1. Composició i propietats estructurals del quars fos
1.1 Xarxa amorfa i estabilitat tèrmica
(Gresols de quars)
Els gresols de quars són recipients d'alta temperatura fets de sílice integrada, una forma artificial de diòxid de silici (SiO₂) derivats de la fusió de cristalls de quars naturals a nivells de temperatura superiors 1700 °C.
A diferència del quars cristal·lí, La sílice integrada té una xarxa amorfa tridimensional de tetraedres de SiO₄ que comparteixen cantonades, que transmet una resistència al xoc tèrmica excepcional i una seguretat dimensional sota ajustos ràpids de temperatura.
Aquest marc atòmic desordenat protegeix contra el pit al llarg dels plans cristal·logràfics, fent que la sílice integrada sigui menys vulnerable a la fractura durant la bicicleta tèrmica en comparació amb les porcellanes policristalines.
El producte presenta un baix coeficient de desenvolupament tèrmic (~ 0.5 × 10 ⁻⁶/ K), un dels més baixos entre els materials d'enginyeria, permetent-li suportar pendents tèrmics greus sense fracturar-se– un edifici vital en la fabricació de semiconductors i cèl·lules solars.
La sílice integrada també manté una inercia química excepcional contra la majoria dels àcids, acers liquats, i escòries, encara que es pot gravar lentament amb àcid fluorhídric i àcid fosfòric calent.
El seu alt punt de suavització (~ 1600– 1730 °C, depenent de la puresa i del material OH) permet un funcionament continu a temperatures elevades necessàries per al desenvolupament de cristalls i processos de refinació d'acer.
1.2 Classificació de puresa i control de micronutrients
L'eficiència dels gresols de quars es basa molt en la puresa química, especialment el focus de contaminants metàl·lics com el ferro, sodi, potassi, alumini de pes lleuger, i titani.
També traces de quantitats (components per nivell de milió) d'aquestes impureses poden passar al silici fos durant el desenvolupament del cristall, deteriorant els edificis elèctrics del material semiconductor resultant.
Les qualitats d'alta puresa que s'utilitzen en la producció de dispositius electrònics solen consistir en més 99.95% SiO₂, amb òxids d'acer alcalins restringits a molt menys que 10 ppm i metalls de transició a continuació 1 ppm.
Els contaminants provenen de la matèria primera de quars en brut o d'eines de manipulació i es redueixen mitjançant l'opció conscient de fonts minerals i mètodes de purificació com la lixiviació àcida i la protecció de flotació..
A més, el hidroxil (OH) el contingut web en sílice fosa afecta les seves accions termomecàniques; Els tipus d'OH alt proporcionen una millor transmissió UV però una menor estabilitat tèrmica, mentre que les versions de baix OH es prefereixen per a aplicacions d'alta temperatura a causa del desenvolupament de bombolles minimitzat.
( Gresols de quars)
2. Procés de producció i disseny microestructural
2.1 Electrofusió i estratègies de conformació
Els gresols de quars es generen principalment mitjançant electrofusió, un procés en què la pols de quars d'alta puresa s'introdueix a un motlle de grafit giratori i floridura dins d'un escalfador d'arc elèctric.
Un arc elèctric generat entre els elèctrodes de carboni descongela els bits de quars, que es solidifiquen capa per capa per crear una perfecta, forma de gresol densa.
Aquesta tècnica genera un gra fi, microestructura homogènia amb bombolles i estries mínimes, essencial per a una circulació càlida constant i estabilitat mecànica.
S'utilitzen diferents enfocaments com la fusió de plasma i la fusió de foc per a aplicacions especialitzades que necessiten una contaminació ultra baixa o perfils de densitat de paret detallats..
Després de la fosa, els gresols passen per un refredament controlat (recuit) per eliminar les tensions interiors i aturar la ruptura espontània durant la solució.
Acabat superficial, consistent en mòlta i brillantor, garanteix la precisió dimensional i redueix els llocs de nucleació per a la cristal·lització no desitjada durant l'ús.
2.2 Enginyeria de la capa cristal·lina i control d'opacitat
Una característica definitòria dels gresols de quars contemporanis, particularment els utilitzats en la solidificació direccional de silici multicristal·lí, és el marc de la capa interior dissenyat.
Durant tota la fabricació, la superfície interna sovint es tracta per anunciar el desenvolupament d'un prim, capa controlada de cristobalita– un polimorf d'alta temperatura de SiO TWO– en la calefacció inicial de la llar.
Aquesta capa de cristobalita actua com a obstacle de difusió, reduint la interacció directa entre el silici fos i la sílice integrada subjacent, reduint així la contaminació d'oxigen i metall.
A més, la visibilitat d'aquesta fase cristal·lina millora l'opacitat, millora l'absorció de la radiació infraroja i anuncia una circulació de temperatura encara més consistent dins del desglaç.
Els desenvolupadors de gresol estabilitzen meticulosament el gruix i la connexió d'aquesta capa per evitar l'esquinçament o la divisió a causa dels canvis de volum durant les transicions d'etapa..
