專利名稱：寬幅紅外光學(xué)石英玻璃及其熔制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃制品及其制造工藝技術(shù)，主要涉及一種寬幅紅 外光學(xué)石英玻璃產(chǎn)品及熔制技術(shù)。
技術(shù)背景石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，因此石英玻璃是 一種重要的工業(yè)基礎(chǔ)材料，在半導(dǎo)體、新光源、精密光學(xué)儀器、儀 表、化工、熱工等方面有其廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)的飛躍發(fā)展，石 英玻璃在國防工業(yè)中占有越來越重要的地位。如石英玻璃在激光技 術(shù)、空間技術(shù)、雷達(dá)工程、天文工程、光導(dǎo)通訊、原子能工程及其 它尖端科學(xué)領(lǐng)域，已是不可缺少的重要原件、器件、結(jié)構(gòu)材料等。 目前石英玻璃特別是光學(xué)石英玻璃在國際上可以生產(chǎn)的國家只有美 國、德國、俄羅斯、日本等少數(shù)國家生產(chǎn)光學(xué)石英玻璃材料制品。在我國開發(fā)石英玻璃已有30年歷史，寬度尺寸在800毫米以下的小 規(guī)格尺寸的紅外光學(xué)石英玻璃國內(nèi)個(gè)別廠家尚可生產(chǎn)，但寬度在 1000毫米規(guī)格的遠(yuǎn)紅外光學(xué)石英玻璃大板目前國內(nèi)還不能生產(chǎn)。高 性能光學(xué)石英玻璃在國際上屬高新產(chǎn)品，不但制造工藝復(fù)雜，產(chǎn)品 價(jià)格昂貴，且受國際政治氣候等影響難以進(jìn)口，嚴(yán)重制約著我國的 電子、國防工業(yè)的發(fā)展，因此開發(fā)寬幅紅外光學(xué)石英玻璃板的研發(fā) 無論在實(shí)用技術(shù)還是國防工業(yè)，從現(xiàn)實(shí)到長遠(yuǎn)都具有極其廣泛的前 途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的問題，結(jié)合我國科 技工業(yè)發(fā)展的迫切需要，研發(fā)一種寬幅紅外光學(xué)石英玻璃及其熔制 方法，達(dá)到實(shí)現(xiàn)寬幅紅外光學(xué)石英玻璃的國產(chǎn)化生產(chǎn)、簡化加工工 藝過程、降低產(chǎn)品成本的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種寬幅紅外光學(xué)石英玻璃，該玻璃的幅寬尺寸H為1 000毫米。一種寬幅紅外光學(xué)石英玻璃的熔制方法一、 裝爐與投料① 、組裝石墨件，石墨盒底排氣，通道高度不低于40亳米，保 溫碳赴在三層以上；盒底板與盒幫板分別鋪上厚度3.5毫米和5.5 毫米的石墨板條，且鉆出直徑2亳米、間距15毫米、水平傾角30° 的排氣孔；② 、投水晶料，水晶料目數(shù)為40—60目，嚴(yán)格注意水晶原料的 密度及純度，隨時(shí)清除水晶原料內(nèi)的雜質(zhì)點(diǎn)，并用細(xì)石英玻璃條堵 住滲料處；水晶料面應(yīng)有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接觸石 墨板，避免玻璃有氣泡出現(xiàn)；③ 、配接熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，石墨盒兩端對(duì)稱各分布4組鶴錸熱 電耦測(cè)溫點(diǎn)，共8組，分布位置為石墨盒4個(gè)角端，底部長度方向 1/2位置和1/4位置以及中間位置高度方向1/3位置處，鴒錸熱電 耦正極與補(bǔ)償導(dǎo)線正極連接；二、 蓋板及碳趁保溫①、在水晶料面上蓋設(shè)厚度15毫米石墨板，在上面按確定的溫 場(chǎng)分布排列石墨發(fā)熱體，發(fā)熱體材質(zhì)要保持一致，外形尺寸公差要 求《±0.1%;發(fā)熱體與下面的石墨;fel間距不小于30毫米，且與銅電 極接觸良好；
