Стекло кварцевое

Стекло кварцевое — почти чистый кремнезём SiO₂ в аморфной форме, который получают плавлением природного кварца, высокочистого песка или из синтетического сырья. От обычного силикатного стекла его отличают очень малое тепловое расширение и высокая температура размягчения, поэтому из него делают детали для горячих зон: смотровые окна печей и реакторов, трубки, стержни и чехлы термопар. Подраздел входит в раздел Техническое стекло.

Что входит в раздел «Стекло кварцевое»

Свойства, ради которых выбирают кварцевое стекло

Коэффициент термического расширения — около 0,5·10⁻⁶ K⁻¹ (по Тидекс 0,55·10⁻⁶ в диапазоне 20–1000 °C), почти в 8 раз меньше, чем у боросиликатного SUPRAX 8488 с его 4,3·10⁻⁶ K⁻¹. Из-за этого кварц спокойно переносит резкий нагрев и охлаждение: по данным Momentive, тонкостенные изделия, нагретые выше 1500 °C, опускали в воду без растрескивания. Температура размягчения — 1600–1730 °C в зависимости от марки: у Momentive 1683 °C, у Тидекс 1600 °C для КУ-1 и 1730 °C для Infrasil 302.

Ограничения по среде и нагреву

Кислоты кварцу в основном не страшны, но плавиковая и горячая ортофосфорная кислота его разрушают, а со щелочами кремнезём взаимодействует. Поэтому ГОСТ 21836-88 для смотрового стекла типа Г исключает фтор- и фосфорсодержащие среды и ограничивает щелочную среду температурой +20 °C. Второй риск — расстеклование: при длительном нагреве поверхность может кристаллизоваться в кристобалит. По данным Momentive, ниже 1000 °C переход обычно не идёт, а щелочные и металлические загрязнения его ускоряют; слой кристобалита при остывании через 270–300 °C трескается и отслаивается. Отсюда практическое правило — держать поверхность чистой.

Как выбрать между подразделами

Если нужно смотровое окно — сначала форма. Круглое стекло кварцевое типа Г описано в ГОСТ 21836-88: рабочая температура от −40 до +1200 °C, диаметр от 40 до 200 мм. Прямоугольные пластины стандарт не охватывает, их изготавливают по размеру. Если нужна оболочка или канал — трубка; сплошная заготовка для оснастки, волокна или излучательных систем — стержень. Чехол термопары — наконечник: ГОСТ 19908-90 рассчитывает его на работу до 1000 °C и испытывает 20 теплосменами — нагрев до 1000 °C и охлаждение в проточной воде.

Марки: КУ-1, КУ-2, КВ, КИ

По ГОСТ 15130-86 стекло кварцевое марки КУ-1 прозрачно в ультрафиолетовой и видимой областях, не люминесцирует и стабильно к облучению; КУ-2 тоже пропускает ультрафиолет, но со слабой полосой поглощения 170–250 нм; КВ прозрачно только в видимой области; КИ — в видимой и инфракрасной. Для простого смотрового окна марка вторична, а для работы в ультрафиолете выбирают УФ-марки.