1. Az olvasztott kvarc felépítése és szerkezeti tulajdonságai
1.1 Amorf hálózat és hőstabilitás
(Kvarctégelyek)
A kvarctégelyek integrált szilícium-dioxidból készült, magas hőmérsékletű tartályok, a szilícium-dioxid mesterséges formája (SiO ₂) természetes kvarckristályok megolvadásából származik, magasabb hőmérsékleten 1700 °C.
A kristályos kvarctól eltérően, az integrált szilícium-dioxid amorf háromdimenziós, sarokmegosztó SiO ₄ tetraéder hálózattal rendelkezik, amely rendkívüli hősokkállóságot és méretbiztonságot közvetít a gyors hőmérséklet-beállítások mellett.
Ez a rendezetlen atomváz a krisztallográfiai síkok mentén véd a kebel ellen, az integrált szilícium-dioxid kevésbé sebezhetővé teszi a repedést a termikus kerékpározás során a polikristályos porcelánokhoz képest.
A termék alacsony hőfejlődési együtthatót mutat (~ 0.5 × 10 ⁻⁶/ K), az egyik legalacsonyabb a mérnöki anyagok között, lehetővé teszi, hogy törés nélkül elviselje a súlyos termikus lejtőket– létfontosságú épület a félvezető- és napelemgyártásban.
Az integrált szilícium-dioxid emellett kivételes kémiai tehetetlenséget biztosít a legtöbb sav ellen, cseppfolyósított acélok, és salakok, bár fluorsavval és forró foszforsavval lassan bevéshető.
Magas lágyuláspontja (~ 1600– 1730 °C, a tisztaságtól és az OH-anyagtól függően) lehetővé teszi a folyamatos működést megemelt hőmérsékleten, amely a kristályfejlesztéshez és az acélfinomítási folyamatokhoz szükséges.
1.2 Tisztasági osztályozás és mikrotápanyag-ellenőrzés
A kvarctégelyek hatékonysága nagymértékben a kémiai tisztaságon alapul, különösen a fémszennyező anyagok, például a vas fókuszában, nátrium, kálium, könnyű alumínium, és titán.
Nyomnyi mennyiségben is (komponensek millió szinten) ezekből a szennyeződésekből a kristályfejlődés során az olvadt szilíciumba kerülhetnek, a keletkező félvezető anyag elektromos épületeinek romlása.
Az elektronikai eszközök gyártásában használt nagy tisztaságú minőségek általában több mint 99.95% SiO ₂, az alkáliacél-oxidok sokkal kevesebbre korlátozódnak, mint 10 ppm és átmeneti fémek alatt 1 ppm.
A szennyező anyagok nyers kvarc alapanyagból vagy kezelőszerszámokból származnak, és csökkentik az ásványi források és tisztítási módszerek, például a savas kilúgozás és a flotáció elleni védelem figyelmes választásával..
Ráadásul, a hidroxilcsoport (Ó) Az olvasztott szilícium-dioxidban lévő webtartalom befolyásolja annak termomechanikai hatásait; A magas OH-tartalmú fajták jobb UV-áteresztést, de alacsonyabb hőstabilitást biztosítanak, míg az alacsony OH-tartalmú változatokat a magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz részesítik előnyben a minimális buborékképződés miatt.
( Kvarctégelyek)
2. Gyártási folyamat és mikroszerkezeti tervezés
2.1 Elektrofúziós és alakítási stratégiák
A kvarctégelyeket főként elektrofúzióval állítják elő, olyan eljárás, amelyben nagy tisztaságú kvarcport adagolnak egy forgó grafitformába, és penészt egy elektromos ívfűtőben.
A szénelektródák között keletkező elektromos ív felolvasztja a kvarcbiteket, amelyek rétegről rétegre megszilárdulva zökkenőmentes, sűrű tégelyforma.
Ezzel a technikával finomszemcsés, homogén mikrostruktúra minimális buborékokkal és striákkal, elengedhetetlen a folyamatos meleg keringéshez és a mechanikai stabilitáshoz.
Különböző megközelítéseket, például plazmafúziót és tűzolvadást alkalmaznak olyan speciális alkalmazásokhoz, ahol rendkívül alacsony szennyeződésre vagy részletek falsűrűség-profilokra van szükség..
Öntés után, a tégelyek szabályozott hűtésen mennek keresztül (izzítás) a belső feszültségek kiküszöbölésére és a spontán törés megállítására a megoldás során.
Felületkezelés, köszörülésből és világosításból áll, biztosítja a méretpontosságot és csökkenti a gócképződési helyeket a nem kívánt kristályosodás miatt a használat során.
2.2 Crystalline Layer Engineering és Opacity Control
A kortárs kvarctégelyek meghatározó jellemzője, különösen azokat, amelyeket többkristályos szilícium irányított megszilárdítására használnak, a kialakított belső réteg keret.
Az egész gyártás során, a belső felülettel gyakran foglalkoznak, hogy reklámozzák egy vékony, szabályozott krisztobalitréteg– a SiO TWO magas hőmérsékletű polimorfja– a ház első fűtésekor.
Ez a krisztobalit réteg diffúziós akadályként működik, csökkenti az egyenes kölcsönhatást az olvadt szilícium és az alatta lévő integrált szilícium között, így csökken az oxigén- és fémszennyeződés.
Ráadásul, ennek a kristályos fázisnak a láthatósága fokozza az átlátszatlanságot, fokozza az infravörös sugárzás elnyelését és még egyenletesebb hőmérsékleti keringést hirdet a felolvadáson belül.
A tégelyes előhívók aprólékosan stabilizálják ennek a rétegnek a vastagságát és csatlakozását, hogy megakadályozzák a szétválást vagy felhasadást a fokozatváltások során bekövetkező térfogatváltozások miatt..
