4-5.鹵素燈用石英玻璃燈泡

關於石英玻璃燈泡

由於鹵素循環,鹵素燈泡必須是耐熱玻璃,點亮時溫度為 250℃ 或更高。此外,燈泡內的惰性氣體和鹵素氣體在1×10^5~4×10^5Pa的高壓下密封,點亮時的壓力達到1.3~7.0倍。為此使用石英玻璃。石英玻璃是一種熱膨脹係數極低的材料,因此即使玻璃表面存在溫差,熱應力也變小,可以應對突然的溫度變化。石英玻璃是一種高純度物質,但含有少量雜質。這些雜質的浸出與溫度高度相關,在石英玻璃的情況下,雜質的浸出和封閉氣體的侵入在 800℃ 開始。由於雜質與溫度的關係,鹵素燈的燈泡溫度應保持在800℃以下,最好在700℃以下。如果鹵素燈內部的氣體平衡發生變化,可能會導致變黑現像或壽命縮短。
該雜質中混入少量水。玻璃是一種防水材料,玻璃內部的水是不可見的,通常不是問題。這種水在高溫下以羥基(羥基)的形式存在。當溫度升高到600℃以上時,羥基會溶解在燈中,即使是少量的水也會造成水循環,促進鎢的消耗。在“水循環”中,水蒸氣在高溫鎢表面分解成氧化鎢和原子氫。氧化鎢蒸發並粘附在玻璃壁上,原子氫剝奪了這種氧化物的氧並將其返回到水蒸氣中。可以理解為鎢的蒸發反復進行,通過該反复而加速消耗的現象。
此時,鹵素燈中同時發生鹵素循環。由於鹵素循環對鎢絲的重新附著和水循環對鎢絲的蒸發,鎢絲的表面變得凹凸不平並在短時間內斷裂。因此,最好使用含水量低的石英玻璃。此外,理想的製造工藝是即使在加工鹵素燈的過程中也不會進入水(氧氣)。如果混入,可以通過800度以上的熱處理去除,或者在燈中加入吸氧劑吸附。

石英玻璃表面清洗處理

如果加熱石英玻璃表面,即使有少量污垢附著,污垢也會滲入玻璃,導致強度下降,鹵素循環受到抑制,以及失去玻璃透明度的失透現象。
因此,需要進行清潔處理。 ..石英玻璃表面用氫氟酸熔化,去除所有污垢。在 5% 到 10% 的氫氟酸中浸泡幾分鐘,然後用純水徹底沖洗乾淨。氫氟酸是一種對人體非常危險的化學物質,因此經常使用危險性較小的氟化銨。
為盡量減少失透的發生,請勿徒手處理石英玻璃,如果變髒,請用酒精擦拭。

