专利名称：宽幅红外光学石英玻璃及其熔制方法
技术领域：
本发明属于玻璃制品及其制造工艺技术，主要涉及一种宽幅红 外光学石英玻璃产品及熔制技术。
技术背景石英玻璃具有一系列优良的物理、化学性能，因此石英玻璃是 一种重要的工业基础材料，在半导体、新光源、精密光学仪器、仪 表、化工、热工等方面有其广泛的应用。随着科学的飞跃发展，石 英玻璃在国防工业中占有越来越重要的地位。如石英玻璃在激光技 术、空间技术、雷达工程、天文工程、光导通讯、原子能工程及其 它尖端科学领域，已是不可缺少的重要原件、器件、结构材料等。 目前石英玻璃特别是光学石英玻璃在国际上可以生产的国家只有美 国、德国、俄罗斯、日本等少数国家生产光学石英玻璃材料制品。在我国开发石英玻璃已有30年历史，宽度尺寸在800毫米以下的小 规格尺寸的红外光学石英玻璃国内个别厂家尚可生产，但宽度在 1000毫米规格的远红外光学石英玻璃大板目前国内还不能生产。高 性能光学石英玻璃在国际上属高新产品，不但制造工艺复杂，产品 价格昂贵，且受国际政治气候等影响难以进口，严重制约着我国的 电子、国防工业的发展，因此开发宽幅红外光学石英玻璃板的研发 无论在实用技术还是国防工业，从现实到长远都具有极其广泛的前 途。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，结合我国科 技工业发展的迫切需要，研发一种宽幅红外光学石英玻璃及其熔制 方法，达到实现宽幅红外光学石英玻璃的国产化生产、简化加工工 艺过程、降低产品成本的目的。本发明的目的是这样实现的一种宽幅红外光学石英玻璃，该玻璃的幅宽尺寸H为1 000毫米。一种宽幅红外光学石英玻璃的熔制方法一、 装炉与投料① 、组装石墨件，石墨盒底排气，通道高度不低于40亳米，保 温碳赴在三层以上；盒底板与盒帮板分别铺上厚度3.5毫米和5.5 毫米的石墨板条，且钻出直径2亳米、间距15毫米、水平倾角30° 的排气孔；② 、投水晶料，水晶料目数为40—60目，严格注意水晶原料的 密度及纯度，随时清除水晶原料内的杂质点，并用细石英玻璃条堵 住渗料处；水晶料面应有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接触石 墨板，避免玻璃有气泡出现；③ 、配接热电偶测温系统，石墨盒两端对称各分布4组鹤铼热 电耦测温点，共8组，分布位置为石墨盒4个角端，底部长度方向 1/2位置和1/4位置以及中间位置高度方向1/3位置处，鴒铼热电 耦正极与补偿导线正极连接；二、 盖板及碳趁保温①、在水晶料面上盖设厚度15毫米石墨板，在上面按确定的温 场分布排列石墨发热体，发热体材质要保持一致，外形尺寸公差要 求《±0.1%;发热体与下面的石墨;fel间距不小于30毫米，且与铜电 极接触良好；
② 、石墨盒四周碳毡上面铺放石棉绝缘层；③ 、在发热体上面铺盖厚度40毫米的石墨板，两端放置在铜电极上，并放上石英块绝缘；石墨盒上面及两端保温碳毡在15层以上， 四角处留有35 x 35亳米的大型排气孑U石墨盒及石灰毡对铜电;f及的绝 缘不低于11千欧；但是存夏季或间断性装炉，绝缘度可适当降低；三、 抽真空与炫制① 、将炉口、管路及过滤罐密封好，盖炉盖，调压器、风机、 变压器及冷却水系统正常工作； .