1. Основен състав и архитектурни характеристики на кварцовата керамика
1.1 Химическа чистота и промяна от кристално към аморфно състояние
(Кварцова керамика)
Кварцов порцелан, нарича се по същия начин слят силициев диоксид или интегриран кварц, са клас високоефективни неестествени продукти, произхождащи от силициев диоксид (SiO ДВЕ) в неговата ултра-чиста, некристален (аморфен) вид.
За разлика от конвенционалната керамика, която разчита на поликристални рамки, кварцовите порцелани се отличават с пълната им липса на граници на зърното в резултат на техния лъскав, изотропна мрежа от SiO ₄ тетраедри, свързани в триизмерна произволна мрежа.
Тази аморфна рамка се постига чрез високотемпературно топене на естествени кварцови кристали или синтетични прекурсори на силициев диоксид, придържа се чрез бързо охлаждане, за да спре образуването.
Полученият продукт включва обикновено над 99.9% SiO ₂, със следи от замърсители като алкални стомани (Това ⁺, K ⁺), алуминий, и желязото поддържа нива на части на милион, за да защити оптичната чистота, електрическо съпротивление, и топлинна ефективност.
Липсата на ред на дълги разстояния елиминира анизотропните действия, правейки кварцовата керамика стабилна по размери и механично последователна във всички инструкции– жизненоважно предимство в приложенията за точност.
1.2 Термично поведение и устойчивост на термичен удар
Сред най-специфичните функции на кварцовата керамика е изключително ниският коефициент на топлинно разширение (CTE), обикновено наоколо 0.55 × 10 ⁻⁶/ K между 20 ° C и 300 °C.
Този почти нулев растеж възниква от гъвкавия Si– О– Ъгли на Si връзка в аморфната мрежа, който може да се регулира при термичен стрес, без да се повреди, което позволява на продукта да издържа на бързи корекции на температурното ниво, които със сигурност биха напукали традиционните порцелани или стомани.
Кварцовата керамика може да издържи невероятни термични удари 1000 °C, като директно потапяне във вода след затопляне до високи температури, без счупване или разцепване.
Тази сграда ги прави важни при настройки, включително повтарящи се цикли на нагряване и охлаждане, като полупроводникови отоплителни системи, аерокосмически елементи, и светлинни системи с висок интензитет.
Освен това, кварцовата керамика запазва архитектурната честност до температурни нива от приблизително 1100 °C в непрекъснат разтвор, с приближаване на съпротивлението на временна директна експозиция 1600 °C в инертна среда.
( Кварцова керамика)
Предишна устойчивост на термичен удар, те показват високи нива на температура на омекване (~ 1600 °C )и изключителна устойчивост на дестъкляване– въпреки дългосрочната директна експозиция над 1200 °C може да започне образуването на повърхността направо в кристобалит, което може да компрометира механичната якост поради корекции на количеството през фазовите смени.
2. Оптичен, Електрически, и химични качества на оборудване от стопен силициев диоксид
2.1 Широколентова прозрачност и фотонни приложения
Кварцовата керамика е известна с изключителното си оптично предаване в широк призрачен масив, удължаване от дълбоката ултравиолетова (UV) при ~ 180 nm към близкия инфрачервен диапазон (И) при ~ 2500 nm.
Тази отвореност се позволява от липсата на примеси и хомогенността на аморфната мрежа, което минимизира разпространението и абсорбцията на светлина.
Синтетичен слят силициев диоксид с висока чистота, генерирани чрез пламъчна хидролиза на силициеви хлориди, постига и по-висока UV трансмисия и се използва във важни приложения като ексимерна лазерна оптика, фотолитографски лещи, и космически телескопи.
Висока граница на лазерно увреждане на материала– устойчив на разрушаване при екстремно импулсно лазерно облъчване– го прави перфектен за високоенергийни лазерни системи, използвани в комбинирани изследвания и комерсиална обработка.
Допълнително, неговата ниска автофлуоресценция и устойчивост на радиация гарантират надеждност в клиничната апаратура, състоящ се от спектрометри, UV третиращи системи, и инструменти за ядрено проследяване.
2.2 Диелектрични характеристики и химическа инертност
От електрическа гледна точка, кварцовите порцелани са изключителни изолатори с количествено съпротивление, превишаващо 10 ¹⁸ Ω · сантиметри при ниво на космическа температура и диелектрична константа от приблизително 3.8 при 1 MHz.
Техният намален тангенс на диелектричните загуби (тен δ < 0.0001) makes certain very little power dissipation in high-frequency and high-voltage applications, making them ideal for microwave home windows, radar domes, and insulating substrates in electronic assemblies.
Тези сгради остават сигурни при широк температурен диапазон, за разлика от множество полимери или стандартни порцеланови изделия, които отслабват електрически при термичен стрес и тревожност.
Химически, кварцовите порцелани показват впечатляваща инертност към повечето киселини, състоящ се от солна, азотен, и сярни киселини, поради стабилността на Si– О връзка.
въпреки това, те са уязвими на атака от флуороводородна киселина (HF) и твърди антиациди като горещ натриев хидроксид, които увреждат Si– О– Si мрежа.
Тази изключителна реактивност се използва в процедури за микропроизводство, където се изисква контролирано ецване на интегриран силициев диоксид.
В агресивна търговска среда– като работа с химикали, полупроводникови мокри пейки, и обработка на течности с висока чистота– кварцовата керамика функционира като облицовка, очила за гледане, и компоненти на реактора, където замърсяването трябва да бъде намалено.
3. Производствени процеси и геометрично инженерство на кварцови керамични елементи
3.1 Стратегии за размразяване и оформяне
Производството на кварцова керамика включва множество специализирани подходи за топене, всеки, пригоден за конкретна чистота и изисквания за приложение.
