石英玻璃之洗净方法.doc

石英玻璃之洗净方法 石英玻璃在半导体工业设备上，使用温度经常在1000至1300之高温状态，在此种状态下由于附著不纯物导致失透现象发生，失透之部分为石英之晶质化，晶质化之变态点为275，当石英玻璃自高温降至此变态温度时，表面失透之晶质化部分与石英玻璃本身高温之相与低温之相间膨胀系数不同在急速冷却下产生不透明之剥离状，更严重时会造成破裂现象产生。为使石英制品能使用更久，就必须注意防止造成石英失透产生的原因，而造成失透的污染源就属碱金属、碱土金属、汗水、口水、油污、尘埃等等。且0.1mg/cm2lk就会造成数十倍或数百倍的失透量。 因此，防止这些污染源附著在石英表面上除了不直接用空手去拿石英外，使用在高温作业之前必先做清洗之工作以确保石英表面之洁净度。 一般石英之洗净须要一些程序，首先用纯水先冲洗表面，再置入酸洗槽内浸泡一些时间，取出后再用纯水冲洗后晾干。 酸液之种类如下： 种类/项目 浓度 时间P_! 氟酸（HF） 47.0%52.0% 12分钟 氟酸（HF） 5.0%10% 1015分钟 氟酸+硝酸 50%+65% 1015分钟_ 氟酸+硫酸 50%+65% 1015分钟 石英玻璃专利技术 1、玻璃质材料管,特别是石英玻璃管的制造方法 2、不透明石英玻璃的制造方法、适于执行该方法的SiO颗粒和由不透明石英玻璃构成的部件g3、不透明石英玻璃管生产用的硅石粉料坨的生产方法 4、采用溶胶-凝胶法制备高纯石英玻璃的方法 5、彩色石英玻璃管的制造方法 6、超细石英玻璃管及其生产方法和设备 7、大尺寸石英玻璃管的制造方法 8、大尺寸石英玻璃熔化炉 9、电阻炉生产石英玻璃的投料器 10、多点夹持牵引式石英玻璃拉管装置11、二氧化硅粒子、合成石英粉、合成石英玻璃的合成方法12、辐照输液器中的石英玻璃管件13、高耐久性石英玻璃，其制造方法，使用它的部件及装置14、合成石英玻璃制造方法15、环形石英玻璃管制作机16、黄色滤光石英玻璃及其制造方法17、堇青石-熔融石英玻璃质稀土粉料煅烧皿18、可多次使用的石英玻璃生产用石墨坩埚19、立式四氯化硅汽相沉积合成石英玻璃的方法 20、内外经分别相等的石英玻璃厚壁管一次成型装置21、耐高温低膨胀高硼含量封接玻璃的制备工艺22、耐受激准分子激光的石英玻璃制造方法和石英玻璃部件23、能吸收紫外线的透明石英玻璃及其用途24、气炼法生产不透明乳白石英玻璃25、溶胶-凝胶法生产石英玻璃用的组合物26、生产管状石英玻璃产品的方法27、生产石英玻璃管的方法和用于实现该方法的钻杆体28、石英玻璃的构造元件及其制造方法29、石英玻璃坩埚的制造方法30、石英玻璃管成型装置31、石英玻璃管烧口装置32、石英玻璃管自动定尺切割装置33、石英玻璃光导纤维制造方法34、石英玻璃及其制造方法35、石英玻璃喷镀部件及其制造方法36、石英玻璃熔炼炉水冷电缆供电装置37、石英玻璃体和石英玻璃支持部件的制造方法38、石英玻璃液体电加热管39、石英玻璃制品及其制备方法40、石英玻璃组合物41、石英玻璃组合物以及使用它生产石英玻璃的方法42、石英及玻璃材料中二阶极化率产生与增强的新方法43、双效蒸发高酸后重稀土反萃液浓缩石英玻璃设备44、透明石英玻璃产品的制备45、透明石英玻璃厚壁管制造方法及装置46、无羟基透明石英玻璃的连续电熔法47、析晶温度高于石英玻璃的高温玻璃的制造方法48、一种立式合成石英玻璃沉积炉49、一种耐碱玻璃球的生产方法50、一种石英玻璃的氢氧焰燃烧器51、一种石英玻璃管的切割装置52、一种石英玻璃管拉制成型方法53、一种石英玻璃管拉制成型装置54、一种四氯化硅、多晶硅和石英玻璃的联合制备法55、用来制造石英玻璃体的方法56、用溶胶-凝胶过程制造石英玻璃的方法57、用于半导体制造的石英玻璃构件58、用于标记石英玻璃灯的方法和用其所制造的石英玻璃灯59、用于制备石英玻璃的氯化锗和硅氧烷原料和方法60、用于制造石英玻璃基底材料的方法61、圆柱形石英玻璃部件的制造方法及其适用的装置62、在石英玻璃管制造中撤出芯棒的方法和装置63、制造石英玻璃板的方法和设备64、制造石英玻璃体的装置和方法65、制造石英玻璃预制件的方法66、制造一种石英玻璃的方法和装置67、制作石英玻璃的方法-68、制作石英玻璃的方法热性能 电性能 机械性能石英玻璃热膨胀系数是：5.5x10-7cm/cm. ,是铜的1/34，是硼硅酸盐的1/7，这一特性，使其用于光学镜头，高温窗口以及要求对热变化敏感达到最低的光学应用。