3. Gyakorlati hatékonyság magas hőmérsékletű alkalmazásokban
3.1 Kötelesség a szilíciumkristály fejlesztési folyamatokban
A kvarctégelyek elengedhetetlenek a monokristályos és többkristályos szilícium előállításához, a cseppfolyósított szilícium elsődleges tartályaként működik Czochralskiban (CZ) és irányított szilárdító rendszerek (DS).
A CZ folyamatban, a magkristályt közvetlenül a kvarctégelyben tartott cseppfolyósított szilíciumba mártják, és forgatás közben lassan felfelé húzzák, lehetővé téve az egykristály tömbök kialakulását.
Bár a tégely közvetlenül nem beszél a növekvő kristályhoz, a cseppfolyósított szilícium és a SiO ₂ falfelületek közötti kölcsönhatások oxigénoldódást okoznak az olvadékban, ami befolyásolhatja a szolgáltató élettartamát és a mechanikai szilárdságot a kötött ostyákban.
A fotovoltaikus minőségű szilícium DS-eljárásaiban, a masszív kvarctégelyek lehetővé teszik több száz kilogramm cseppfolyósított szilícium ellenőrzött hűtését tömb alakú tömbökké.
Itt, burkolatok, például szilícium-nitrid (Si öt N NÉGY) a belső felületre vannak felhordva, hogy elkerüljék a kötést, és segítsék a megszilárdult szilíciumblokk egyszerű elindítását lehűlés után.
3.2 Megsemmisítő eszközök és élettartam-korlátozások
Keménységük ellenére, A kvarctégelyek a megkettőzött magas hőmérsékleti ciklusok során lebomlanak több kapcsolódó eszköz miatt.
Vastag áramlás vagy torzulás lép fel hosszú távú közvetlen expozíció esetén 1400 °C, fal elvékonyodását és a geometriai őszinteség elvesztését okozza.
Az olvasztott szilícium-dioxid krisztobalittá történő átkristályosítása belső stresszt és szorongást kelt a térfogat növekedése következtében, esetleg töréseket vagy kipattanásokat okozva, amelyek szennyezik az olvadást.
A kémiai erózió a cseppfolyósított szilícium és a SiO TWO közötti csökkenési reakciókból ered: SiO TWO + Si → 2SiO(g), illékony szilícium-monoxid keletkezik, amely elhagyja és károsítja a tégely falfelületét.
Buborék fejlesztés, zárt gázok vagy OH csoportok hajtják, emellett veszélyezteti a szerkezeti állóképességet és a hővezetőképességet.
Ezek a romlási utak korlátozzák az újrahasználati ciklusok sokféleségét, és pontos folyamatszabályozást követelnek meg a tégely élettartamának és a cikk hozamának optimalizálása érdekében.
4. Felmerülő fejlesztések és műszaki kiigazítások
4.1 Bevonatok és összetételmódosítások
A teljesítmény és a hosszú élettartam javítása érdekében, A továbbfejlesztett kvarctégelyek funkcionális burkolatokat és kompozit szerkezeteket integrálnak.
A szilícium alapú tapadásgátló rétegek és a gyógyszeres szilícium-dioxid bevonatok fokozzák a felszabadulást és csökkentik az oxigénkibocsátást az olvadás során.
Egyes gyártók cirkóniát építenek be (ZrO ₂) részecskéket a tégely falfelületébe, hogy növelje a mechanikai szilárdságot és az üvegtelenítéssel szembeni ellenállást.
Folyamatos a kutatás a teljesen átlátszó vagy gradiens szerkezetű tégelyek terén, amelyeket a sugárzó hőátadás fokozására fejlesztettek ki a következő generációs szoláris fűtési rendszerek elrendezésében.
4.2 Fenntarthatósági és újrahasznosítási kihívások
A félvezető- és a fotovoltaikus ipar növekvő igényével, a kvarctégelyek tartós használata aggodalomra ad okot.
A szilíciumlerakódással szennyezett használt tégelyeket a keresztszennyeződés veszélye miatt nehéz újrahasznosítani, jelentős hulladékkeletkezéshez vezet.
A kezdeményezések az újrahasznosítható tégelybélések fejlesztésére összpontosítanak, fokozott tisztítási eljárások, és zárt hurkú újrahasznosító rendszerek a nagy tisztaságú szilícium-dioxid visszanyerésére további alkalmazásokhoz.
Mivel a készülék hatékonysága egyre nagyobb anyagtisztaságot igényel, a kvarctégelyek kötelessége minden bizonnyal továbbra is a terméktudomány és a folyamattervezés előrehaladásával jár.
Összefoglalóban, A kvarctégelyek létfontosságú felhasználói felületet jelentenek az erőforrások és a nagy teljesítményű elektronikai termékek között.
A tisztaság egyedülálló kombinációja, hőszilárdság, és a szerkezeti stílus lehetővé teszi a szilícium alapú modern technológiák előállítását, amelyek a kortárs számítógépes és megújuló energiarendszereket táplálják.
5. Szolgáltató
Az Advanced Ceramics októberben alakult 17, 2012, egy high-tech vállalkozás, amely elkötelezett a kutatás és fejlesztés mellett, termelés, feldolgozás, kerámia relatív anyagok, például alumínium-oxid kerámia golyók 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: kvarctégelyek,olvasztott kvarctégely,kvarctégely szilíciumhoz
Minden cikk és kép az internetről származik. Ha szerzői jogi problémák merülnek fel, kérjük, időben lépjen kapcsolatba velünk a törléshez.
Érdeklődjön tőlünk