透明石英玻璃的抗析晶性能

石英玻璃的高溫使用壽命取決于石英玻璃的抗析晶性的好壞，因為石英玻璃的析晶層達到一定厚度，冷卻時會炸裂損壞，所有降低石英玻璃高溫析晶速度便能提高石英玻璃使用壽命。

從理論上說二氧化硅（SiO₂）在（1730~1470℃）其穩定結構為方石英，溫度高于1730℃，方石英熔化成石英玻璃。方石英在高溫時是等軸晶系，稱β-方石英，當溫度降到200~300℃時急速轉變為α-型方石英，轉變為正方晶系，其軸比較前者稍大，結晶對稱性變化，密度也變化，體積驟然收縮2.8%，造成炸裂、崩碎，裂縫會延深入玻璃體，導致石英器皿破損報廢。

透明石英玻璃由于純度很高，玻璃體內無晶核，一般不會析晶，析晶常常在表面發生。影響析晶的因素如下。

①溫度越高析晶越快，1000℃以下不析晶，1280℃是（在清潔電爐內）石英玻璃表面析晶速度為0.01μm/h，1400℃誒9~12μm/h。石英玻璃在1630℃析晶速度達到最大值。

②表面污染嚴重影響析晶。例如氫氟酸不純，水純度不夠，手直接觸摸時手汗、水跡、灰塵都將加重析晶。由于表面污染可降低析晶溫度200~300℃，800℃就開始析晶。

③使用石英玻璃時爐內氣氛中含水蒸汽、氯氣、氟化物、磷酸鹽將促進析晶。

④使用石英玻璃的爐膛耐火材料中含有大量的堿金屬、堿土金屬成分，高溫時會揮發出來造成嚴重析晶，1280℃的析晶速度可達10μm/h，比正常情況高1000倍。特別是鈉離子影響最為嚴重。作者曾做過這樣的試驗，將石英玻璃片狀在石英玻璃盒內，1400℃也不會析晶，因此石英玻璃退火爐采用石英棉做爐膛耐火材料（同時也是保溫材料）就能保持石英玻璃表面的質量。

⑤石英玻璃熱加工的燃氣最好采用氫和氧氣，并應過濾凈化。

⑥石英玻璃中如含有大量羥基，將將降低石英玻璃黏度，會加劇析晶。合成石英玻璃中含有1200×10^-6的羥基，其耐溫性下降70℃，析晶性能較差，但析晶只在表面發生。

⑦石英玻璃中的氣泡表面、白點、黑點、生料顆粒等將稱為晶核，在其周圍將首先析晶，并加速方石英顆粒長大。

根據JC/T597-95行業標準，石英管在（1400±5）℃下恒溫6h，析晶層平均厚度應小于100

Μm才算合格。各種石英玻璃1400℃析晶速度測定結構見下表，試樣經過機械拋光和酸洗處理，測量精度0.1μm。

品種	內壁			外壁
	最高值	最低值	平均值	最高值	最低值	平均值
氣煉管（4次試驗）	49	25	37	64	34	49
氣煉坩堝（4次試驗）	58	30	44	73	37	55
日本管（連熔）（2次試驗）	58	51	54.5	64	46	55
英國管	41.8			39.5
合成石英管OH-=1200×10-6	70.8			86.1