石英玻璃具有良好的抗热冲击性能，将1毫米厚的石英玻璃片加热的1200度，迅速投入冷水中数次，也不会产生损坏。 电性能1,h石英玻璃仅含有微量的碱金属离子，属不良导体。它的介电损失对全部频率都很小。作为固体绝缘体，其电气和机械性能远较其他材料优越。在常温下，透明和不透明石英玻璃的固有电阻分别为1019和1016ohm cm，相当于普通玻璃的103-106倍。在常温下，透明和不透明石英玻璃的绝缘耐压分别是43千伏/毫米和32千伏/毫米。 机械性能W石英玻璃的机械性能和其他玻璃相似，其强度取决于玻璃中的微裂纹。弹性模数，抗拉强度,抗折强度随温度增加而增加，1050-1200度达到最大值。推荐用户使用的设计抗压强度为1.1109Pa, 抗拉强度4.8107Pa. 二步法工艺：分两步工艺生产石英玻璃制品的方法。典型方法是第一步用真空电阻炉法或气炼法生产的石英坨，再将石英坨放入电阻炉中二次拉管。 透明石英玻璃由于具有从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性，所以广泛使用于水银灯、超高压水银灯、氙灯、紫外线灯、碘钨灯、卤素灯、气体激光用灯、金属卤化物灯等电光源。w中国照明用石英玻璃按行业标准：Al、Ca、Mg、Ti、Fe五种元素，优等品50ppm，一等品70ppm，合格品1000ppm，羟基含量优等品3ppm，一等品5ppm，合格品10ppm。天然石英的质量评估1天然石英的主要成分为SiO2，属三方晶系，有 ?C石英，?C石英，?C鳞石英，1?C鳞石英，2?C鳞石英，?C方石英，?C方石英，柯石英，斯石英等同质多象变体。其中?C石英在自然界分布极广，是许多火成岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物。?C石英，又是花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。在伟晶岩脉晶洞和变质岩系中的石英脉内，?C石英，能形成结晶完好的晶体水晶。 人类对石英的认识和利用可谓由来已久，古人称水晶为“千年之冰”，将其作为饰品和宝物。随着工业技术的发展，石英因具有优越的性能在许多领域得到了广泛应用。比如：水晶用来制作压电元件、石英玻璃的原料等，应用于电子、光学材料等行业；石英砂是玻璃、陶瓷、铸造、耐火材料、冶金等行业的主要原料；石英粉是陶瓷、无碱玻璃纤维、电子塑封填料、耐火涂层、塑模涂层、高技术隐瓷等行业的主要原料。当然，不同粒度的石英在磨料、涂料等行业也得到了广泛的应用。 1.石英的地质产出类型 石英在各种地质条件下都有产出，具有工业价值的矿床有海相沉积的石英砂矿、湖相沉积石英砂矿、风成石英砂矿、变质成因的石英岩矿、热液成因的脉石英矿、岩浆分异形成的伟晶岩石英矿等。不同成因的石英质量不同，应用领域也不同。不同类型的石英矿床的地质类型及应用领域见表1。 表1 不同石英矿床的石英质量及应用领域序 号 地质成因 分类 产出特征 T=I/Io (100%) KA1=Cal/C (100%) Me (PPm) Mc (PPm) 1 内生岩浆岩 伟晶岩 稀有金属矿 47 79 519 29 2 内生岩浆岩 伟晶岩 含水晶矿 69 75 499 12 3 内生岩浆岩 伟晶岩 含水晶矿 34 72 292 21 4 内生岩浆岩 热液矿床（脉） 乳白色脉石英 3 54 409 33 5 内生变质岩 伟晶岩 含云母玻璃状石英 41 65 228 15 6 内生变质岩 伟晶岩 颗粒（粒化）石英 66 55 220 14 7 内生变质岩 伟晶岩 颗粒（粒化）石英 68 53 215 12 8 内生变质岩 热液石英脉 颗粒（粒化）石英 65 16 91 8 9 内生变质岩 热液石英脉 透明石英 72 