石英玻璃市場迅速爬升

　　
　　近些年來，由於我國不斷加大對電子信息產石英舟業的發展力度，同時也促進了石英玻璃市場需求量的迅速增長。

　　石英玻璃具有一系列優異的綜合性能使其他材料難以替代，尤其在微電子、信息、激光、航空航天、國防軍工以及新型電光源等高科技領域被更廣泛地應用，是國家戰略性產業和支柱性產業發展中不可替代的高純基礎材料。據不完全統計，世界石英玻璃行業每銷售1億美元產品，就能使相關產業實現近萬億美元的收入，由此促進高新技術，特別是微電子工業的迅速發展，從而又進一步拉動了石英玻璃市場需求量的增長，陶瓷現其年平均增長率已超過30％，遠遠高於一般工業產品的增長速度。

　　在微電子領域，對消耗性的關鍵材料石英玻璃擴散管、坩石英堝、儀器器皿等石英制品的需求正與日俱增。4英寸～8英寸電路用石英擴散管的需求量在“十一五”時期達到了2萬支/年；8英寸～12英寸也大幅度增加。石英坩堝按生產硅單晶的級別分為電子級和太陽能級。2004年硅單晶產量為1725噸，太陽能電池硅單晶約占58％，市場年增長率為27。5％，坩堝的年產量已超過10萬只，市場占有率不斷提高。
　　
　　國內光纖市場以每年12％速度遞增。2004年沉積管和套管的需求量為300噸，國內僅能生產20噸。
　　
　　我國電光源石英玻璃生產企石英管業已有40多家，擁有連熔爐近100多台，“十一五”期間的市場平均增長率在20％左右，石英管的總產量約53500噸。
　　

石英玻璃進口形勢待扭轉

石英玻璃是由二氧化硅(SiO2)單一組分構成的特種工業石英管技術玻璃。由於其具有耐溫、耐酸(氫氟酸和熱磷酸除外)、低膨脹和極佳的光譜透過性等特殊的理化性能，現已成為現代科學技術的重要陶瓷材料，廣泛應用於半導體工業、光通訊、電光源等石英高新技術領域，尤其是半導體技術領域中，石英玻璃是不可缺少的輔助材料。

　　我國石英行業從上世紀60年代開始起步，70年代逐漸發展形成較為完整的產業，到上世紀80年代後期，石英玻璃行業才得以迅速發展，技術根源日趨成熟，機械裝備得到充分改進和完善，石英玻璃行業的發展出現新的局面。
　　
　　國內石英企業生產規模都較小，幾十家企業當中年產值過億元的只有兩家，產值千萬元以上的不超出10家。產品檔次低，遠遠跟不上我國信息、微電子等高新技術產業快速發展的需求。
　　
　　發達國家均將石英玻璃作為新材料的重要組成部分，放在優先發展的地位並加以支持。我國石英舟也將石英玻璃列入了國家高新技術產業這次的重點支持對像。石英玻璃產業有了長足發展，微電子、信息、國防等支柱產業和戰略性產業所需大量石英玻璃，目前國內產品的性能還遠不能滿足要求，大部分依靠進口供應。
　　
　　在微電子工業用超純石英玻璃制品領域，德國勞氏已可生產40英寸超大直徑的石英坩堝產品，純度(13種雜質元素的總含量)可達2ppm，生產的大規格石英管直徑可達500mm以上，純度在10ppm以下，基本無波紋。在光纖用光波導級石英包層管領域，美國和德國生產的純度較高，二氧化硅含量大於五個9，OH含量≦1ppm。而在航天技術用宇航級光學石英玻璃、激光技術用超純合成石英玻璃領域，國外可做到直徑750mm以上，雜質含量≦01ppm，滿足光學級三個一類要求。

石英玻璃簡介

　　石英玻璃是二氧化硅單一成分的非晶態材料，其微觀結構是一種由石英二氧化硅四面結構體結構單元組成的單純網絡，由於Si-O化學鍵能很大，結構很緊密，所以石英玻璃具有獨特的性能，尤其透明石英玻璃的光學性能非常優異，在紫外到紅外輻射的連續波長範圍都有優良的透射比。
　　
　　石英玻璃采用高純度的硅砂作為原料，制作的傳統方法是熔融-淬滅方法(加熱材料到熔化溫度，然後快速冷卻到玻璃的固態相)；制作超高純度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化、氧化成二氧化硅並加熱溶解等過程。[2]
　　
　　形成用途
　　
　　石英玻璃的形成是由於其熔體高溫黏度很陶瓷高引起的結果。用於制作半導體、電光源器、半導通信裝置、激光器，光學儀器，實驗室儀器、電學設備、醫療設備和耐高溫耐腐蝕的化學儀器、化工、電子、冶金、建材以及國防等工業，應用十分廣泛。
　　
　　石英管高純石英玻璃可制光導纖維。
　石英舟　
　　隨著半導體技術的發展，石英玻璃被廣泛的用於半導體生產的各項工序中。比如，直拉法把多晶轉化成單晶硅；清洗時用的清洗槽；擴散時用的擴散管、刻槽舟；離子注入時用的鐘罩等等。

