[发明专利]可提高石英玻璃机械强度的石英玻璃原料及其生产方法

说明书

本发明公开了可提高石英玻璃机械强度的石英玻璃原料及其生产方法，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.0005％～0.0015％、锰氧化物0.0005％～0.0015％、锂氧化物0.00075％～0.00225％、镁氧化物0.0015％～0.0045％和铝氧化物0.0025％～0.0225％；包括以下步骤：步骤1：按一定质量含量百分比在原料中添加钙氧化物、锰氧化物、锂氧化物、镁氧化物和铝氧化物；步骤2：然后即把规定量的钙氧化物、锂氧化物、镁氧化物、锰氧化物和铝氧化物溶解成水溶液后加入石英颗粒原料中进行搅拌；步骤3：再将步骤2中的搅拌后的物料经改性等工序生产成石英玻璃原料。本发明提供的新的能提高石英玻璃机械强度的生产方法生产的原料生产的石英玻璃，能显著提高石英玻璃的机械强度和高温使用范围。

技术领域

本发明涉及石英玻璃生产技术领域，尤其涉及可提高石英玻璃机械强度的石英玻璃原料及其生产方法。

背景技术

高机械强度石英玻璃用于高压力的复杂恶劣环境中，如高压器皿的监控窗口，可以承受1100MPa以上的压力；高温、高压环境中的观察窗口，可以承受明火的烧烤而不变形，不炸裂，不变色。它的致命缺陷是抗拉强度和抗弯强度低，只有抗压强度的二十分之一。

石英玻璃是用纯度达到99.9％以上的二氧化硅原料，在1713摄氏度以上的高温条件下熔制而成的，它具有耐高温、耐高压力、耐腐蚀、低膨胀系数、热震性好等其它玻璃无法比对的优点；而石英玻璃的耐机械强度不高，在一些对机械强度要求高的场合中不能做大规格使用，我国目前使用的石英玻璃窗口、镜片、高压管因为耐机械强度不够，只能用作小规格的石英玻璃窗口和镜片，大规格的石英玻璃窗口和镜片要求石英玻璃具有较高的机械强度。而我国目前生产石英玻璃的工艺主要有真空加压电熔法、连续电熔法、氢氧气熔制法、等离子熔制法、化学合成法等生产工艺，这些工艺生产得到的石英玻璃的物理性能基本是一致的，不能得到理想的功能性高机械强度石英玻璃。只有调整生产石英玻璃所用的原料，才能获得高机械强度石英玻璃。

在现有技术中已有在传统石英玻璃原料生产工艺的基础上，利用石英原矿的物理和化学性能，进行有目的掺入能提高石英玻璃机械强度的化学元素，如掺入了铝元素的石英玻璃原料，但用此种原料产出的石英玻璃机械强度仍然不够。而我国现有石英玻璃原料生产企业生产的石英玻璃用原料也均不能满足高机械强度石英玻璃的性能要求。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的是为了解决现有技术中所选用的原料无法满足高机械强度石英玻璃使用要求的问题，而提出的可提高石英玻璃机械强度的石英玻璃原料及其生产方法。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

可提高石英玻璃机械强度的石英玻璃原料，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.0005％～0.0015％、锰氧化物0.0005％～0.0015％、锂氧化物0.00075％～0.00225％、镁氧化物0.0015％～0.0045％和铝氧化物0.0025％～0.0225％。

优选地，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.0005％、锰氧化物0.0005％、锂氧化物0.00075％、镁氧化物0.0015％和铝氧化物0.0025％。

优选地，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.0005％、锰氧化物0.0005％、锂氧化物0.00075％、镁氧化物0.0015％和铝氧化物0.005％。

优选地，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.0005％、锰氧化物0.0005％、锂氧化物0.00075％、镁氧化物0.0015％和铝氧化物0.0075％。

优选地，包括以下质量含量百分比的材料：钙氧化物0.001％、锰氧化物0.001％、锂氧化物0.0015％、镁氧化物0.002％和铝氧化物0.005％。