1.成份
二氧化硅单一组分的特种工业技术玻璃。这种玻璃硬度大可达莫氏七级,具有耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性和电绝缘性能良好,并能透过紫外线和红外线。除氢氟酸、热磷酸外,对一般酸有较好的耐酸性。
石英玻璃是二氧化硅单一成份的玻璃,通常分为透明石英玻璃和不透明石英玻璃(熔融石英)两大类。透明石英玻璃只有极少量气泡,有相当高的光学均匀性和透明度,由水晶或四氯化硅为原料,经高温熔制而成, SiO2含量在99.95%以上,高纯石英玻璃喊99.999%以上,不透明石英玻璃是脉石英、石英砂为原料,
经高温熔制而成,含SiO299.5%以上。由于石英玻璃是由单纯(SiO4)四面体组成的网络骨架,而硅氧气键强很大,结构紧密,故机械强度、耐热性能很高,热膨胀系数很小,化学稳定性也很好,同时,粘度大,软化点也很高,由于网络中无填隙的阳离子,所以密度小、导电率、介质损失也很小
2.特性
2.1化学性能
石英玻璃具有高度的化学稳定性,除氢氟酸和热磷酸外,不仅在常温下,而且在高温下也耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀,化学稳定性比镍铬合金和陶瓷大150倍,是最好的耐酸材料。
石英玻璃属酸性物质,在耐碱性与乃耐碱性盐方面比较差,能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐,故不适用于制造强碱性反应的仪器。
2.1.1)在800℃以下,除PbO以外,石英玻璃实际上不受金属氧化物侵蚀;800℃以上与ZnO、R2O(R表示碱金属)起反应; 900℃以上与BaO、MgO、Fe2O3起反应;1000℃以上与AI2O3、CaO起反应。
2.1.2)熔融金属对石英玻璃的侵蚀性是不同的,对Ag、Au、Cd、Hg、Pt、Mo、Sn、W、Zn 耐侵蚀,与Ca在600℃以上起反应,与Al、Le、Mg在800以上起反应,而与Li在250以上即起反应。而碳在1800℃以上与石英玻璃起反应,850℃以下,石英玻璃与Na2CO3不起反应,900℃以下,石英玻璃与Na2So4起反应,而在800℃时硝酸钠、无水硼砂、氯化钙强烈侵蚀石英玻璃。
2.1.3)在常温下,石英玻璃对水是稳定的,即使在高温高压下,水对石英玻璃的侵蚀也是很小,在100个大气压和310℃下与水作用3小时,石英玻璃的失重仅为1.13克/米2。
溶液名称 | 浓度(比重) | 温度/℃ | 浸蚀时间 小时 |
重量损耗 g/m2 透明石英玻璃 |
重量损耗 g/m2 不透明石英玻璃 |
盐酸 | 1.19 | 60 | 24 | 0.034 | 0.16 |
硝酸 | 1.40 | 115 | 24 | 0.11 | 0.15 |
硫酸 | 1.84 | 205 | 24 | 0.06 | 0.13 |
氢氟酸 | 38% | 室温 22 | 2 | 259.39 | 379.80 |
NaOH | 1% | 101 | 2 | 0.80 | 5.15 |
KOH | 1% | 98 | 2 | 0.68 | 4.63 |
氨水 | 25% | 65 | 2 | 0.09 | 0.33 |
NaCl | 10% | 102 | 2 | 0.14 | 0.34 |
Na2CO3 | 10% | 102 | 2 | 1.20 | 4.99 |
石英玻璃的热膨胀系数仅为普通玻璃的1/10—1/20,石英玻璃的纯度对膨胀系数有影响,一般透明石英玻璃的线膨胀系数(0-1000℃)为5.4×10-7,不透明石英玻璃为5.5×10-7,高纯合成石英玻璃为4.9×10-7(0-200℃)-5.0×10-7。
由于石英玻璃线膨胀系数极小,故具有很高的耐急冷急热性,透明石英玻璃在电炉中于1100℃下灼热15分钟,然后投入冷水中,可以经受3-5次循环而不破裂;不透明石英玻璃在800℃下灼热5分钟,投入20水中,可以经受5次循环而不破裂。石英玻璃的软化点很高,透明石英玻璃为1730℃,所以石英仪器的连续使用温度为800-950℃。
石英玻璃的光学性能有其独特之处,它可以透过远紫外光谱,是所有透紫外材料最优者,可透过可见光和近红外光谱,用户可以根据需要,从185-3500mμ 波段范围内任意选择所需品种。
石英玻璃的折射率很小,透明石英玻璃的折射率na=1.45845,光学石英玻璃在20oC 之标准值na=1.4586±4×10-4 。在紫外部分(214.4纳米-280.3纳米)的折射率为1.5341-1.4942;在可见光部分(404.6纳米-766.5纳米)为1.4698-1.45413;在红外部分(863.0纳米-36501纳米)为1.45251-1.47454,随波长增加而折射率下降。