石英玻璃電學性能

　　石英玻璃具有很高的介電強度，很低的電導率折電損失，陶瓷即使在高溫時，其電導率與介電損失也較一般材料低，特別適合高溫高機械應力條件下作高頻和電壓絕緣材料。
　　
　　電導率 在20oC時，透明石英玻璃的電導率為10-17-10-16西/米，不透明石英玻璃的電導率為10-14-3。2×10-13西/米，其值與石英玻璃的純度有關。
　　
　　介電常數 在常溫和0-106赫茲頻率下，透明石英玻璃的石英介電常數為3。70；不透明石英玻璃為3。50，溫度升高，介電常數略有增加，到450oC以後，介電常數顯著增加。石英管
　　
　　介電損失石英玻璃的介電損失與溫度的關系是隨溫度的升高，介電損失增加，在35石英舟0oC以上，介電損失隨溫度的升高而增加更為顯著。

陽極氧化前處理工藝

　　鋁合金陽極氧化前處理工藝是決定產品外觀質發色處理量的重要環節，型材機械紋的去除、起砂、亞光、增光等多種質量要求均由前處理工藝決定。傳統的前處理工藝分為三種：

　　（1）堿蝕工藝：由除油→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成，即型材經除油後，在堿蝕槽中經堿蝕處理去除機械紋和自然氧化膜、起砂，然後經出光槽除去表面黑灰，即可進行陽極氧化。該工藝的核心工序是堿蝕，型材的表面平整度、起砂的好壞等均由該工序決定。為了達到整平機械紋的目的，一般需堿蝕12-15分鐘，鋁耗達40-50Kg/T，堿耗達50Kg/T。如此高的鋁耗，既浪費資源，又帶來嚴重的環保問題，增加廢水處理成本。該工藝已采用了100多年，全球大部分鋁材廠沿用至今，直到近兩年，才由酸蝕逐漸取代。

　　（2）酸蝕工藝：由除油→水洗→酸蝕→水洗→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成。型材經除油後先酸蝕，後堿蝕，出光，完成前處理。該工藝的核心工序是酸蝕，去機械紋、起砂等均由酸蝕決定。不同於堿蝕，酸蝕的最大優點是去機械紋能力強、起砂快、鋁耗低，一般3-5分鐘即可完成，鋁耗幾乎是堿蝕的1/8-1/6。從工作效率和節約資源的角度看，酸蝕無疑是堿蝕工藝的一大進步。然而，酸蝕的環保問題更加突出：酸槽的有毒氣體HF的逸出及水洗槽F¯的污染。氟化物一般都有劇毒，處理更加困難。另外，酸蝕處理後，型材外觀發黑發暗，盡管不得已延續了堿蝕和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又損失了光澤，這些問題至今還沒有有效的解決方案。

　　（3）拋光工藝：由除油→水洗→拋光→水洗→水洗組成，型材經除油後即放入拋光槽，經2-5分鐘拋光後，可形成鏡面，水洗後可直接氧化。該工藝的核心工序是拋光，去紋、鏡面都在拋光槽完成。拋光具有鋁耗低、型材光亮的優點，但拋光槽的NOx的逸出，造成嚴重的環境污染及操作工的身體傷害，同時，昂貴的化工原料成本等因素也制約了該工藝的推廣。通觀上述三種工藝，雖各有特點，但缺點也比較突出，如堿蝕鋁耗高、堿渣多、工效低；酸蝕氟化物污染、型材發暗；拋光污染嚴重，成本過高等等。這些工藝要麼污染了環境，要麼浪費了鋁資源，要麼降低了鋁材表面質量，亟待進行工藝改進。

鍍鎳鈦籃陽極底部有鎳鹽結晶的處理方法

(1)陽極面積太小

Ni3+不硬陽處理穩定，水解後生成Ni(OH)3，進而分解為暗棕色的Ni203沉積到電極表面，使陽極完全鈍化，停止溶解，導致陰極電流效率低，在極高的電流密度下，陽極析氧嚴重，pH值升高極快，故在鈦籃內有鎳鹽沉澱析出。

