一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石英玻璃領域，特別是涉及一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管。
【背景技術】
[0002]石英玻璃管具有高溫不變形、無有害輻射、無環境污染、耐高溫、抗蝕能力極高、化學穩定性好、熱轉換效率高等特點，廣泛應用于環保光源的制造、醫療器械、水處理、食品衛生殺菌、化學工業等領域。
[0003]石英玻璃具有較高的化學穩定性，不僅在常溫下，而且在高溫下也耐各種酸、王水、中性鹽、硫和碳的侵蝕。但氫氟酸和熱磷酸能對其產生劇烈腐蝕，且由于石英玻璃屬酸性物質，在耐堿性與耐堿性鹽方面性能較差，能與此類型試劑生成可溶性硅酸鹽，限制石英玻璃管等制品的使用范圍。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決的技術問題是提供一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，能夠有效提高石英玻璃管的抗腐蝕性能，擴大其使用范圍。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，所述石英玻璃管的外表面沉積有金剛石膜，所述金剛石膜的沉積方法包括如下步驟:
(1)石英玻璃管外壁去污處理:先用鉻酸洗液沖洗石英玻璃管外壁，再用清水沖洗5?8次，最后用無水乙醇擦洗數次；
(2)石英玻璃管外壁粗化處理:用含有一定量金剛石微粉的水射流研磨步驟(1)中去污處理后的石英玻璃管外壁，實現粗化處理；
(3)石英玻璃管外壁清潔干燥處理:將步驟(2)中粗化后的石英玻璃管置于含金剛石微粉的乙醇懸濁液中超聲震蕩，然后用去離子水沖洗干凈，并用純氫氣干燥；
(4)化學氣相沉積金剛石膜:將步驟(3)中干燥處理后的石英玻璃管置于微波等離子體諧振腔中，以一定的溫度和碳源濃度，分兩步將碳源沉積在所述石英玻璃管外壁，形成金剛石膜。
[0006]在本發明一個較佳實施例中，所述金剛石膜為納米級膜。
[0007]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(1)中，所述鉻酸洗液的濃度為30?40g/L，清洗時間為10?20min。
[0008]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(2)中，所述金剛石微粉在水中的體積含量為15?30%，所述金剛石微粉的直徑為0.3?0.5 μ m，所述派射時間為30?40min。
[0009]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(3 )中，所述金剛石微粉在乙醇中的體積含量為10?20%，所述超聲震蕩時間為30?60min ;所述干燥用氫氣的溫度為30?40°C。
[0010]在本發明一個較佳實施例中，所述步驟(4)中，所述第一步的沉積條件為:溫度380?420°C，碳源體積濃度為18?25% ;所述第二步的沉積條件為:溫度450?480°C，碳源體積濃度為10?15%。
[0011]本發明的有益效果是:本發明一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其耐腐蝕膜為納米金剛石膜，具有優異的抗腐蝕性能，有效降低了使用玻璃管的腐蝕速率，極大地擴大了石英玻璃管在酸堿領域的使用范圍，且本發明石英玻璃管外壁上的納米金剛石膜的制備方法簡便，容易實現。
【具體實施方式】
[0012]下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0013]本發明實施例包括:
實施例1
一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，通過氣相沉積在石英玻璃管的外表面沉積一層致密均勻的納米級金剛石膜，以提高石英玻璃管的耐酸堿腐蝕性能，進一步擴大石英玻璃管的使用范圍；
所述金剛石膜的沉積方法包括如下步驟:
(1)石英玻璃管外壁去污處理:先用質量濃度為30g/L的鉻酸洗液沖洗石英玻璃管外壁20min，再用清水沖洗5?8次，最后用無水乙醇擦洗數次，以徹底清除石英玻璃管外壁上的污物；
(2)石英玻璃管外壁粗化處理:用含有體積含量為15%、直徑為0.3 μπι的金剛石微粉的水射流研磨步驟(1)中去污處理后的石英玻璃管外壁40min，實現粗化處理；
(3)石英玻璃管外壁清潔干燥處理:將步驟(2)中粗化后的石英玻璃管置于含體積含量為10%、直徑為0.3 μπι的金剛石微粉的乙醇懸濁液中超聲震蕩60min，然后用去離子水沖洗干凈，并用溫度為30?40°C的純氫氣干燥；
(4)化學氣相沉積金剛石膜:將步驟(3)中干燥處理后的石英玻璃管置于微波等離子體諧振腔中，以乙醇和氫氣以1:1的比例的混合氣體作為載氣體，分兩步在石英玻璃管外壁沉積一層均勻致密的納米級金剛石膜，其中，第一步的沉積條件為:溫度380°C，碳源體積濃度為18% ;所述第二步的沉積條件為:溫度450°C，碳源體積濃度為10%。
[0014]實施例2