② 、石墨盒四周碳?xì)稚厦驿伔攀藿^緣層；③ 、在發(fā)熱體上面鋪蓋厚度40毫米的石墨板，兩端放置在銅電極上，并放上石英塊絕緣；石墨盒上面及兩端保溫碳?xì)衷?5層以上， 四角處留有35 x 35亳米的大型排氣孑U石墨盒及石灰氈對(duì)銅電;f及的絕 緣不低于11千歐；但是存夏季或間斷性裝爐，絕緣度可適當(dāng)降低；三、 抽真空與炫制① 、將爐口、管路及過濾罐密封好，蓋爐蓋，調(diào)壓器、風(fēng)機(jī)、 變壓器及冷卻水系統(tǒng)正常工作； .② 、起動(dòng)真空泵，當(dāng)極限真空達(dá)到1帕以下時(shí)，在真空泵組無 漏氣現(xiàn)象后，連帶爐體抽真空，真空度在4帕以下時(shí)，檢查各部分 冷卻水是否充足，在達(dá)到足夠水量后，送電進(jìn)行電熔制；③ 、配電曲線參照給定的時(shí)間溫度曲線，每隔1Q分鐘記一次溫， 且與參數(shù)對(duì)照；每隔30分鐘測(cè)一次真空度，做好記錄，畫制曲線； 當(dāng)真空升溫至160(TC時(shí)，把爐口螺栓緊固一次；熔制中，銅電極水 溫在3(TC以下，其他各部分冷卻水溫不超過40°C;四、 力口乂玉與出爐① 、逐個(gè)緊固爐口螺栓，為充氮?dú)饧訅鹤鳒?zhǔn)備；② 、關(guān)閉泵組閥門，打開加壓閥、安全閥，關(guān)閉i文氣閥，充氮 氣加壓5 — 10分鐘，在電流穩(wěn)定的條件下，繼續(xù)供電以補(bǔ)償充入氮 氣所帶走的熱量；③ 、退火冷卻時(shí)，要逐步調(diào)節(jié)冷卻水流量與溫度，緩慢冷卻， 減少玻璃中應(yīng)力；④ 、出爐，停電72小時(shí)后，當(dāng)冷卻水溫30。C左右時(shí)，打開爐 排氣閥門，放掉爐內(nèi)氣體，方可出爐；制得幅寬在1000毫米的寬幅 紅外光學(xué)石英玻璃產(chǎn) 品。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了寬度尺寸達(dá)iooo毫米以上的寬幅紅外光學(xué)石英玻璃產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，產(chǎn)品質(zhì)量好，滿足和適應(yīng)了我國科技事業(yè)發(fā) 展的需要，其加工所需的主機(jī)釆用成熟的國產(chǎn)設(shè)備，制造工藝方法 簡單，技術(shù)要素設(shè)計(jì)合理，節(jié)能低耗，生產(chǎn)成本低廉，無環(huán)境污染。


附圖是寬幅紅外光學(xué)石英玻璃結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。寬幅紅外光學(xué)石英玻璃的幅寬尺寸H為1000毫米。 寬幅紅外光學(xué)石英玻璃的熔制方法如下一、 裝爐與投料① 、組裝石墨件，石墨盒底排氣，通道高度為45毫米，保溫碳 氈四層；盒底板與盒幫板分別鋪上厚度3. 5毫米和5. 