關於石英玻璃加工

石英玻璃是用煤氣燃燒器等加熱到高溫(約2000℃),然後壓在碳或金屬棒上使其變形,或用金屬模具壓製而成。
理想的燃氣燃燒器是氧-氫火焰。氧氣和氫氣預先在燃氣燃燒器中混合,從噴嘴高速吹出使其燃燒。,有一個“尖端混合型燃氣燃燒器”燃燒。後者適合大面積加工石英,因為火焰的流速較小。
根部混合型通過使噴嘴內部成為高速流來防止燃燒進入噴嘴,因此基本上火焰也變成高速流。這種燃氣燃燒器類型適用於加熱小區域。
如果用這種根混合式燃氣燃燒器降低噴嘴的流速,燃燒會進入噴嘴(回火現象),燃氣燃燒器中的氧氫混合氣體會立即爆炸燃燒,產生巨大的爆炸聲.如果保持這種狀態,氣體混合器中的燃燒可能會繼續,這將燃燒混合器周圍的區域。
即使在石英加工中,出於經濟原因,也可以使用甲烷氣體或丙烷氣體和氧氣的混合火焰。在這種情況下,這些燃料氣體與氧氣的混合速度不如氫氣快,並且燃燒溫度較低。因此,大多數是“根混合燃氣燃燒器”。
加熱大面積,是由大量噴孔組成的燃氣燃燒器。而且由於加熱點離噴嘴很近,火焰的流動速度很快,它往往會推動加熱的軟化玻璃並使其變形。當這種燃氣燃燒器突然停止燃氣時,噴嘴的流速降低並閃回,產生爆炸聲。
為避免這種情況,用戸可以緩慢停止氧氣,然後停止燃氣,或先停止燃氣,然後將其吹出。在任何情況下,由於流速下降,很可能發生回火,並且無法快速關閉操作。為了快速關閉操作,停止燃燒氣體,同時將空氣吹入混合器以將其吹出,而不會降低噴嘴的流速。
這種燃氣燃燒器在點火時也需要注意。先熄火,點燃,再熄氧氣是正常的,但不能快速點燃。如果燃料氣體和氧氣以預設流量同時排放,使用專用點火燃燒器(氫火焰)點火的方法可以處理頻繁點火。
如果玻璃變熱並充分軟化,就可以進行加工。在使用金屬模具進行壓制加工時,石英玻璃可能會粘附在金屬上。碳作為脫模材料是有效的,可以防止這種情況。當碳與高溫石英接觸時,它會被還原生成 COx,從而強烈釋放它。石油通常用作補充碳的方法。
當石英被高溫軟化時,二氧化矽會粘附在周圍區域並變成渾濁的白色。這是因為石英會因加熱而蒸發,並粘附在低溫部件上。為了盡可能地防止這種情況,有一種方法是在容易附著二氧化矽的部分使用空氣或燃氣燃燒器的長火。
在減少火焰的情況下,石英蒸發更糟。這被認為是因為石英被還原為 SiO,這使得它更容易蒸發。因此,如果用於加工的火焰是過量氧火焰,二氧化矽將不容易粘附。但是,這種火焰對於流速的熱力較弱,沒有還原作用,因此在密封工作中存在鉬箔容易氧化和切割的問題。
附著的二氧化矽將用氧氣過量的火焰燒掉或用氫氟酸去除。但密封後不能當燈使用。
此外,應在盡可能短的時間內進行沖壓加工。長時間壓制,石英的溫度急劇下降,留下裂紋和強應變。
石英玻璃加工後的變形去除

在加工石英玻璃時,由於加工過程中的溫度分佈,會發生變形。應變是在石英內部的分子之間保持壓縮力和拉伸力的狀態。應變可以通過使用極化的“應變計”目測確認。
由於這種殘餘應變會降低石英玻璃的強度,因此它可能會因為在燈點亮時無法承受內部壓力而爆裂,或者可能會導致破裂並由於封閉氣體的洩漏而導致燈的初始故障。此外,更換燈泡時,即使不施加太大的力也可能會破裂。
進行退火以去除殘餘應變。通過將加工零件保持在慢冷點以上的溫度,重新加熱,然後緩慢冷卻,這樣就不會再次發生變形,可以顯著降低殘餘應變。最佳停留時間和冷卻速度取決於材料的形狀。高溫加熱還有一個好處是可以燃燒壓力加工產生的小裂縫,使其無害。
即使用戸沒有專門的應變消除爐,只要牢記這些要點,用戸就可以將應變消除到沒有實際傷害的程度。但是,很難將其完全去除,因此無法用應變儀進行確認。

使用石英玻璃以外的玻璃的滷素燈

石英玻璃燈泡不是鹵素燈燈泡材料的要求。鹵素燈使用可以承受高溫的玻璃,即使它不如石英玻璃(鋁矽酸鹽玻璃,一種具有鉬膨脹係數的硼矽酸鹽玻璃),以及不使用箔的普通密封方法。存在。這些是大量生產的品種,被用作降低成本的一種手段。但不能應用於產量很高的滷素燈,也不適合小批量生產。