熔融石英的加工和成型工艺

您可以像加工其他玻璃一样加工石英玻璃和熔融石英。这些工艺可按一般性标准分为以下几类:

  • 机械加工
  • 热成型

我们将在下文中针对上述工艺及熔融石英的特性进行简要的介绍。

由于其硬度极高,因此对熔融石英进行机械加工时需要使用金刚石工具。易碎的特性导致石英无法承受过大的压力,因此,需谨慎选择加工时的进料速度。

常见的工序包括:

  • 切割:
    切割熔融石英时通常会用到带锯、钢丝锯和切割机。材料的切割速度和表面质量取决于机器本身和进料速度。
    还可以使用CO2激光切割机或喷水切割机切割熔融石英。激光切割机的切口可如火焰切割般光滑平整,而喷水切割机的切口则比较粗糙。如果激光切割机一次性切出的石英玻璃过厚,则可以多次连续切割。激光切割后必须对玻璃件进行退火处理,以降低热应力,避免石英材料碎裂。
    激光切割机和喷水切割机均可用于生产外形简单或复杂的熔融石英板材。
  • 钻孔:
    金刚石钻头可用于加工小尺寸的熔融石英棒或在熔融石英材料上打孔。必须确保适当的冷却工序以免工具过早出现故障。对于较薄的 融石英板或者融石英片 ,更宜使用激光切割机进行钻孔。
  • 研磨
  • 铣削

以热成型工艺加工熔融石英需要丰富的经验。由于熔融石英玻璃熔点和粘度都很高,因此这一材料所适用的加工温度范围很窄。如果加工温度过低,则熔融石英无法熔融;如果加工温度过高,则熔融石英会变得过于稀软,几乎呈液体状态,且极易蒸发成烟尘。

石英热成型工艺需要进行退火处理(或多次中间退火)以降低热应力。如果处理不得当,则玻璃随时可能会碎裂。

  • 焊接:
    可以通过焊接工序将两个熔融石英组件连接起来。必须对两个组件加热并保持足够高的温度以避免热应力超过临界点。对小尺寸熔融石英棒( 焊接棒 )的局部加热,融合两个玻璃组件之间的隙缝。一旦隙缝(或大尺寸部件的多处隙缝)被融于一体,就应对熔融部分进行退火处理以降低热应力。
  • 玻璃吹制
  • 拉伸/压缩
  • 熔合:
    局部加热石英管至软化温度,对石英管向内施加压力以压缩石英管的直径。这一工艺 一般常用于生产光纤, 可将包层融于芯棒外层。
    还可通过这一极端的加工方式将石英管制成石英棒。这通常是 CVD工艺中常见的加工工序。
    需要对熔融石英管进行退火处理以降低热应力。
  • 蚀刻工艺
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