② 、起动真空泵，当极限真空达到1帕以下时，在真空泵组无 漏气现象后，连带炉体抽真空，真空度在4帕以下时，检查各部分 冷却水是否充足，在达到足够水量后，送电进行电熔制；③ 、配电曲线参照给定的时间温度曲线，每隔1Q分钟记一次温， 且与参数对照；每隔30分钟测一次真空度，做好记录，画制曲线； 当真空升温至160(TC时，把炉口螺栓紧固一次；熔制中，铜电极水 温在3(TC以下，其他各部分冷却水温不超过40°C;四、 力口乂玉与出炉① 、逐个紧固炉口螺栓，为充氮气加压作准备；② 、关闭泵组阀门，打开加压阀、安全阀，关闭i文气阀，充氮 气加压5 — 10分钟，在电流稳定的条件下，继续供电以补偿充入氮 气所带走的热量；③ 、退火冷却时，要逐步调节冷却水流量与温度，緩慢冷却， 减少玻璃中应力；④ 、出炉，停电72小时后，当冷却水温30。C左右时，打开炉 排气阀门，放掉炉内气体，方可出炉；制得幅宽在1000毫米的宽幅 红外光学石英玻璃产 品。
本发明实现了宽度尺寸达iooo毫米以上的宽幅红外光学石英玻璃产品的生产加工，产品质量好，满足和适应了我国科技事业发 展的需要，其加工所需的主机釆用成熟的国产设备，制造工艺方法 简单，技术要素设计合理，节能低耗，生产成本低廉，无环境污染。
附图是宽幅红外光学石英玻璃结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。宽幅红外光学石英玻璃的幅宽尺寸H为1000毫米。 宽幅红外光学石英玻璃的熔制方法如下一、 装炉与投料① 、组装石墨件，石墨盒底排气，通道高度为45毫米，保温碳 毡四层；盒底板与盒帮板分别铺上厚度3. 5毫米和5. 5亳米的石墨 板条，且钻出直径2毫米、间距15毫米、水平倾角30°的排气孔；② 、投水晶料，水晶料目数为50目，严格注意水晶原料的密度 及纯度，随时清除水晶原料内的杂质点，并用细石英玻璃条堵住渗 料处；水晶料面应有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接触石墨板， 避免玻璃有气泡出现；③ 、配接热电偶测温系统，石墨盒两端对称各分布4组鴒4来热 电耦测温点，共8组，分布位置为石墨盒4个角端，底部长度方向 1/2位置和1/4位置以及中间位置高度方向1/3位置处，钨鳞热电 耦正极与补偿导线正极连接；二、 盖纟反及-友毡保温①、在水晶料面上盖设厚度15毫米石墨板，在上面按确定的温 场分布排列石墨发热体，发热体材质要保持一致，外形尺寸公差要
求<±0. 1%;发热体与下面的石墨板间距40毫米，且与铜电极接触良好；② 、石墨盒四周碳毡上面铺放石棉绝缘层；③ 、在发热体上面铺盖厚度40毫米的石墨板，两端放置在铜电 极上，并放上石英块绝缘；石墨盒上面及两端保温碳毡在17层，四 角处留有35 x 35毫米的大型排气孔；石墨盒及碳毡对铜电极的绝缘 不低于ll千欧；但是存夏季或间断性装炉，绝缘度可适当降低；三、 抽真空与熔制① 、将炉口、管路及过滤罐密封好，盖炉盖，调压器、风机、 变压器及冷却水系统正常工作；② 、起动真空泵，当纟及限真空达到1帕以下时，在真空泵组无 漏气现象后，连带炉体抽真空，真空度在3帕时，检查各部分冷却 水是否充足，在达到足够水量后，送电进行电熔制；③ 、配电曲线参照给定的时间温度曲线，每隔10分钟记一次温， 且与参数对照；每隔30分钟测一次真空度，做好记录，画制曲线； 当真空升温至1600。C时，把炉口螺栓紧固一次；熔制中，铜电极水 温在30。C以下，其他各部分冷却水温不超过40。C;四、 力口压与出炉① 、逐个紧固炉口螺栓，为充氮气加压作准备；② 、关闭泵组阀门，打开加压阀、安全阀，关闭》文气阀，充氮 气加压8分钟，在电流稳定的条件下，继续供电以补偿充入氮气所 带走的热量；③ 、退火冷却时，要逐步调节冷却水流量与温度，緩慢冷却， 减少玻璃中应力；④ 、出炉，停电72小时后，当冷却水温30。C左右时，打开炉 排气阀门，放掉炉内气体，方可出炉；制得幅宽在1000毫米的宽幅红外光学石英玻璃产品。宽幅红外光学石英玻璃经国家石英玻璃制品质量监督检测中心 对其产品的光镨性能、光学均匀性、双折射、条紋、颗粒不均匀性、气泡及荧光特性等技术性能指标检测均符合国家JC185 — 81技术标 准要求。产品在中国建筑材料科学研究院石英玻璃研究所、中国科 学院电工研究所及航天部门使用均获得满意效果。
