透明石英玻璃的抗析晶性能

石英玻璃的高温使用寿命取决于石英玻璃的抗析晶性的好坏，因为石英玻璃的析晶层达到一定厚度，冷却时会炸裂损坏，所有降低石英玻璃高温析晶速度便能提高石英玻璃使用寿命。

从理论上说二氧化硅（SiO₂）在（1730~1470℃）其稳定结构为方石英，温度高于1730℃，方石英熔化成石英玻璃。方石英在高温时是等轴晶系，称β-方石英，当温度降到200~300℃时急速转变为α-型方石英，转变为正方晶系，其轴比较前者稍大，结晶对称性变化，密度也变化，体积骤然收缩2.8%，造成炸裂、崩碎，裂缝会延深入玻璃体，导致石英器皿破损报废。

透明石英玻璃由于纯度很高，玻璃体内无晶核，一般不会析晶，析晶常常在表面发生。影响析晶的因素如下。

①温度越高析晶越快，1000℃以下不析晶，1280℃是（在清洁电炉内）石英玻璃表面析晶速度为0.01μm/h，1400℃诶9~12μm/h。石英玻璃在1630℃析晶速度达到最大值。

②表面污染严重影响析晶。例如氢氟酸不纯，水纯度不够，手直接触摸时手汗、水迹、灰尘都将加重析晶。由于表面污染可降低析晶温度200~300℃，800℃就开始析晶。

③使用石英玻璃时炉内气氛中含水蒸汽、氯气、氟化物、磷酸盐将促进析晶。

④使用石英玻璃的炉膛耐火材料中含有大量的碱金属、碱土金属成分，高温时会挥发出来造成严重析晶，1280℃的析晶速度可达10μm/h，比正常情况高1000倍。特别是钠离子影响最为严重。作者曾做过这样的试验，将石英玻璃片状在石英玻璃盒内，1400℃也不会析晶，因此石英玻璃退火炉采用石英棉做炉膛耐火材料（同时也是保温材料）就能保持石英玻璃表面的质量。

⑤石英玻璃热加工的燃气最好采用氢和氧气，并应过滤净化。

⑥石英玻璃中如含有大量羟基，将将降低石英玻璃黏度，会加剧析晶。合成石英玻璃中含有1200×10^-6的羟基，其耐温性下降70℃，析晶性能较差，但析晶只在表面发生。

⑦石英玻璃中的气泡表面、白点、黑点、生料颗粒等将称为晶核，在其周围将首先析晶，并加速方石英颗粒长大。

根据JC/T597-95行业标准，石英管在（1400±5）℃下恒温6h，析晶层平均厚度应小于100

Μm才算合格。各种石英玻璃1400℃析晶速度测定结构见下表，试样经过机械抛光和酸洗处理，测量精度0.1μm。

品种	内壁			外壁
	最高值	最低值	平均值	最高值	最低值	平均值
气炼管（4次试验）	49	25	37	64	34	49
气炼坩埚（4次试验）	58	30	44	73	37	55
日本管（连熔）（2次试验）	58	51	54.5	64	46	55
英国管	41.8			39.5
合成石英管OH-=1200×10-6	70.8			86.1