處理方法：定期清洗和補加鎳陽極，使鈦籃內的陽極陽極處理面積保持穩定，防止陽極鈍化。

(2)鍍液中氯化物含量過低

氯化物含量過低，陽極鈍化，陽極區pH值急速升高，鎳鹽結晶析出。

處理方法：定期分析並調整鍍液成分

(電鍍3)陽極電流密度過大

處理方法：合理設置陽極面積，應控制陽極面積與陰極面積之比為2：l鋁表面處理以上。

陽極電泳槽液電導率上升異常情況及處理

電導率上升，伴有膜厚增加；電流密度的增加導致出現針孔鋁表面處理；雜亂水跡、網紋；漆膜破裂。

a。超濾淨化不夠

a。加快UF液的排放，檢查超濾液的透過速陽極處理度

b。漆液游離堿增加

b。抽查pH上升原因，采取相應措施

c。NV值太高

c。降低固體份

d。槽溫或測量溫度過高

d。控制槽溫在工藝範圍內；控制檢測方法的規範

電鍍 e。電導率儀失准誤差

e。校准、重測

f。補加純水的K值太高

f。控制純水的K值在工藝要硬陽處理求範圍內

g。前處理工序帶入的雜質

g。加強前處理工藝控制，確保工件入槽前的滴水電發色處理導率＜50μs/cm

鋁材表面陽極氧化著色封孔處理工藝

鋁的陽極氧化膜有大量孔洞，其表面吸附電鍍性很強，手觸摸有黏手的感覺。為提高氧化膜的防污染和抗腐蝕性能，封孔是必不可少的步驟。鋁合金鋁材陽極氧化膜的封孔主要有熱封孔和冷封孔兩種，目前我國基本上使用冷封孔。隨著膜厚增加和封孔質量提高。每噸鋁型材的冷封孔劑消耗從0。8～1。2kg增加到1。5～2。0kg。氟化鎳是目前冷封孔劑的主要成分，因此氟化鎳質量決定了冷封孔劑質量。氟化鎳中鐵、鋅、銅等雜質，在新配槽液中影響不明顯，但生產一段時間後，封孔質量就很難保證。

　　冷封孔的pH值以前認為以5。5～6。5為宜，實際上還應根據冷封孔劑的配方特點確定。新配槽液pH值一般在5。3～7。0都可以成功，但對於用氟化銨或氟化氫銨調節氟離子的舊槽，由於銨離子的影響，pH值應控制在6。5～7。1最佳。此時封孔速度快，氟消耗少，也不出現“白頭”現像。封孔槽中銨離子比鈉離子不易起粉，但封孔速度較慢。為保證封孔質量，工藝操作要點陽極處理如下：

　　(1)陽極氧化溫度一般小於23℃，溫度過高，冷封孔劑消耗大，表面“發綠”。
　　(2)陽極氧化之後應及時水洗，停留在氧化槽中會影響以後的封孔。洗不干淨易造成竄液污染，增加封孔槽的鋁表面處理氟消耗。
　　(3硬陽處理)脫落在封孔槽中的鋁材和鋁絲應及時取出，不然會加快pH發色處理上升和氟的消耗。
　　(4)用氟化銨調氟的封孔槽，每立方米通過20t鋁材後，應倒槽清底一次。
　　(5)用氫氟酸調氟的封孔槽，添加之後應經過5～10min才生產，最好以10%稀溶液的形式加入。
　　(6)為提高封孔質量並加快干燥速度，冷封孔後，推薦55±5℃熱水洗10～15min，也稱冷封孔後處理。

已經過陽極氧化處理的毛坯件如何進行返修？

毛坯件已經過陽極氧化處理過的陽極處理，其返修原因通常是陽極氧化前未進行試裝配，致使陽極氧化後尺寸配合不當，無法裝配。因此對經修正後要求重新陽極氧化處理的工件，遇有這種情況時，機械加工工藝人員應在轉陽極氧化工序之前增試裝工序，經試裝合適電鍍後再卸下來進行陽極氧化處理。

陽極氧化工作者接到這類毛坯件時，需要細心操作，要鋁表面處理注意到該件部分有氧化膜，而另一部分氧化膜已被重新機械加工時切削去了，已露出基體，在重新預處理過程中，這一部位極易引起過腐蝕，為避免這一現像的出現，提出如下兩點建議：

(1)退除陽極氧化膜後再機械加工。已經過陽極氧化處理，且需要重新補充機械加工的毛坯件，則應先退去原有氧化膜，然後再進行補充機械硬陽處理加工，這樣可以防止重新陽發色處理極氧化時造成過腐蝕。

(2)已經局部機械加工的退膜要求。為避免退膜時對已被加工的部位造成過腐蝕，建議膜層的退除由堿性改為酸性配方。