1. Фундаментальный состав и архитектурные особенности кварцевой керамики
1.1 Химическая чистота и переход кристаллического состояния в аморфное
(Кварцевая Керамика)
Кварцевый фарфор, также называемый слитым кварцем или интегрированным кварцем., представляют собой класс высокоэффективных ненатуральных продуктов, полученных из диоксида кремния. (СиО ДВА) в своей сверхчистой, некристаллический (аморфный) добрый.
В отличие от обычной керамики, основанной на поликристаллическом каркасе., Кварцевый фарфор отличается полным отсутствием границ зерен благодаря блестящему блеску., изотропная сетка тетраэдров SiO ₄, соединённых в трёхмерную произвольную сетку.
Этот аморфный каркас достигается за счет высокотемпературного плавления кристаллов природного кварца или синтетических предшественников кремнезема., прикрепляется быстрым охлаждением для остановки образования.
Полученный продукт обычно включает более 99.9% СиО ₂, со следами загрязняющих веществ, таких как щелочные стали (Это ⁺, К ⁺), алюминий, и железо поддерживает уровень частей на миллион для защиты оптической прозрачности, электрическое сопротивление, и тепловой КПД.
Отсутствие дальнего порядка исключает анизотропные действия., придание кварцевой керамике стабильных по размерам и механическим характеристикам согласно всем инструкциям– жизненно важное преимущество в приложениях точности.
1.2 Термическое поведение и устойчивость к тепловому удару
Одной из наиболее характерных особенностей кварцевой керамики является ее исключительно низкий коэффициент теплового расширения. (КТР), обычно вокруг 0.55 × 10 ⁻⁶/К между 20 °С и 300 °С.
Этот почти нулевой рост обусловлен гибким Si– О– Валентные углы Si в аморфной сетке, который может регулироваться под тепловым напряжением, не повреждая, позволяя изделию выдерживать быстрые изменения уровня температуры, которые наверняка растрескают традиционный фарфор или сталь..
Кварцевая керамика выдерживает термические удары, превосходящие 1000 °С, например, прямое погружение в воду после нагревания до уровня нагретой температуры., без разрушения и растрескивания.
Это здание делает их важными в условиях, включающих повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения., такие как системы нагрева для обработки полупроводников, аэрокосмические элементы, и системы освещения высокой интенсивности.
Кроме того, кварцевая керамика сохраняет архитектурную честность до температур примерно 1100 ° C в непрерывном растворе, с временной устойчивостью к прямому воздействию, приближающейся к 1600 °C в инертной среде.
( Кварцевая Керамика)
Прошлая стойкость к тепловому удару, они демонстрируют высокие уровни температуры размягчения (~ 1600 °С )и исключительная устойчивость к расстекловыванию– хотя долгосрочное прямое воздействие более 1200 ° C может начать образование поверхности прямо в кристобалит., что может поставить под угрозу механическую прочность из-за корректировки количества во время фазовых сдвигов.
2. Оптический, Электрический, и химические свойства оборудования из плавленого кварца
2.1 Широкополосная прозрачность и фотонные приложения
Кварцевая керамика известна своим выдающимся оптическим пропусканием в большом жутком массиве., продление от глубокого ультрафиолета (УФ) в ~ 180 нм в ближний инфракрасный диапазон (И) в ~ 2500 нм.
Такая открытость обеспечивается отсутствием примесей и однородностью аморфной сетки., что минимизирует распространение и поглощение света.
Синтетический слитый кремнезем высокой чистоты, образуется в результате пламенного гидролиза хлоридов кремния, также обеспечивает более высокое пропускание УФ-излучения и используется в важных приложениях, таких как оптика эксимерного лазера., фотолитографические линзы, и космические телескопы.
Высокий предел лазерного повреждения материала– устойчивость к разрушению при экстремальном импульсном лазерном облучении– делает его идеальным для высокоэнергетических лазерных систем, используемых в комбинированных исследованиях и коммерческой обработке..
Кроме того, его низкая автофлуоресценция и радиационная стойкость гарантируют надежность при использовании в клиническом оборудовании., состоящий из спектрометров, Системы УФ-очистки, и инструменты ядерного слежения.
2.2 Диэлектрические характеристики и химическая инертность
С электрической точки зрения, Кварцевый фарфор является исключительным изолятором, удельное сопротивление которого превышает 10 ¹⁸ Ом · сантиметры при комнатной температуре и диэлектрической проницаемости примерно 3.8 в 1 МГц.
Их приведенный тангенс диэлектрических потерь (загар 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.
Эти здания остаются безопасными в широком диапазоне температур., в отличие от многочисленных полимеров или стандартного фарфора, которые электрически ослабляются под воздействием термического стресса и беспокойства..
Химически, кварцевый фарфор демонстрирует впечатляющую инертность к большинству кислот., состоящий из соляной кислоты, азотный, и серная кислоты, из-за стабильности Si– О связь.
Тем не менее, они уязвимы для воздействия плавиковой кислоты (ВЧ) и твердые антациды, такие как горячий гидроксид натрия., которые повреждают Si– О– Си сеть.
Эта выдающаяся реакционная способность используется в процедурах микропроизводства, где требуется контролируемое травление интегрированного диоксида кремния..
В агрессивной коммерческой среде– например, обработка химикатов, полупроводниковые мокрые скамейки, и обработка жидкостей высокой чистоты– кварцевая керамика выполняет функцию облицовки, очки для просмотра, и компоненты реактора, где необходимо уменьшить загрязнение.
3. Производственные процессы и геометрическая инженерия кварцевых керамических элементов
3.1 Стратегии оттаивания и формирования
Производство кварцевой керамики включает в себя множество специализированных подходов плавления., каждый из которых адаптирован к конкретной чистоте и требованиям применения.
