1. A kvarckerámia alapvető összetétele és építészeti tulajdonságai
1.1 Kémiai tisztaság és kristályos-amorf változás
(Kvarc Kerámia)
Kvarc porcelánok, hasonlóképpen egyesített szilícium-dioxidnak vagy integrált kvarcnak nevezik, szilícium-dioxidból származó, nagy teljesítményű, nem természetes termékek (SiO TWO) a maga ultratiszta, nem kristályos (amorf) fajta.
Ellentétben a hagyományos kerámiákkal, amelyek polikristályos vázra támaszkodnak, A kvarcporcelánokat az különbözteti meg, hogy csillogásuk miatt teljesen hiányzik a szemcsehatár, SiO ₄ tetraéderek izotróp hálózata egy háromdimenziós tetszőleges hálózatban kapcsolódik.
Ezt az amorf vázat természetes kvarckristályok vagy szintetikus szilícium-dioxid prekurzorok magas hőmérsékletű olvasztásával érik el., gyors hűtéssel tapad a képződés megállítására.
Az így kapott termék jellemzően több mint 99.9% SiO ₂, nyomokban szennyező anyagokkal, például alkáli acélokkal (Az ⁺, K⁺), alumínium, és a vas megtartotta a milliomodrész szintet az optikai tisztaság védelme érdekében, elektromos ellenállás, és termikus hatásfok.
A nagy hatótávolságú rend hiánya kiküszöböli az anizotróp hatásokat, a kvarckerámiák mérettartós és mechanikailag egységes kialakítása minden utasításban– létfontosságú előny a pontos alkalmazásokban.
1.2 Hőviselkedés és hősokkállóság
A kvarckerámiák legmeghatározóbb funkciói közé tartozik a kivételesen alacsony hőtágulási együttható (CTE), általában körül 0.55 × 10 ⁻⁶/ K között 20 ° C és 300 °C.
Ez a közel nulla növekedés a rugalmas Si-ből ered– O– Si kötésszögek az amorf hálózatban, amely hőterhelés hatására károsodás nélkül beállítható, lehetővé téve a termék számára, hogy ellenálljon a hőmérsékleti szint gyors beállításainak, amelyek minden bizonnyal megrepednek a hagyományos porcelánokon vagy acélokon.
A kvarc kerámiák a hősokkokat felülmúlják 1000 °C, mint például a felmelegített hőmérsékleti szintre való felmelegedés után egyenes vízbe merítés, repedés vagy repedés nélkül.
Ez az épület fontossá teszi őket az ismételt fűtési és hűtési ciklusokban, mint például a félvezető feldolgozó fűtőrendszerek, repülési elemek, és nagy intenzitású fényrendszerek.
Ráadásul, A kvarc kerámiák megőrzik az építészeti őszinteséget nagyjából a hőmérsékleti szintig 1100 °C állandó oldatban, az átmeneti közvetlen expozíciós ellenállás közeledtével 1600 °C közömbös környezetben.
( Kvarc Kerámia)
Múltbeli hősokkállóság, magas lágyulási hőmérsékletet mutatnak (~ 1600 °C )és kiemelkedően ellenálló a devitrifikációval szemben– bár hosszú távú közvetlen kitettség át 1200 °C-on megindíthatja a felületképződést egyenesen krisztobalittá, ami a mechanikai szilárdságot veszélyeztetheti a fáziseltolások során bekövetkező mennyiségi módosítások miatt.
2. Optikai, Elektromos, és az olvasztott szilícium-dioxid berendezések kémiai tulajdonságai
2.1 Szélessávú átlátszósági és fotonikus alkalmazások
A kvarc kerámiák kiemelkedő optikai átvitelükről híresek egy nagy, kísérteties tömbön keresztül, megnyúlik a mély ultraibolya sugárzástól (UV) ~nál 180 nm-re a közeli infravörösre (ÉS) ~nál 2500 nm.
Ezt a nyitottságot a szennyeződések hiánya és az amorf hálózat homogenitása teszi lehetővé, amely minimalizálja a fény terjedését és elnyelését.
Nagy tisztaságú szintetikus egyesített szilícium-dioxid, szilícium-kloridok lánghidrolízisével keletkeznek, magasabb UV-átbocsátást is elér, és olyan fontos alkalmazásokban használják, mint az excimer lézer optika, fotolitográfiai lencsék, és űrtávcsövek.