权利要求
1、一种宽幅红外光学石英玻璃，其特征在于该玻璃的幅宽尺寸H为1000毫米。
2、 一种如权利要求1所述宽幅红外光学石英玻璃的熔制方法， 其特征在于一、装炉与投料① 、组装石墨件，石墨盒底排气，通道高度不低于40毫米，保 温碳趕在三层以上；盒底板与盒帮板分别铺上厚度3.5毫米和5.5 亳米的石墨板条，且钻出直径2毫米、间距15毫米、水平倾角30° 的排气孔；② 、投水晶料，水晶料目数为40—60目，严格注意水晶原料的 密度及纯度，随时清除水晶原料内的杂质点，并用细石英玻璃条堵 住渗料处；水晶料面应有坡度，平整呈梯形，水晶料面不能接触石 墨板；③ 、配4妻热电偶测温系统，石墨盒两端对称各分布4组鹤4来热 电耦测温点，共8组，分布位置为石墨盒4个角端，底部长度方向 1/2位置和1/4位置以及中间位置高度方向1/3位置处，鵠铼热电 耦正极与补偿导线正极连接；'二、盖板及碳趕保温①、在水晶料面上盖设厚度15毫米石墨板，在上面按确定的温 场分布排列石墨发热体，发热体材质要保持一致，外形尺寸公差要 求<±0.1%;发热体与下面的石墨板间距不小于30毫米，且与铜电 才及才妻触良好；② 、石墨盒四周碳毡上面铺放石棉绝缘层；③ 、在发热体上面铺盖厚度40毫米的石墨板，两端放置在铜电 极上，并放上石英块绝缘；石墨盒上面及两端保温碳毡在15层以上， 四角处留有35 x 35亳米的大型排气孔；石墨盒及碳毡对铜电极的绝 缘不低于11千欧；三、 抽真空与熔制① 、将炉口、管路及过滤罐密封好，盖炉盖，调压器、风机、 变压器及冷却水系统正常工作；② 、起动真空泵，当极限真空达到.1帕以下时，在真空泵组无 漏气现象后，连带炉体抽真空，真空度在4帕以下时，检查各部分 冷却水是否充足，在达到足够水量后，送电进行电熔制；③ 、配电曲线参照给定的时间温度曲线，每隔10分钟记一次温， 且与参数对照；每隔30分钟测一次真空度，做好记录，画制曲线； 当真空升温至160(TC时，把炉口螺栓紧固一次；熔制中，铜电极水 温在30。C以下，其他各部分冷却水温不超过40°C;四、 力口压与出炉① 、逐个紧固炉口螺栓，为充氮气加压作准备；② 、关闭泵组阀门，打开加压阀、安全阀，关闭方欠气阀，充氮 气加压5 — 10分钟，在电流稳定的条件下，继续供电以补偿充入氮 气所带走的热量；③ 、退火冷却时，要逐步调节冷却水流量与温度，缓慢冷却；④ 、出炉，停电72小时后，当冷却水温3(TC左右时，打开炉 排气阀门，放掉炉内气体，方可出炉；制得幅宽在1000毫米的宽幅 红外光学石英玻璃产 品O
全文摘要
宽幅红外光学石英玻璃及其熔制方法属于玻璃制品及制造加工技术；该玻璃的幅宽尺寸为1000毫米，采用组装石墨件、投水晶料、配接热电偶测温系统的装炉与投料、盖板及碳毡保温、抽制真空与熔制、加压与出炉等工艺过程完成宽幅红外光学石英玻璃产品的加工；本玻璃产品宽度尺寸大，光学性能及物理性能好，适用范围广，其制作工艺方法简单，技术要素设计合理，节能低耗，生产成本低廉，无环境污染。
文档编号C03B20/00GK101209891SQ200710144888
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者张修枫 申请人:张修枫