一种高强度石英玻璃管的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度石英玻璃管的制备方法，该制备方法包括如下步骤：a）选材备料，b）配制表层喷涂料，c）喷涂前处理，d）热喷涂处理，e）后处理。本发明揭示了一种高强度石英玻璃管的制备方法，该制备方法工序安排合理，制备工艺简便，制得的石英玻璃管具有结构的双层结构，其表层和里层的膨胀系数不同，通过两者的膨胀系数差实现了管壁强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的强度和实用性。
【专利说明】
一种高强度石英玻璃管的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种石英管的制备方法，尤其涉及一种高强度石英玻璃管的制备方法，属于石英制品技术领域。
【背景技术】
[0002]石英玻璃管的主要成分是Si02，该材质具有良好的耐高温性、热传导性、热稳定性、光学性质以及化学稳定性，石英玻璃管已被越来越广泛应用到工业及民用产品上。
[0003]但是，在现行技术中，当石英玻璃管作为高压灯管使用时，仍然存在抗张强度欠佳的现象;在高压灯管张应力达到800kg/cm2以上时，时常会发生灯管炸裂的现象，影响设备的正常运行。然后，石英玻璃作为一种低膨胀系数的材料，无法采用淬冷或离子交换技术来提高其机械强度，抗张强度得不到有效改善，限制了石英玻璃管的实用性。
【发明内容】
[0004]针对上述需求，本发明提供了一种高强度石英玻璃管的制备方法，该制备方法工序安排合理，制备工艺简便，制得的石英玻璃管的结构独特，其表层和里层具有不同的膨胀系数，利用两者的膨胀系数差来实现机械强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的抗张强度。
[0005]本发明是一种高强度石英玻璃管的制备方法，该制备方法包括如下步骤:a)选材备料，b)配制表层喷涂料，c)喷涂前处理，d)热喷涂处理，e)后处理。
[0006]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a)中，里层为成型石英管，成型厚度约为
0.5-2mm，内径为5-20mm，主要成分为:高纯度石英砂、二氧化钛、氧化铝、氧化钠、氧化铕和氧化铈;表层原料的主要成分为:高纯度石英砂、二氧化钛、氧化钾、氧化锂、氧化钴、氧化铕和氧化铺。
[0007]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b)中，配制工艺包括:酸洗、水洗、干燥、研磨等处理;酸洗使用浓度为8%的氢氟酸，干燥温度控制在300°C-350°C，研磨处理后的粉料平均颗粒度控制在300-400目。
[0008]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c)中，使用浓硫酸对里层石英管表面进行去油处理，处理时间为30-35分钟，而后使用去离子水冲净并烘干。
[0009]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤d)中，处理工艺选用等离子热喷涂，主要参数设置如下:喷枪头垂直于工作基面，距离控制在5-10cm，移动速度控制在0.02-0.04m/s ；送料气体为氩气，流量为40-80L/min;工作电流为350-400A，工作电压为120-140V，粉料熔融温度控制在1900°C -2000°C ;熔融后的粉料以150-180m/s的速度附着在石英管表面。
[0010]在本发明一较佳实施例中，所述的步骤e)中，后处理包括退火处理、成品检验、包装储存等;退火处理在加热炉中进行，处理温度控制在1200°C-1250°C，保温20 -25分钟；而后以5-8°C/min的速率降温至700°C_750°C，保温20分钟；再以4-6°C/min的速率降温至3500C-400 V，保温40分钟;最后，在I小时内降温至120°C后出炉空冷至室温。[0011 ]本发明揭示了一种高强度石英玻璃管的制备方法，该制备方法工序安排合理，制备工艺简便，制得的石英玻璃管具有结构的双层结构，其表层和里层的膨胀系数不同，通过两者的膨胀系数差实现了管壁强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的强度和实用性。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
图1是本发明实施例高强度石英玻璃管的制备方法的工序步骤图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图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。
[0014]图1是本发明实施例高强度石英玻璃管的制备方法的工序步骤图；该制备方法包括如下步骤:a)选材备料，b)配制表层喷涂料，c)喷涂前处理，d)热喷涂处理，e)后处理。
[0015]实施例1
本发明提及的高强度石英管的具体制备步骤如下:
a)选材备料，里层为成型石英管，成型厚度约为0.5-2_，内径为5-20_，主要成分及百分含量配比为:高纯度石英砂97%-97.5%、二氧化钛0.6%、氧化铝0.3%-0.4%、氧化钠0.03%-
0.04%、氧化铕2.0%、氧化铈0.7%-0.8%;表层原料的主要成分及百分含量配比为:高纯度石英砂94%-94.5%、二氧化钛5.5%-6%、氧化钾0.04%-0.05%、氧化锂0.015%_0.02%、氧化钴
0.17%-0.2%、氧化铕0.6%-0.7%、氧化铈0.3%-0.4% ；