30 42 10 内生变质岩 热液石英脉 再结晶乳白色石英 15 41 78 11 内生变质岩 热液石英脉 再结晶石英 32 42 75 5 12 内生变质岩 热液石英脉 水晶矿 72 38 71 4 13 外生沉积岩 热液石英脉 石英岩 12 40 970 47 14 外生沉积岩 再结晶石英岩 石英岩 33 48 600 81 15 外生沉积岩 砂 岩 6 41 9% 414 16 外生沉积岩 石英砂 3 43 43% 693 序 号 地质成因 分类 产出特征 用 途 产 地 1 内生岩浆岩 伟晶岩 稀有金属矿 光学玻璃 中国阿尔泰、芬兰、阿根廷 2 内生岩浆岩 伟晶岩 含水晶矿 压电水晶 江苏东海、马达加斯加、巴西 3 内生岩浆岩 伟晶岩 含水晶矿 熔炼石英 河北灵寿、安格拉 4 内生岩浆岩 热液矿床（脉） 乳白色脉石英 非均质熔炼石英 5 内生变质岩 伟晶岩 含云母玻璃状石英 透明石英玻璃 印度、乌拉尔 6 内生变质岩 伟晶岩 颗粒（粒化）石英 透明石英玻璃 乌拉尔 7 内生变质岩 伟晶岩 颗粒（粒化）石英 透明石英玻璃 中乌拉尔、印度 8 内生变质岩 热液石英脉 颗粒（粒化）石英 透明石英玻璃 乌拉尔 9 内生变质岩 热液石英脉 透明石英 透明石英玻璃 乌拉尔、中亚 10 内生变质岩 热液石英脉 再结晶乳白色石英 11 内生变质岩 热液石英脉 再结晶石英 熔练水晶 乌拉尔 12 内生变质岩 热液石英脉 水晶矿 压电水晶 马达加斯加、巴西 13 外生沉积岩 热液石英脉 石英岩 硅 铁 14 外生沉积岩 再结晶石英岩 石英岩 透明石英玻璃、 平板玻璃 乌拉尔、天山、安徽凤阳 15 外生沉积岩 砂 岩 玻璃、陶瓷 德国、巴西 16 外生沉积岩 石英砂 多组分光学玻璃、 平板玻璃、铸造 法国、比利时、海南文昌、福建东山 注：T-表示透光率、Kal-石英中的A1占原矿A1的百分数，Me-金属离子含量、Mc-着色离子含量 2.石英中的杂质类型 石英作为一种天然产出的矿物原料，必然会与其它矿物共生，即使是水晶，因受成矿环境的影响，其中也支有一些杂质。而以石英为原料的工业部门大都对石英中的杂质含量和种类有一定的指标要求。因此，研究天然石英所含的杂质并将其有效地排除是十分重要的。通过多年的研究和实践，我们将天然石英所含杂质分为如下三类： 2.1矿物杂质 这类杂质系指与石英共生或在石英晶体中尺寸为0.1m10mm的固体包裹体，也可能是石英在变质条件下重结晶时所形成的异矿物，存在于石英晶体中、结晶裂隙或晶面。 此类杂质主要有：长石、云母、电气石、黝帘石、绿帘石、石榴石、方解石、阳起石、金红石、磷灰石、榍石、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、滑石等，对玻璃工业而言，上述矿物有些在调温时能释放出气体，有些熔融后能使玻璃着色。 2.2元素杂质 此类杂质系指在石英晶体中以离子形式存在的杂质，其中能取代Si-O四面体中的Si而参与结晶的称为结构杂质，如Al3+、Fe2+、Ti4+、Ge4+、B3+、P5+、As5+等，这些离子取代Si时伴有Na+、Li+、Ag+、Ca2+、K+、Cl-、F-等。而那些以机械混入、离子吸附或以单质包裹体形成存在于石英晶体的杂质称为非结构杂质，如Cu2+、Pb2+、Mn2+、Fe3+、Cr3+、Au、C等。 2.3气-液杂质 此类杂质系指以气体、液体或气液混合体形成存在于石英晶体中的杂质。其存在形式主要有： 均匀分布或沿解理纹表面分布的原生和次生气-液包裹体（0.1m10mm），其中所含物质主要有H2O、CO2、CO、CxHyOH、H2、H2S、SO2、HCl、Cl2、F2、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、SO42-、HCO3-等； 以分子形式散布并溶解于石英结构中的分子杂质，如H2O、CO2、H2等；结构气体杂质，如Si-OH、Si-H等。 3.石英原料的分选和提纯 针对石英中所含的杂质不同，我们可以采取不同的方法对其进行选矿提纯。见表2。 