5亳米的石墨 板條，且鉆出直徑2毫米、間距15毫米、水平傾角30°的排氣孔；② 、投水晶料，水晶料目數(shù)為50目，嚴(yán)格注意水晶原料的密度 及純度，隨時(shí)清除水晶原料內(nèi)的雜質(zhì)點(diǎn)，并用細(xì)石英玻璃條堵住滲 料處；水晶料面應(yīng)有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接觸石墨板， 避免玻璃有氣泡出現(xiàn)；③ 、配接熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，石墨盒兩端對(duì)稱各分布4組鴒4來熱 電耦測(cè)溫點(diǎn)，共8組，分布位置為石墨盒4個(gè)角端，底部長度方向 1/2位置和1/4位置以及中間位置高度方向1/3位置處，鎢鱗熱電 耦正極與補(bǔ)償導(dǎo)線正極連接；二、 蓋纟反及-友氈保溫①、在水晶料面上蓋設(shè)厚度15毫米石墨板，在上面按確定的溫 場(chǎng)分布排列石墨發(fā)熱體，發(fā)熱體材質(zhì)要保持一致，外形尺寸公差要
求<±0. 1%;發(fā)熱體與下面的石墨板間距40毫米，且與銅電極接觸良好；② 、石墨盒四周碳?xì)稚厦驿伔攀藿^緣層；③ 、在發(fā)熱體上面鋪蓋厚度40毫米的石墨板，兩端放置在銅電 極上，并放上石英塊絕緣；石墨盒上面及兩端保溫碳?xì)衷?7層，四 角處留有35 x 35毫米的大型排氣孔；石墨盒及碳?xì)謱?duì)銅電極的絕緣 不低于ll千歐；但是存夏季或間斷性裝爐，絕緣度可適當(dāng)降低；三、 抽真空與熔制① 、將爐口、管路及過濾罐密封好，蓋爐蓋，調(diào)壓器、風(fēng)機(jī)、 變壓器及冷卻水系統(tǒng)正常工作；② 、起動(dòng)真空泵，當(dāng)纟及限真空達(dá)到1帕以下時(shí)，在真空泵組無 漏氣現(xiàn)象后，連帶爐體抽真空，真空度在3帕?xí)r，檢查各部分冷卻 水是否充足，在達(dá)到足夠水量后，送電進(jìn)行電熔制；③ 、配電曲線參照給定的時(shí)間溫度曲線，每隔10分鐘記一次溫， 且與參數(shù)對(duì)照；每隔30分鐘測(cè)一次真空度，做好記錄，畫制曲線； 當(dāng)真空升溫至1600。C時(shí)，把爐口螺栓緊固一次；熔制中，銅電極水 溫在30。C以下，其他各部分冷卻水溫不超過40。C;四、 力口壓與出爐① 、逐個(gè)緊固爐口螺栓，為充氮?dú)饧訅鹤鳒?zhǔn)備；② 、關(guān)閉泵組閥門，打開加壓閥、安全閥，關(guān)閉》文氣閥，充氮 氣加壓8分鐘，在電流穩(wěn)定的條件下，繼續(xù)供電以補(bǔ)償充入氮?dú)馑?帶走的熱量；③ 、退火冷卻時(shí)，要逐步調(diào)節(jié)冷卻水流量與溫度，緩慢冷卻， 減少玻璃中應(yīng)力；④ 、出爐，停電72小時(shí)后，當(dāng)冷卻水溫30。C左右時(shí)，打開爐 排氣閥門，放掉爐內(nèi)氣體，方可出爐；制得幅寬在1000毫米的寬幅紅外光學(xué)石英玻璃產(chǎn)品。寬幅紅外光學(xué)石英玻璃經(jīng)國家石英玻璃制品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心 對(duì)其產(chǎn)品的光鐠性能、光學(xué)均勻性、雙折射、條紋、顆粒不均勻性、氣泡及熒光特性等技術(shù)性能指標(biāo)檢測(cè)均符合國家JC185 — 81技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)要求。產(chǎn)品在中國建筑材料科學(xué)研究院石英玻璃研究所、中國科 學(xué)院電工研究所及航天部門使用均獲得滿意效果。
權(quán)利要求
1、一種寬幅紅外光學(xué)石英玻璃，其特征在于該玻璃的幅寬尺寸H為1000毫米。
