一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石英玻璃领域，特别是涉及一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管。
【背景技术】
[0002]石英玻璃管具有高温不变形、无有害辐射、无环境污染、耐高温、抗蚀能力极高、化学稳定性好、热转换效率高等特点，广泛应用于环保光源的制造、医疗器械、水处理、食品卫生杀菌、化学工业等领域。
[0003]石英玻璃具有较高的化学稳定性，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。但氢氟酸和热磷酸能对其产生剧烈腐蚀，且由于石英玻璃属酸性物质，在耐碱性与耐碱性盐方面性能较差，能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐，限制石英玻璃管等制品的使用范围。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，能够有效提高石英玻璃管的抗腐蚀性能，扩大其使用范围。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，所述石英玻璃管的外表面沉积有金刚石膜，所述金刚石膜的沉积方法包括如下步骤:
(1)石英玻璃管外壁去污处理:先用铬酸洗液冲洗石英玻璃管外壁，再用清水冲洗5?8次，最后用无水乙醇擦洗数次；
(2)石英玻璃管外壁粗化处理:用含有一定量金刚石微粉的水射流研磨步骤(1)中去污处理后的石英玻璃管外壁，实现粗化处理；
(3)石英玻璃管外壁清洁干燥处理:将步骤(2)中粗化后的石英玻璃管置于含金刚石微粉的乙醇悬浊液中超声震荡，然后用去离子水冲洗干净，并用纯氢气干燥；
(4)化学气相沉积金刚石膜:将步骤(3)中干燥处理后的石英玻璃管置于微波等离子体谐振腔中，以一定的温度和碳源浓度，分两步将碳源沉积在所述石英玻璃管外壁，形成金刚石膜。
[0006]在本发明一个较佳实施例中，所述金刚石膜为纳米级膜。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述铬酸洗液的浓度为30?40g/L，清洗时间为10?20min。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(2)中，所述金刚石微粉在水中的体积含量为15?30%，所述金刚石微粉的直径为0.3?0.5 μ m，所述派射时间为30?40min。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(3 )中，所述金刚石微粉在乙醇中的体积含量为10?20%，所述超声震荡时间为30?60min ;所述干燥用氢气的温度为30?40°C。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(4)中，所述第一步的沉积条件为:温度380?420°C，碳源体积浓度为18?25% ;所述第二步的沉积条件为:温度450?480°C，碳源体积浓度为10?15%。
[0011]本发明的有益效果是:本发明一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其耐腐蚀膜为纳米金刚石膜，具有优异的抗腐蚀性能，有效降低了使用玻璃管的腐蚀速率，极大地扩大了石英玻璃管在酸碱领域的使用范围，且本发明石英玻璃管外壁上的纳米金刚石膜的制备方法简便，容易实现。
【具体实施方式】
[0012]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0013]本发明实施例包括:
实施例1
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，通过气相沉积在石英玻璃管的外表面沉积一层致密均匀的纳米级金刚石膜，以提高石英玻璃管的耐酸碱腐蚀性能，进一步扩大石英玻璃管的使用范围；
所述金刚石膜的沉积方法包括如下步骤:
(1)石英玻璃管外壁去污处理:先用质量浓度为30g/L的铬酸洗液冲洗石英玻璃管外壁20min，再用清水冲洗5?8次，最后用无水乙醇擦洗数次，以彻底清除石英玻璃管外壁上的污物；
(2)石英玻璃管外壁粗化处理:用含有体积含量为15%、直径为0.3 μπι的金刚石微粉的水射流研磨步骤(1)中去污处理后的石英玻璃管外壁40min，实现粗化处理；
(3)石英玻璃管外壁清洁干燥处理:将步骤(2)中粗化后的石英玻璃管置于含体积含量为10%、直径为0.3 μπι的金刚石微粉的乙醇悬浊液中超声震荡60min，然后用去离子水冲洗干净，并用温度为30?40°C的纯氢气干燥；
(4)化学气相沉积金刚石膜:将步骤(3)中干燥处理后的石英玻璃管置于微波等离子体谐振腔中，以乙醇和氢气以1:1的比例的混合气体作为载气体，分两步在石英玻璃管外壁沉积一层均匀致密的纳米级金刚石膜，其中，第一步的沉积条件为:温度380°C，碳源体积浓度为18% ;所述第二步的沉积条件为:温度450°C，碳源体积浓度为10%。
[0014]实施例2