b)配制表层喷涂料，配制工艺包括:酸洗、水洗、干燥、研磨等处理;酸洗使用浓度为8%的氢氟酸，干燥温度控制在300°C-350°C，研磨处理后的粉料平均颗粒度控制在350-400目；
c)喷涂前处理，使用浓硫酸对里层石英管表面进行去油处理，处理时间为30-35分钟，而后使用去离子水冲净并烘干；
d)热喷涂处理，处理工艺选用等离子热喷涂，主要参数设置如下:喷枪头垂直于工作基面，距离控制在5-8cm，移动速度控制在0.02-0.03m/s ；送料气体为氩气，流量为40-60L/min;工作电流为350-400A，工作电压为120-140V，粉料熔融温度控制在1900°C -1950°C;熔融后的粉料以150-160m/s的速度附着在石英管表面;表层的成型厚度控制在0.1-0.15mm;
e)后处理，后处理包括退火处理、成品检验、包装储存等;退火处理在加热炉中进行，处理温度控制在1200 °C左右，保温25分钟；而后以5-7°C/min的速率降温至700 °C左右，保温20分钟；再以4-5°C/min的速率降温至350°C左右，保温40分钟；最后，在I小时内降温至120°C后出炉空冷至室温。
[0016]实施例2
本发明提及的高强度石英管的具体制备步骤如下:
a)选材备料，里层为成型石英管，成型厚度约为0.5-2_，内径为5-20_，主要成分及百分含量配比为:高纯度石英砂97.5%-98%、二氧化钛0.65%、氧化招0.3%-0.35%、氧化钠
0.03%-0.04%、氧化铕1.5%-1.7%、氧化铈0.6%-0.7%;表层原料的主要成分及百分含量配比为:高纯度石英砂94.5%-95%、二氧化钛5%-5.5%、氧化钾0.03%-0.04%、氧化锂0.01%-
0.016%、氧化钴0.15%-0.17%、氧化铕0.5%-0.6%、氧化铈0.4%-0.5% ； b)配制表层喷涂料，配制工艺包括:酸洗、水洗、干燥、研磨等处理;酸洗使用浓度为8%的氢氟酸，干燥温度控制在300°C-350°C，研磨处理后的粉料平均颗粒度控制在350-400目；
c)喷涂前处理，使用浓硫酸对里层石英管表面进行去油处理，处理时间为30-35分钟，而后使用去离子水冲净并烘干；
d)热喷涂处理，处理工艺选用等离子热喷涂，主要参数设置如下:喷枪头垂直于工作基面，距离控制在6-8cm，移动速度控制在0.025-0.03m/s ；送料气体为氩气，流量为50-65L/min;工作电流为350-400A，工作电压为120-140V，粉料熔融温度控制在1950°C -2000°C;熔融后的粉料以160-180m/s的速度附着在石英管表面;表层的成型厚度控制在0.16-0.2mm;
e)后处理，后处理包括退火处理、成品检验、包装储存等;退火处理在加热炉中进行，处理温度控制在1250 °C左右，保温20分钟；而后以6-8°C/min的速率降温至750 °C左右，保温20分钟；再以5-6°C/min的速率降温至400°C左右，保温40分钟；最后，在I小时内降温至120°C后出炉空冷至室温。
[0017]本发明揭示了一种高强度石英玻璃管的制备方法，其特点是:该制备方法工序安排合理，制备工艺简便，制得的石英玻璃管具有结构的双层结构，其表层和里层的膨胀系数不同，通过两者的膨胀系数差实现了管壁强化的目的，有效的提升了石英玻璃管的强度和实用性。
[0018]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤:a)选材备料，b)配制表层喷涂料，c)喷涂前处理，d)热喷涂处理，e)后处理。2.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，里层为成型石英管，成型厚度约为0.5-2mm，内径为5_20mm，主要成分为:高纯度石英砂、二氧化钛、氧化铝、氧化钠、氧化铕和氧化铈;表层原料的主要成分为:高纯度石英砂、二氧化钛、氧化钾、氧化锂、氧化钴、氧化铕和氧化铺。3.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的步骤b)中，配制工艺包括:酸洗、水洗、干燥、研磨等处理;酸洗使用浓度为8%的氢氟酸，干燥温度控制在300°C_350°C，研磨处理后的粉料平均颗粒度控制在300-400目。4.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的步骤c)中，使用浓硫酸对里层石英管表面进行去油处理，处理时间为30-35分钟，而后使用去离子水冲净并烘干。5.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的步骤d)中，处理工艺选用等离子热喷涂，主要参数设置如下:喷枪头垂直于工作基面，距离控制在5-10cm，移动速度控制在0.02-0.04m/s ；送料气体为氩气，流量为40_80L/min ；工作电流为350-400A，工作电压为120-140V，粉料熔融温度控制在1900°C _2000°C ;熔融后的粉料以150-180m/s的速度附着在石英管表面。6.根据权利要求1所述的高强度石英玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的步骤e)中，后处理包括退火处理、成品检验、包装储存等;退火处理在加热炉中进行，处理温度控制在1200°C_1250°C，保温20 -25分钟；而后以5_8°C/min的速率降温至700°C_750°C，保温20分钟；再以4_6°C/min的速率降温至350°C_400°C，保温40分钟；最后，在I小时内降温至120°C后出炉空冷至室温。
【文档编号】C03C23/00GK105906220SQ201610249639
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】沈建兴
【申请人】太仓市建兴石英玻璃厂