Az anyag magas lézersérülési határa– ellenáll az extrém impulzusos lézersugárzásnak– tökéletessé teszi a kombinált kutatásban és kereskedelmi megmunkálásban használt nagy energiájú lézerrendszerekhez.
Továbbá, alacsony autofluoreszcenciája és sugárzásállósága garantálja a megbízhatóságot a klinikai műszerekben, spektrométerekből áll, UV kezelő rendszerek, és nukleáris nyomkövető eszközök.
2.2 Dielektromos teljesítmény és kémiai tehetetlenség
Elektromos szempontból, A kvarc porcelánok kivételes szigetelők, amelyek ellenállása meghaladja a mennyiséget 10 ¹⁸ Ω · centiméter a térhőmérséklet szintjén, és a dielektromos állandó körülbelül 3.8 at 1 MHz.
Csökkentett dielektromos veszteség érintőjük (tan 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.
Ezek az épületek széles hőmérsékleti tartományban biztonságosak maradnak, ellentétben számos polimerrel vagy szabványos porcelánnal, amelyek hőterhelés és szorongás hatására elektromosan gyengülnek.
Kémiailag, A kvarcporcelánok lenyűgöző tehetetlenséget mutatnak a savak többségével szemben, sósavból áll, salétromos, és kénsavak, az Si stabilitása miatt– Ó kötelék.
Mindazonáltal, ki vannak téve a hidrogén-fluorid támadásának (HF) és szilárd savkötők, például forró nátrium-hidroxid, amelyek károsítják a Si– O– Si hálózat.
Ezt az igényes reakciókészséget olyan mikrogyártási eljárásokban használják, ahol integrált szilícium-dioxid ellenőrzött maratására van szükség.
Agresszív kereskedelmi környezetben– mint például a vegyszerkezelés, félvezető nedves padok, és nagy tisztaságú folyadékkezelés– A kvarc kerámia bélésként funkcionál, szemüveg, és a reaktorkomponensek, ahol a szennyeződést csökkenteni kell.
3. Kvarckerámia elemek gyártási folyamatai és geometriai tervezése
3.1 Felolvasztási és kialakítási stratégiák
A kvarckerámiák gyártása számos speciális olvasztási eljárást foglal magában, mindegyik az adott tisztasági és alkalmazási igényekhez igazodik.
Az elektromos ívolvasztáshoz nagy tisztaságú kvarchomokot használnak fel, amelyet vízhűtéses réztégelyben vákuumban vagy inert gázban olvasztanak fel, nagy golyók vagy csövek létrehozása kiváló hő- és mechanikai lakó- vagy kereskedelmi tulajdonságokkal.
Láng keverék, vagy égési szintézis, szilícium-tetraklorid elégetésével jár (SiCl 4) hidrogén-oxigén tűzben, finom szilícium-dioxid töredékek átvitele átlátszó előformává– ez a megközelítés biztosítja a legjobb optikai minőséget, és szintetikus egyesített szilícium-dioxidhoz használják.
A plazma olvasztása más folyamatot használ, ultramagas hőmérsékleti szintet és szennyeződésmentes feldolgozást biztosít speciális, űrrepülési és védelmi alkalmazásokhoz.
Amikor felolvadt, A kvarc kerámiák pontos öntéssel formázhatók, centrifugális fejlesztés (csövekhez), vagy előszinterelt terek CNC megmunkálása.
Törékenységük miatt, a megmunkálás gyémántszerszámokat és gondos ellenőrzést igényel a mikrorepedés elkerülése érdekében.
3.2 Pontos gyártás és felületi befejezés
A kvarc kerámia alkatrészeket gyakran bonyolult geometriákká alakítják, például olvasztótégelyekké, csövek, rudak, ablakokat, és testreszabott félvezető szigetelők, nap, és lézer szektorok.
A méretpontosság kritikus, különösen a félvezetőgyártásban, ahol a kvarc szuszceptoroknak és harangtartóknak meg kell őrizniük a pontos elhelyezést és a hőharmóniát.
A felületkiegészítés alapvető fontosságú a hatékonyság terén; A polírozott felületek csökkentik a fényszóródást az optikai alkatrészekben, és csökkentik a magképződési helyeket a devitrifikációhoz magas hőmérsékletű alkalmazásokban.
A pufferolt HF megoldásokkal történő gravírozás szabályozott felületi megjelenést eredményezhet, vagy megmunkálás után megszabadulhat a sérült rétegektől.