一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，通過氣相沉積在石英玻璃管的外表面沉積一層致密均勻的納米級金剛石膜，以提高石英玻璃管的耐酸堿腐蝕性能，進一步擴大石英玻璃管的使用范圍；
所述金剛石膜的沉積方法包括如下步驟:
(1)石英玻璃管外壁去污處理:先用質量濃度為40g/L的鉻酸洗液沖洗石英玻璃管外壁i0min，再用清水沖洗5?8次，最后用無水乙醇擦洗數次，以徹底清除石英玻璃管外壁上的污物；
(2)石英玻璃管外壁粗化處理:用含有體積含量為30%、直徑為0.5 μπι的金剛石微粉的水射流研磨步驟(1)中去污處理后的石英玻璃管外壁30min，實現粗化處理；
(3)石英玻璃管外壁清潔干燥處理:將步驟(2)中粗化后的石英玻璃管置于含體積含量為20%、直徑為0.5 μπι的金剛石微粉的乙醇懸濁液中超聲震蕩30min，然后用去離子水沖洗干凈，并用溫度為30?40°C的純氫氣干燥；
(4)化學氣相沉積金剛石膜:將步驟(3)中干燥處理后的石英玻璃管置于微波等離子體諧振腔中，以乙醇和氫氣以1:1的比例的混合氣體作為載氣體，分兩步在石英玻璃管外壁沉積一層均勻致密的納米級金剛石膜，其中，第一步的沉積條件為:溫度420°C，碳源體積濃度為25% ;所述第二步的沉積條件為:溫度480°C，碳源體積濃度為15%。
[0015]將上述方法制備的石英玻璃管置于室溫下質量濃度為13.5%的氫氟酸中腐蝕，初始階段純石英管的腐蝕速率約為18.5g/(h.πι2)，而具有納米金剛石保護膜的石英管腐蝕速率僅為0.23?0.26g/( h - m2) ο即本發明的具有納米金剛石保護膜的石英玻璃管在測試時間范圍內，腐蝕速率較純石英管降低了將近一個數量級，納米金剛石膜能在石英玻璃管外表面形成嚴密的阻隔層，避免石英管直接與腐蝕介質接觸，因此能有效增強石英玻璃管的抗腐蝕性能，擴大石英玻璃管的應用范圍。
[0016]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述石英玻璃管的外表面沉積有金剛石膜，所述金剛石膜的沉積方法包括如下步驟: (1)石英玻璃管外壁去污處理:先用鉻酸洗液沖洗石英玻璃管外壁，再用清水沖洗5?8次，最后用無水乙醇擦洗數次； (2)石英玻璃管外壁粗化處理:用含有一定量金剛石微粉的水射流研磨步驟(1)中去污處理后的石英玻璃管外壁，實現粗化處理； (3)石英玻璃管外壁清潔干燥處理:將步驟(2)中粗化后的石英玻璃管置于含金剛石微粉的乙醇懸濁液中超聲震蕩，然后用去離子水沖洗干凈，并用純氫氣干燥； (4)化學氣相沉積金剛石膜:將步驟(3)中干燥處理后的石英玻璃管置于微波等離子體諧振腔中，以一定的溫度和碳源濃度，分兩步將碳源沉積在所述石英玻璃管外壁，形成金剛石膜。2.根據權利要求1所述的表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述金剛石膜為納米級膜。3.根據權利要求1所述的表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鉻酸洗液的濃度為30?40g/L，清洗時間為10?20min。4.根據權利要求1所述的表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步驟(2)中，所述金剛石微粉在水中的體積含量為15?30%，所述金剛石微粉的直徑為0.3?0.5 μ m，所述派射時間為30?40min。5.根據權利要求1所述的表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步驟(3)中，所述金剛石微粉在乙醇中的體積含量為10?20%，所述超聲震蕩時間為30?60min ;所述干燥用氫氣的溫度為30?40°C。6.根據權利要求1所述的表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步驟(4)中，所述第一步的沉積條件為:溫度380?420°C，碳源體積濃度為18?25% ;所述第二步的沉積條件為:溫度450?480°C，碳源體積濃度為10?15%。
【專利摘要】本發明公開了一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，所述石英玻璃管的外表面沉積有金剛石膜，所述金剛石膜的沉積方法包括如下步驟：（1）石英玻璃管外壁去污處理；（2）石英玻璃管外壁粗化處理；（3）石英玻璃管外壁清潔干燥處理；（4）化學氣相沉積金剛石膜。本發明一種表面具有耐腐蝕膜的石英玻璃管，其耐腐蝕膜為納米金剛石膜，具有優異的抗腐蝕性能，有效降低了使用玻璃管的腐蝕速率，極大地擴大了石英玻璃管在酸堿領域的使用范圍，且本發明石英玻璃管外壁上的納米金剛石膜的制備方法簡便，容易實現。
【IPC分類】C23C16/27, C03C17/22
【公開號】CN105417962
【申請號】CN201510878390
【發明人】沈建興
【申請人】太倉市建興石英玻璃廠
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月4日