2、 一種如權(quán)利要求1所述寬幅紅外光學(xué)石英玻璃的熔制方法， 其特征在于一、裝爐與投料① 、組裝石墨件，石墨盒底排氣，通道高度不低于40毫米，保 溫碳趕在三層以上；盒底板與盒幫板分別鋪上厚度3.5毫米和5.5 亳米的石墨板條，且鉆出直徑2毫米、間距15毫米、水平傾角30° 的排氣孔；② 、投水晶料，水晶料目數(shù)為40—60目，嚴(yán)格注意水晶原料的 密度及純度，隨時(shí)清除水晶原料內(nèi)的雜質(zhì)點(diǎn)，并用細(xì)石英玻璃條堵 住滲料處；水晶料面應(yīng)有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接觸石 墨板；③ 、配4妻熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，石墨盒兩端對(duì)稱各分布4組鶴4來熱 電耦測(cè)溫點(diǎn)，共8組，分布位置為石墨盒4個(gè)角端，底部長度方向 1/2位置和1/4位置以及中間位置高度方向1/3位置處，鵠錸熱電 耦正極與補(bǔ)償導(dǎo)線正極連接；'二、蓋板及碳趕保溫①、在水晶料面上蓋設(shè)厚度15毫米石墨板，在上面按確定的溫 場(chǎng)分布排列石墨發(fā)熱體，發(fā)熱體材質(zhì)要保持一致，外形尺寸公差要 求<±0.1%;發(fā)熱體與下面的石墨板間距不小于30毫米，且與銅電 才及才妻觸良好；② 、石墨盒四周碳?xì)稚厦驿伔攀藿^緣層；③ 、在發(fā)熱體上面鋪蓋厚度40毫米的石墨板，兩端放置在銅電 極上，并放上石英塊絕緣；石墨盒上面及兩端保溫碳?xì)衷?5層以上， 四角處留有35 x 35亳米的大型排氣孔；石墨盒及碳?xì)謱?duì)銅電極的絕 緣不低于11千歐；三、 抽真空與熔制① 、將爐口、管路及過濾罐密封好，蓋爐蓋，調(diào)壓器、風(fēng)機(jī)、 變壓器及冷卻水系統(tǒng)正常工作；② 、起動(dòng)真空泵，當(dāng)極限真空達(dá)到.1帕以下時(shí)，在真空泵組無 漏氣現(xiàn)象后，連帶爐體抽真空，真空度在4帕以下時(shí)，檢查各部分 冷卻水是否充足，在達(dá)到足夠水量后，送電進(jìn)行電熔制；③ 、配電曲線參照給定的時(shí)間溫度曲線，每隔10分鐘記一次溫， 且與參數(shù)對(duì)照；每隔30分鐘測(cè)一次真空度，做好記錄，畫制曲線； 當(dāng)真空升溫至160(TC時(shí)，把爐口螺栓緊固一次；熔制中，銅電極水 溫在30。C以下，其他各部分冷卻水溫不超過40°C;四、 力口壓與出爐① 、逐個(gè)緊固爐口螺栓，為充氮?dú)饧訅鹤鳒?zhǔn)備；② 、關(guān)閉泵組閥門，打開加壓閥、安全閥，關(guān)閉方欠氣閥，充氮 氣加壓5 — 10分鐘，在電流穩(wěn)定的條件下，繼續(xù)供電以補(bǔ)償充入氮 氣所帶走的熱量；③ 、退火冷卻時(shí)，要逐步調(diào)節(jié)冷卻水流量與溫度，緩慢冷卻；④ 、出爐，停電72小時(shí)后，當(dāng)冷卻水溫3(TC左右時(shí)，打開爐 排氣閥門，放掉爐內(nèi)氣體，方可出爐；制得幅寬在1000毫米的寬幅 紅外光學(xué)石英玻璃產(chǎn) 品O
全文摘要
寬幅紅外光學(xué)石英玻璃及其熔制方法屬于玻璃制品及制造加工技術(shù)；該玻璃的幅寬尺寸為1000毫米，采用組裝石墨件、投水晶料、配接熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)的裝爐與投料、蓋板及碳?xì)直?、抽制真空與熔制、加壓與出爐等工藝過程完成寬幅紅外光學(xué)石英玻璃產(chǎn)品的加工；本玻璃產(chǎn)品寬度尺寸大，光學(xué)性能及物理性能好，適用范圍廣，其制作工藝方法簡單，技術(shù)要素設(shè)計(jì)合理，節(jié)能低耗，生產(chǎn)成本低廉，無環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C03B20/00GK101209891SQ200710144888
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者張修楓 申請(qǐng)人:張修楓