Для электродуговой плавки используется кварцевый песок высокой чистоты, оттаиваемый в медном тигле с водяным охлаждением в вакууме или инертном газе., создание больших булей или трубок с отличными тепловыми и механическими свойствами для жилых или коммерческих помещений..
Пламенная смесь, или синтез горения, влечет за собой сжигание тетрахлорида кремния (SiCl ₄) в водородно-кислородном пожаре, перенос мелких фрагментов кремнезема, которые спекаются в прозрачную заготовку– этот подход обеспечивает высочайшее оптическое качество и используется для синтетического слитого кварца..
Плазменная плавка использует другой метод., обеспечивая сверхвысокие уровни температуры и обработку без загрязнения для конкретных нишевых применений в аэрокосмической и защитной сферах..
Когда расплавлено, кварцевой керамике можно придать форму с помощью точного литья, центробежный развивающий (для трубок), или обработка на станке с ЧПУ предварительно спеченных пространств.
Из-за их хрупкости, механическая обработка требует использования алмазного инструмента и тщательного контроля во избежание микротрещин..
3.2 Точность изготовления и обработка площади поверхности
Детали из кварцевой керамики часто изготавливаются в сложной геометрии, например, в тиглях., трубки, стержни, окна, и индивидуальные изоляторы для полупроводников, солнечный, и лазерные сектора.
Точность размеров имеет решающее значение, особенно в производстве полупроводников, где кварцевые токоприемники и колоколообразные контейнеры должны обеспечивать точное размещение и тепловую гармонию..
Обработка поверхности играет важную роль в повышении эффективности; полированные поверхности уменьшают рассеяние света в оптических компонентах и уменьшают количество мест зародышеобразования для расстекловывания в высокотемпературных применениях.
Гравировка буферными растворами HF позволяет создать регулируемый внешний вид поверхности или избавиться от поврежденных слоев после механической обработки..
Для сверхвысокого пылесоса (сверхвысокое напряжение) системы, кварцевый фарфор очищается и обжигается для удаления адсорбированных на поверхности газов., гарантия минимальной дегазации и совместимости с деликатными процедурами, такими как молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE).
4. Промышленное и научное применение кварцевой керамики
4.1 Роль в производстве полупроводников и фотоэлектрических систем
Кварцевая керамика является основным материалом для изготовления встроенных схем и солнечных элементов., где они работают как печные трубы, вафельные плавсредства (восприимчивости), и диффузионные камеры.
Их способность выдерживать нагревание при окислительных процессах., понижение, или инертная атмосфера– в сочетании с уменьшенным металлическим загрязнением– обеспечивает определенную чистоту процесса и выход.
При химическом осаждении из паровой фазы (ССЗ) или термическое окисление, кварцевые элементы сохраняют стабильность размеров и противостоят короблению, защита от повреждения пластины и дисбаланса.
В солнечном производстве, кварцевые тигли используются для расширения слитков монокристаллического кремния по методу Чохральского., где их чистота напрямую влияет на электрическое качество последних солнечных батарей.
4.2 Использование в освещении, Аэрокосмическая промышленность, и аналитическое оборудование
При высокоинтенсивном разряде (СКРЫТЫЙ) лампы и системы УФ-стерилизации, оболочки из кварцевой керамики состоят из плазменных дуг при температурах, превышающих 1000 ° C, эффективно пропуская УФ-излучение и заметный свет.
Их термостойкость защищает от сбоев во время быстрых циклов зажигания и закрытия..
В аэрокосмической отрасли, кварцевая керамика используется в окнах радаров, сенсорный блок недвижимости, и системы тепловой защиты из-за их пониженной диэлектрической проницаемости., высокое соотношение прочности и плотности, и безопасность при аэротермической нагрузке.
В аналитической химии и биобиологических исследованиях, слитые жилки кремнезема необходимы в газовой хроматографии. (ГК) и капиллярный электрофорез (CE), где инертность площади поверхности останавливает адсорбцию пробы и гарантирует точное разделение.
Более того, кварцевые микровесы (МКК), которые зависят от пьезоэлектрических свойств кристаллического кварца (отличается от слитого кремнезема), использовать кварцевый фарфор в качестве защитных кожухов и экранирующих средств в приложениях для измерения массы в реальном времени..
В заключение, кварцевая керамика представляет собой единственный в своем роде образец высокой термостойкости, оптическая открытость, и химическая чистота.
Их аморфная структура и высокое содержание SiO2 обеспечивают эффективность в атмосферах, где стандартные материалы перестают работать., от сердца полупроводниковых заводов до окраин.
По мере развития технологий в направлении более высоких уровней температуры, лучшая точность, и более чистые процедуры, кварцевый фарфор будет продолжать работать в качестве важнейшего фактора развития науки и рынка..
Распределитель
Компания Advanced Ceramics основана в октябре. 17, 2012, это высокотехнологичное предприятие, занимающееся исследованиями и разработками, производство, обработка, продажа и техническое обслуживание керамических материалов и изделий. Наша продукция включает, помимо прочего, керамические изделия из карбида бора., Керамические изделия из нитрида бора, Керамические изделия из карбида кремния, Керамические изделия из нитрида кремния, Керамические изделия из диоксида циркония, и т. д.. Если вам интересно, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.([email protected])
Теги: Кварцевая Керамика, керамическое блюдо, керамические трубы
Все статьи и фотографии взяты из Интернета.. Если есть какие-либо проблемы с авторскими правами, пожалуйста, свяжитесь с нами вовремя, чтобы удалить.
Запросите нас