На характеристики кварцевого стекла в основном влияют сырье и производственный процесс. Если чистота сырья недостаточна, при производстве кварцевого стекла возникают различные проблемы. Линии пузырьков, примеси, высокое содержание гидроксилов и сильная кристаллизация – все это приводит к некачественной работе. . Если контроль процесса не будет строгим, появятся гидроксильные группы, внутренние напряжения, полосы и дефекты микроструктуры, что также снизит эксплуатационные показатели материалов из кварцевого стекла.
1. Примеси в сырье.
Элементы щелочных металлов: Li, Na, K и другие щелочные металлы оказывают сильное флюсующее действие на структуру плавленого кварцевого стекла, вызывая расстекловывание, деформацию и другие явления при высоких температурах; во-вторых, щелочные металлы будут влиять на термические свойства кварцевого стекла и оптические свойства, сокращая срок службы источников электрического света, полупроводников и т. д.; кроме того, щелочные металлы также могут увеличивать диэлектрический коэффициент и диэлектрические потери кварцевого стекла, влияя на диэлектрические свойства и механическую прочность кварцевого стекла.
Элементы переходных металлов: Элементы переходных металлов Fe, Cr, Mn, Ni, Cu и т. д. имеют различные степени окисления и часто проявляются в определенных цветах, что особенно серьезно влияет на качество кварцевого стекла. Например, следовые количества элементов переходных металлов уменьшают проводимость кварцевого стекла, отрицательно влияя на надежность и предсказуемость работы прибора. Это также приведет к появлению пятен или обесцвечиванию при высоких температурах, что повлияет на характеристики светопропускания.
Такие элементы, как Al, B и Ti: Содержание Al, B и Ti в кварце напрямую связано с геологией месторождения. Al, B и Ti входят в решетку кварца, образуя прочные химические связи, и являются наиболее трудноудаляемыми элементами-примесями в кварце. Чрезмерное содержание этих элементов серьезно повлияет на поведение кварцевого стекла при кристаллизации, в результате чего кварцевое стекло станет твердым и хрупким, а также уменьшится его прочность.
Примеси включений: Природный кварц обычно содержит минеральные включения. Минеральные включения и расплавные включения в кварце чрезвычайно мелкие по размеру и плотно окутаны кварцем. Их трудно удалить путем переработки полезных ископаемых, не разрушив кристалл кварца. Влияние флюидных включений на кварц высокой чистоты проявляется в первую очередь в том, что флюидные включения богаты ионами металлов, что является одним из основных факторов, влияющих на чистоту кварца.
2. Гидроксил
Примеси и структура кварцевого стекла определяют его физические и химические свойства, а наличие гидроксильных групп изменяет непрерывность структуры сетки кварцевого стекла, тем самым влияя на его характеристики. Наличие гидроксильных групп снижает химическую стабильность, структурную прочность, термостойкость и оптическую однородность кварцевого стекла.
3. Пузырь
Флюидные включения не полностью взорвутся в процессе плавления кварца, а невзорвавшиеся флюидные включения до плавления образуют пузырьковые дефекты в плавленом кварцевом стекле. Вязкость плавленого кварца очень высока, поэтому пузырьки воздуха трудно удалить. Поэтому для приготовления кварцевого стекла необходимо использовать сырье с небольшим количеством включений или взорванных включений и низким содержанием примесей.
Короче говоря, есть два основных аспекта плохого качества кварцевого стекла. Одним из них является чистота сырья, а другим — производственный процесс. Мы должны начать с переработки кварцевого сырья и основной технологии производства кварцевого стекла, чтобы улучшить характеристики кварцевого стекла.