Топенето с електрическа дъга използва кварцов пясък с висока чистота, размразен във водно охлаждан меден тигел под вакуум или инертен газ, създаване на големи бутилки или тръби с отлични топлинни и механични жилищни или търговски свойства.
Пламъчна смес, или синтез чрез изгаряне, включва изгаряне на силициев тетрахлорид (SiCl ₄) във водородно-кислороден огън, прехвърляне на фини фрагменти от силициев диоксид, които се синтероват в прозрачна заготовка– този подход произвежда най-високо оптично високо качество и се използва за синтетичен слят силициев диоксид.
Плазменото топене използва различен курс, предоставяйки ултрависоки температурни нива и обработка без замърсяване за специфични ниши в аерокосмическата индустрия и приложения за защита.
Когато се разтопи, кварцовата керамика може да бъде оформена чрез прецизно леене, центробежно развитие (за тръби), или CNC обработка на предварително синтеровани пространства.
Поради тяхната крехкост, машинната обработка изисква диамантени инструменти и внимателен контрол за предотвратяване на микропукнатини.
3.2 Прецизно производство и завършване на повърхността
Кварцовите керамични компоненти често се правят направо в сложни геометрии като тигели, тръби, пръти, прозорци, и персонализирани изолатори за полупроводници, слънчева, и лазерни сектори.
Точността на размерите е критична, особено в производството на полупроводници, където кварцовите приемници и камбанови контейнери трябва да поддържат прецизно разположение и топлинна хармония.
Повърхностното завършване играе съществена роля за ефективността; полираните повърхностни площи намаляват разсейването на светлината в оптичните компоненти и намаляват местата на нуклеация за девитрификация при високотемпературни приложения.
Гравирането с буферирани HF разтвори може да създаде регулиран външен вид на повърхността или да се отърве от повредени слоеве след обработка.
За свръхвисока прахосмукачка (UHV) системи, кварцовите порцелани се почистват и изпичат, за да се отърват от повърхностно адсорбираните газове, гарантиране на незначително отделяне на газове и съвместимост с деликатни процедури като молекулярен лъч на светлинна епитаксия (MBE).
4. Промишлени и научни приложения на кварцова керамика
4.1 Роля в производството на полупроводници и фотоволтаици
Кварцовата керамика е основен материал в конструкцията на вградени вериги и слънчеви клетки, където работят като тръби за пещ, вафлени плавателни съдове (възприемачи), и дифузионни камери.
Тяхната способност да издържат на топлина при окисляване, понижаване, или инертна атмосфера– съчетано с намалено метално замърсяване– прави определена чистота на процеса и добив.
По време на химическото отлагане на пари (ССЗ) или термично окисление, кварцовите елементи запазват стабилността на размерите и издържат на изкривяване, защита срещу повреда на вафла и дисбаланс.
При слънчево производство, кварцовите тигли се използват за разширяване на блокове монокристален силиций чрез процеса на Чохралски, където тяхната чистота пряко влияе върху най-високото електрическо качество на последните слънчеви клетки.
4.2 Употреба в светлини, Космонавтика, и аналитична апаратура
При изпускане с висока интензивност (ХИД) лампи и UV системи за стерилизация, кварцовите керамични обвивки се състоят от плазмени дъги при температурни нива надвишаващи 1000 °C, като същевременно предава UV и забележима светлина ефективно.
Тяхната устойчивост на термичен удар предпазва от повреда по време на бързи цикли на запалване и затваряне на светлина.
В космонавтиката, кварцовата керамика се използва в радарните прозорци, сензорни единици недвижими имоти, и системи за термична защита поради тяхната намалена диелектрична константа, високо съотношение на якост към плътност, и сигурност при аеротермично натоварване.
В аналитичната химия и научните изследвания на живота, слети силициеви вени са необходими в газовата хроматография (GC) и капилярна електрофореза (CE), където инертността на повърхностната площ спира адсорбцията на пробата и гарантира точно разделяне.
Освен това, кварцови кристални микровезни (QCM), които зависят от пиезоелектричните жилищни свойства на кристалния кварц (отличителен от слятия силициев диоксид), използвайте кварцов порцелан като защитни корпуси и екраниращи помощни средства в приложения за измерване на маса в реално време.
В заключение, кварцовата керамика означава единствена по рода си кръстоска със сериозна термична устойчивост, оптична отвореност, и химическа чистота.
Тяхната аморфна рамка и уеб съдържание с високо съдържание на SiO2 позволяват ефективност в атмосфери, където стандартните материали спират да работят, от сърцето на полупроводниковите фабрики до страната на района.
С напредването на технологиите към по-високи температурни нива, по-добра прецизност, и по-чисти процедури, кварцовите порцелани ще продължат да работят като решаващ фактор за напредък в науката и пазара.
Дистрибутор
Advanced Ceramics основана на октомври 17, 2012, е високотехнологично предприятие, ангажирано с научноизследователска и развойна дейност, производство, обработка, продажба и техническо обслужване на керамични материали и продукти. Нашите продукти включват, но не се ограничават до керамични продукти от борен карбид, Керамични продукти от борен нитрид, Керамични продукти от силициев карбид, Керамични продукти от силициев нитрид, Керамични изделия от циркониев диоксид, и т.н. Ако се интересувате, моля не се колебайте да се свържете с нас.([email protected])
Етикети: Кварцова керамика, керамичен съд, керамични тръби
Всички статии и снимки са от интернет. Ако има проблеми с авторските права, моля, свържете се с нас навреме, за да изтриете.
Запитване до нас