3. Eficiència pràctica en aplicacions d'alta temperatura
3.1 Deure en processos de desenvolupament de cristalls de silici
Els gresols de quars són essencials en la producció de silici monocristal·lí i multicristal·lí, funcionant com a contenidor principal per a silici liquat a Czochralski (CZ) i sistemes de solidificació direccional (DS).
En el procés CZ, un cristall de llavors es submergeix directament en silici liquat guardat en un gresol de quars i s'aixeca lentament cap amunt mentre gira, permetent que es desenvolupin lingots d'un sol cristall.
Encara que el gresol no parla directament amb el cristall en creixement, Les interaccions entre el silici liquat i les superfícies de la paret de SiO ₂ provoquen la dissolució d'oxigen a la fosa, que pot influir en la vida útil del proveïdor de serveis i la resistència mecànica de les hòsties acabades.
En procediments DS per a silici de grau fotovoltaic, Els gresols massius de quars permeten el refredament controlat de centenars de quilos de silici liquat en lingots en forma de bloc..
Aquí, recobriments com el nitrur de silici (Si cinc N QUATRE) s'apliquen a la superfície interior per evitar l'enllaç i ajudar en el llançament senzill del bloc de silici solidificat després de refredar-se.
3.2 Dispositius de destrucció i limitacions de vida útil
Malgrat la seva duresa, Els gresols de quars es degraden durant els cicles duplicats d'alta temperatura a causa de diversos dispositius relacionats.
El flux gruixut o la contorsió es produeixen a l'exposició directa a llarg termini 1400 °C, provocant l'aprimament de la paret i la pèrdua de l'honestedat geomètrica.
La recristal·lització de la sílice fosa directament en cristobalita crea estrès i ansietats interiors com a resultat del desenvolupament del volum, possiblement provocant fractures o espallacions que contaminen el desglaç.
L'erosió química sorgeix de les respostes de disminució entre el silici liquat i el SiO TWO: SiO DOS + Si → 2SiO(g), generant monòxid de silici volàtil que surt i danya la superfície de la paret del gresol.
Desenvolupament de bombolles, impulsat per gasos atrapats o grups OH, a més, posa en perill la resistència estructural i la conductivitat tèrmica.
Aquests camins de deteriorament limiten la varietat de cicles de reutilització i exigeixen un control exacte del procés per optimitzar la vida útil del gresol i el rendiment dels articles..
4. Evolucions derivades i adaptacions tècniques
4.1 Recobriments i alteracions de compostos
Per millorar el rendiment i la longevitat, Els gresols de quars progressats integren revestiments funcionals i estructures compostes.
Les capes antiadherents a base de silici i els acabats de sílice drogada augmenten les funcions d'alliberament i redueixen la desgasificació d'oxigen durant la fusió.
Alguns fabricants integren zirconi (ZrO₂) partícules a la superfície de la paret del gresol per augmentar la resistència mecànica i la resistència a la desvitrificació.
La investigació és contínua en gresols totalment transparents o amb estructura en gradient desenvolupats per millorar la transferència de calor radiant en dissenys de sistemes de calefacció solar de nova generació..
4.2 Reptes de sostenibilitat i reciclatge
Amb la creixent necessitat de les indústries de semiconductors i fotovoltaica, l'ús durador dels gresols de quars ha arribat a ser una preocupació.
Els gresols usats contaminats amb dipòsits de silici són difícils de reciclar a causa dels perills de contaminació creuada, condueix a una generació de residus important.
Les iniciatives es concentren en el desenvolupament de revestiments de gresol reciclables, procediments de neteja reforçats, i sistemes de reciclatge de cicle tancat per recuperar sílice d'alta puresa per a aplicacions addicionals.
Com que l'eficiència del dispositiu requereix una puresa de material cada cop més elevada, Sens dubte, el deure dels gresols de quars continuarà per avançar amb l'avenç en la ciència dels productes i el disseny de processos.
En resum, Els gresols de quars representen una interfície d'usuari vital entre recursos i productes electrònics d'alt rendiment.
La seva combinació única de puresa, força tèrmica, i l'estil estructural permet la fabricació de tecnologies modernes basades en silici que alimenten els sistemes informàtics i d'energies renovables contemporanis.
5. Proveïdor
Advanced Ceramics fundada l'octubre 17, 2012, és una empresa d'alta tecnologia compromesa amb la investigació i el desenvolupament, producció, processament, vendes i serveis tècnics de materials ceràmics relatius com les boles de ceràmica d'alúmina. Els nostres productes inclouen, entre d'altres, productes ceràmics de carbur de bor, Productes ceràmics de nitrur de bor, Productes ceràmics de carbur de silici, Productes ceràmics de nitrur de silici, Productes ceràmics de diòxid de zirconi, etc. Si us interessa, si us plau, no dubteu a contactar amb nosaltres.([email protected])
Etiquetes: gresols de quars,gresol de quars fos,gresol de quars per a silici
Tots els articles i imatges són d'Internet. Si hi ha problemes de drets d'autor, poseu-vos en contacte amb nosaltres a temps per eliminar-lo.
Consulta'ns