表2 石英原料的分选和提纯 杂质种类 分配原理 分选方法 矿物杂质 根据矿物的颜色、比重、磁性、 电导率、表面性质 光选、重选、磁选、 电选、浮选等 结构杂质 SiO2+HFSiF4(H2SiF6)+H2O KAlSi3O8+HClKCl+AlCl3+SiO2nH2O CaCO3+HClCaCl2+CO2 SiO2nH2O+HFSiF4H2O 酸洗、酸浸等 气液杂质 气体高温膨胀及 ?C石英?C石英（573） 石英的结构缺陷可以成为扩散通道 热破碎、氯化煅烧等 通过以上分析我们不难看出对一定的地质条件下形成的石英矿床，只要通过必要的手段检测出其中杂质的类别和赋存状态，不用做工业试验就能判断该石英能应用于哪些工业领域，并可推荐其加工流程。 天然石英是生产石英玻璃的原料，石英玻璃的质量是由天然石英的质量决定的。通过对天然石英中主要杂质即：矿物杂质、元素杂质和气-液杂质研究，可以帮助我们在不做工业试验的前提下判断天然石英的质量从而确定其能束用于生产透明石英玻璃还是其他产品。 4.结论 1）不同地质类型的石英质量不同，不同的地质作用对石英矿床的影响不同，对石英的品质也有不同程度的影响。这些因素决定了石英的应用领域。 2）石英中的杂质主要以矿物杂质、元素杂质、和气-液杂质的形式存在，根据不同杂质的不同性质可采用选矿、酸浸和脱气的办法予以排除。 3）对一定的石英矿床，只要对其地质类型、石英中的杂质等因素进行分析，就可以在不做工业试验的情况下对石英的质量进行评估，并推荐加工流程及产品的应用领域。 石英玻璃产品说明 一、概况： 石英玻璃是以含二氧化硅物质，如水晶、硅石、四氯化硅为原料经高温熔制而成。其二氧化硅含量比普通玻璃高得多，一般石英玻璃二氧化硅含量在99.999%。石英玻璃具有优异的光学性能，不仅可见光透光度特别好，而且透紫外线，红外线。石英玻璃是良好的耐酸材料，除氢氟酸和300 以上的热磷酸外，在高温下，它能耐硫酸，硝酸，盐酸，王水，中性盐类，碳和硫等侵蚀，其化学稳定性相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于镍铬合金和陶瓷的150倍，它耐高温，耐热震，热膨涨系数特别小。ACS76石英玻璃电学性能极佳，在常温下，它的电阻相当于普通玻璃的10 10 倍，对全部频率的介电损失很微小，绝缘耐压强度大。w石英玻璃还具有耐宇宙射线和不透原子核裂变产物的性质。石英玻璃主要用于电光源，半导体，光学新技术等方面。新型光源方面：做高压水银灯、长弧氙灯、碘钨灯、碘化铊灯、红外线灯和杀菌灯等。半导体方面：是半导体材料和器件生产过程中不可缺少的材料，如生长锗，硅单晶的坩埚、舟皿炉芯管和钟罩等。j在新技术领域中：用其声、光、电学的极佳特性、做雷达上的超声延迟线，红外跟踪测向，红外照像、通讯、摄谱仪、分光光度计的棱镜，透镜、大型天文望远镜的反射窗，高温作业窗、反应堆、放射性装置；火箭，导弹的鼻锥体，喷嘴和天线罩：人造卫星的无线电绝缘零件，辐射；热天秤，真空吸附装置，精密铸造等。石英玻璃还用于：化工、冶金、电工、科研等方面。在化工方面：可做高温耐酸性气体的燃烧、冷却和通风装置，酸性溶液的蒸发，冷却吸物收，贮存装置，蒸馏水，盐酸、硝酸、硫酸等的制备和其它物理化学实验用品。在高温作业方面，可做光学玻璃的，坩埚烧成萤光体客气，电炉炉芯管，气体燃烧辐射体，热电偶保护管等。在化工方面，可做高压高频绝缘管，引波管等。在光学方面：石英玻璃和石英玻璃棉可作火箭的喷咀，宇宙飞船防热罩和观察窗等，总之，随着现代科学技术的发展，石英玻璃将在各个领域方面得到更加广泛的应用。二、受热性能：透明石英玻璃的线膨胀系数的5.4*10 ，相当于普通玻璃的1/121/20由于石英玻璃的热膨胀系数低，故热稳定性能特别好，透明石英玻璃的平均比热是0.251(0900 )热传导率是0.0035卡/厘米、秒、度(20 )透明石英玻璃的变形点，退火点和工作温度。t69();请参看表2。性能 透明石英玻璃Sw=表2.透明石英玻璃的变形点，退火点和工作温度 性能 透明石英玻璃 变形点 1075Zb6Wl退火点11808muUl%软化点1730iZ2xLY工作温度 连续短时间