°C之間，用輸送機將一定量的(數量由爐的大小來確定)混合料緩慢的送入電熔連熔爐，高溫熔化20-22小時。
4.根據權利要求1所述的一種防紫外線石英玻璃的生產方法，其第三步的特徵是將熔融狀態的物料自流送入模具，製成一定規格的的石英玻璃製品，並將電熔連熔爐底部的雜質清除。
5.根據權利要求1所述的一種防紫外線石英玻璃的生產方法，其第四步的特徵是當溫度降到1000°c時，將成型的石英玻璃製品送入可調溫退火箱，調溫度在900°C左右，維持 20分鐘；把溫度調至750°C左右，維持20分鐘；把溫度調至600°C左右維持20分鐘；在把溫度調至450°C左右維持20分鐘；然後逐步降溫，在2小時內將溫度降至150°C左右，此時退火完畢，將成品送入空氣中，在空氣中自然冷卻至常溫，得到成品。上述權利要求3中所述的電熔連熔爐內的熔化溫度約為1850°C -1950°C之間，高溫熔化時間為20-22小時。
全文摘要
本發明公開了一種以本地產超高純石英砂為主要原料，工業化生產防紫外線石英玻璃的方法。防紫外線石英玻璃具有優良的耐高溫性能；熱膨脹率極小，該產品具有極佳的光譜特性，不僅可以透過可見光，而且可以透過紅外線，可吸收部分紫外線，並且具有良好的耐酸性和極好的電絕緣性，其用途極為廣泛。本發明的優點是生產工藝簡單、設備少、生產成本低，無汙染，適合於工業化批量生產，產品質量高。使用的原料有本地產超高純石英砂、氧化鈰、氧化鈦。
文檔編號C03C6/04GK102285757SQ201010216910
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者孫守富 申請人:孫守富