Ultramagas porszívóhoz (UHV) rendszerek, A kvarc porcelánokat megtisztítják és sütik, hogy megszabaduljanak a felületen adszorbeált gázoktól, garantálja a minimális gázkibocsátást és kompatibilitást olyan kényes eljárásokkal, mint a molekuláris fénysugár epitaxia (MBE).
4. A kvarckerámia ipari és tudományos alkalmazásai
4.1 Szerep a félvezető- és fotovoltaikus gyártásban
A kvarckerámiák alapvető anyagok a beépített áramkörök és napelemek felépítésében, ahol kemencecsövekként működnek, ostyás vízi járművek (szuszceptorok), és diffúziós kamrák.
Az oxidáció során hőálló képességük, leeresztése, vagy inert atmoszférák– csökkentett fémszennyezéssel kombinálva– bizonyos folyamattisztaságot és hozamot tesz lehetővé.
A kémiai gőzleválasztás során (CVD) vagy termikus oxidáció, A kvarc elemek megőrzik a méretstabilitást és ellenállnak a vetemedésnek, védi az ostya sérülését és az egyensúlyhiányt.
A napelemes termelésben, A kvarctégelyeket monokristályos szilícium tömbök kiterjesztésére használják a Czochralski-eljárással, ahol tisztaságuk egyenesen befolyásolja az utolsó napelemek elektromos csúcsminőségét.
4.2 Használat fényekben, Repülőgép, és analitikai műszerek
Nagy intenzitású kisülésben (ELBÚJT) lámpák és UV sterilizáló rendszerek, A kvarc kerámia borítékok plazmaívekből állnak, amelyek hőmérséklete meghaladja a hőmérsékletet 1000 ° C-on, miközben hatékonyan továbbítja az UV-t és az észrevehető fényt.
Hősokkállóságuk véd a meghibásodástól a gyors, könnyű gyújtási és zárási ciklusok során.
Az űrhajózásban, kvarc kerámiát használnak radarablakban, érzékelő egység ingatlanok, és hővédelmi rendszerek csökkentett dielektromos állandójuk miatt, magas szilárdság/sűrűség arány, és biztonság aerotermikus terhelés alatt.
Az analitikus kémiában és az élettudományi kutatásokban, összevont szilícium-dioxid vénák szükségesek a gázkromatográfiában (GC) és kapilláris elektroforézis (CE), ahol a felületi tehetetlenség megállítja a minta adszorpcióját és garantálja a pontos elválasztást.
Továbbá, kvarckristály mikromérlegek (QCM-ek), amelyek a kristályos kvarc piezoelektromos lakótulajdonságaitól függenek (megkülönböztethető az egyesített szilícium-dioxidtól), használjon kvarcporcelánokat védőburkolatként és árnyékolási segédeszközként valós idejű tömegérzékelési alkalmazásokban.
Befejezésül, A kvarc kerámiák a hőállóság egyedülálló keresztmetszetét képviselik, optikai nyitottság, és kémiai tisztaság.
Amorf keretük és magas SiO2 webtartalmuk hatékonyságot tesz lehetővé olyan környezetben, ahol a szabványos anyagok nem működnek, a félvezető fabok szívétől a terület oldaláig.
Ahogy a technológia fejlődik a magasabb hőmérsékleti szint felé, jobb pontosság, és tisztább eljárások, A kvarcporcelánok továbbra is a tudomány és a piac fejlődésének kulcsfontosságú elemeként fognak működni.
Elosztó
Az Advanced Ceramics októberben alakult 17, 2012, egy high-tech vállalkozás, amely elkötelezett a kutatás és fejlesztés mellett, termelés, feldolgozás, kerámia relatív anyagok és termékek értékesítése és műszaki szolgáltatásai. Termékeink közé tartoznak, de nem kizárólagosan, bórkarbid kerámiatermékek, Bór-nitrid kerámiatermékek, Szilícium-karbid kerámiatermékek, Szilícium-nitrid kerámiatermékek, Cirkónium-dioxid kerámiatermékek, stb. Ha érdekel, kérjük, forduljon hozzánk bizalommal.([email protected])
Címkék: Kvarc Kerámia, kerámia edény, kerámia csövek
Minden cikk és kép az internetről származik. Ha szerzői jogi problémák merülnek fel, kérjük, időben lépjen kapcsolatba velünk a törléshez.
Érdeklődjön tőlünk