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，通过气相沉积在石英玻璃管的外表面沉积一层致密均匀的纳米级金刚石膜，以提高石英玻璃管的耐酸碱腐蚀性能，进一步扩大石英玻璃管的使用范围；
所述金刚石膜的沉积方法包括如下步骤:
(1)石英玻璃管外壁去污处理:先用质量浓度为40g/L的铬酸洗液冲洗石英玻璃管外壁i0min，再用清水冲洗5?8次，最后用无水乙醇擦洗数次，以彻底清除石英玻璃管外壁上的污物；
(2)石英玻璃管外壁粗化处理:用含有体积含量为30%、直径为0.5 μπι的金刚石微粉的水射流研磨步骤(1)中去污处理后的石英玻璃管外壁30min，实现粗化处理；
(3)石英玻璃管外壁清洁干燥处理:将步骤(2)中粗化后的石英玻璃管置于含体积含量为20%、直径为0.5 μπι的金刚石微粉的乙醇悬浊液中超声震荡30min，然后用去离子水冲洗干净，并用温度为30?40°C的纯氢气干燥；
(4)化学气相沉积金刚石膜:将步骤(3)中干燥处理后的石英玻璃管置于微波等离子体谐振腔中，以乙醇和氢气以1:1的比例的混合气体作为载气体，分两步在石英玻璃管外壁沉积一层均匀致密的纳米级金刚石膜，其中，第一步的沉积条件为:温度420°C，碳源体积浓度为25% ;所述第二步的沉积条件为:温度480°C，碳源体积浓度为15%。
[0015]将上述方法制备的石英玻璃管置于室温下质量浓度为13.5%的氢氟酸中腐蚀，初始阶段纯石英管的腐蚀速率约为18.5g/(h.πι2)，而具有纳米金刚石保护膜的石英管腐蚀速率仅为0.23?0.26g/( h - m2) ο即本发明的具有纳米金刚石保护膜的石英玻璃管在测试时间范围内，腐蚀速率较纯石英管降低了将近一个数量级，纳米金刚石膜能在石英玻璃管外表面形成严密的阻隔层，避免石英管直接与腐蚀介质接触，因此能有效增强石英玻璃管的抗腐蚀性能，扩大石英玻璃管的应用范围。
[0016]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述石英玻璃管的外表面沉积有金刚石膜，所述金刚石膜的沉积方法包括如下步骤: (1)石英玻璃管外壁去污处理:先用铬酸洗液冲洗石英玻璃管外壁，再用清水冲洗5?8次，最后用无水乙醇擦洗数次； (2)石英玻璃管外壁粗化处理:用含有一定量金刚石微粉的水射流研磨步骤(1)中去污处理后的石英玻璃管外壁，实现粗化处理； (3)石英玻璃管外壁清洁干燥处理:将步骤(2)中粗化后的石英玻璃管置于含金刚石微粉的乙醇悬浊液中超声震荡，然后用去离子水冲洗干净，并用纯氢气干燥； (4)化学气相沉积金刚石膜:将步骤(3)中干燥处理后的石英玻璃管置于微波等离子体谐振腔中，以一定的温度和碳源浓度，分两步将碳源沉积在所述石英玻璃管外壁，形成金刚石膜。2.根据权利要求1所述的表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述金刚石膜为纳米级膜。3.根据权利要求1所述的表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤(1)中，所述铬酸洗液的浓度为30?40g/L，清洗时间为10?20min。4.根据权利要求1所述的表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤(2)中，所述金刚石微粉在水中的体积含量为15?30%，所述金刚石微粉的直径为0.3?0.5 μ m，所述派射时间为30?40min。5.根据权利要求1所述的表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤(3)中，所述金刚石微粉在乙醇中的体积含量为10?20%，所述超声震荡时间为30?60min ;所述干燥用氢气的温度为30?40°C。6.根据权利要求1所述的表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤(4)中，所述第一步的沉积条件为:温度380?420°C，碳源体积浓度为18?25% ;所述第二步的沉积条件为:温度450?480°C，碳源体积浓度为10?15%。
【专利摘要】本发明公开了一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，所述石英玻璃管的外表面沉积有金刚石膜，所述金刚石膜的沉积方法包括如下步骤：（1）石英玻璃管外壁去污处理；（2）石英玻璃管外壁粗化处理；（3）石英玻璃管外壁清洁干燥处理；（4）化学气相沉积金刚石膜。本发明一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其耐腐蚀膜为纳米金刚石膜，具有优异的抗腐蚀性能，有效降低了使用玻璃管的腐蚀速率，极大地扩大了石英玻璃管在酸碱领域的使用范围，且本发明石英玻璃管外壁上的纳米金刚石膜的制备方法简便，容易实现。
【IPC分类】C23C16/27, C03C17/22
【公开号】CN105417962
【申请号】CN201510878390
【发明人】沈建兴
【申请人】太仓市建兴石英玻璃厂
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月4日