Hitzebeständige, kundenspezifische Quarz-Petri-Schale, klar

Herstellungsverfahren und Arbeitsablauf der klaren Quarz-Petri-Schale

Bei dieser Methode wird ein vorgefertigter Quarzrohrkörper durch Gasdruck und eine Form in die Gestalt einer Tiegelwanne sekundär umgeformt.

Stufe 1: Vorbereitungsphase

1. Vorbereitung des Rohmaterials
· Material: Hochreines, fehlerfreies transparentes Quarzrohrmaterial. Dieses Rohr wird üblicherweise durch elektrische oder flammgezogene Schmelzverfahren hergestellt, und seine Qualität bestimmt die Leistungsfähigkeit des fertigen Tiegels.
· Formvorbereitung: Eine hochpräzise, hitzebeständige Form aus Graphit oder hochwarmfestem Legierungsmaterial wird verwendet. Der Hohlraum der Form definiert die Außenform des Tiegels (z. B. sphärisch, zylindrisch, Sonderformen).


2. Vorbehandlung des Quarzrohrs
· Schneiden: Das Quarzrohr wird auf die erforderliche Länge geschnitten.
· Reinigung: Das Rohr wird einer Hochreinigungsbehandlung unterzogen (z. B. mit ultrareinem Wasser, Säureätzen, Ultraschallreinigung), um alle Verunreinigungen von den inneren und äußeren Wänden zu entfernen.
· Versiegeln eines Endes: Ein Ende des Rohrs wird mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme erhitzt, bis es schmilzt und geschlossen verschmilzt, wodurch eine glatte, halbkugelförmige Kuppel entsteht, die den Boden des Tiegels bildet.

Phase 2: Thermoformphase – Der Kerneinsatz

Dies ist der kritischste Schritt, der an einer speziellen Glasblasdrehmaschine oder einer automatisierten Formmaschine durchgeführt wird.

1. Erhitzen und Weichmachen
· Das vorbehandelte Quarzrohr (zuerst das versiegelte Ende) wird auf der Drehmaschine befestigt und innerhalb der vorgeheizten Form positioniert.
· Der Zielbereich (der spätere Körper des Tiegels) wird rotiert und gleichmäßig mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme oder einem Plasma-Brenner erhitzt. Die Rotation ist entscheidend für eine gleichmäßige Erwärmung.
· Das Quarzglas wird bis zum Erweichungspunkt (ca. 1650–1800 °C) erhitzt, wodurch es formbar, aber nicht vollständig geschmolzen wird.

2. Gasdruckbeaufschlagung und Formgebung
· Während das Quarz weich ist, wird ein hochreines Inertgas (z. B. Stickstoff, Argon) durch das offene Ende in das Rohr eingeleitet, wobei der Druck präzise gesteuert wird.
· Der innere Gasdruck bewirkt, dass sich die weiche Quarzwand gleichmäßig nach außen ausdehnt, bis sie vollständig der Form der inneren Oberfläche der Form entspricht.
· Die Form bestimmt die endgültige Außenform, während der Gasdruck für genaue Abmessungen und eine glatte Oberfläche sorgt.

3. Spannungsfreihärtung und Abkühlen
· Nach dem Formen wird die Quarz-Petri-Schale sofort im oder nahe am Formwerkzeug geglüht. Eine breite, weiche Flamme wird verwendet, um thermische Spannungen abzubauen, die durch schnelles Erhitzen und Abkühlen entstanden sind.
· Die geformte Quarz-Petri-Schale wird anschließend unter kontrollierten Bedingungen auf Raumtemperatur abgekühlt, bevor sie aus der Form entfernt wird.

Stufe 3: Nachbearbeitung und Veredelung

1. Schneiden und Öffnen
· Das offene Ende der geformten Quarz-Petri-Schale wird mit einer Diamantscheibensäge oder einem Laserschneider auf die exakt vorgegebene Höhe und Rechtwinkligkeit abgeschnitten.
· Die scharfe, geschnittene Kante wird anschließend feuerpoliert oder maschinell auf eine glatte, abgerundete Oberfläche geschliffen, um Abplatzen und Spannungskonzentration zu verhindern.

2. Hochintensive Reinigung & Inspektion
· Reinigung: Die Quarz-Petri-Schale durchläuft einen mehrstufigen, hochreinen Reinigungsprozess (Säurereinigung, Ultraschallreinigung, Spülen mit ultrareinem Wasser), um alle Verunreinigungen aus der Verarbeitung zu entfernen.
· Inspektion:
· Maßprüfung: Überprüfung von Durchmesser, Höhe und Wanddicke.
· Sichtprüfung: Kontrolle auf Blasen, Kratzer, Grübchen oder sonstige Unregelmäßigkeiten an den inneren und äußeren Oberflächen unter kontrollierter Beleuchtung.

Schritt 4: Spezielle Hochleistungsbehandlung – Feuerpolieren der Innenoberfläche

Bei Hochleistungstiegeln, die in der Halbleiter- oder Premium-Photovoltaikindustrie eingesetzt werden, wird ein zusätzlicher, kritischer Arbeitsschritt durchgeführt:
· Feuerpolieren der Innenoberfläche
· Zweck: Erzeugung einer vollständig dichten, glatten, spiegelähnlichen, transparenten Schicht auf der Innenfläche der klaren Quarz-Petri-Schale.
· Methode: Die Quarz-Petri-Schale wird gedreht, während eine Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme oder ein Plasma-Brenner eingeführt und über die gesamte Innenfläche gescannt wird.
· Wirkungen:
· Versiegelt Mikroporen: Die klare Quarz-Petri-Schale beseitigt Mikrorisse und winzige Poren.
· Reduziert Rauheit: Die klare Quarz-Petri-Schale erzeugt eine atomar glatte Oberfläche, wodurch Materialanhaftungen verhindert und die Reinigung erleichtert wird.
· Verbessert die Entglasungsbeständigkeit: Verbessert deutlich die Beständigkeit der klaren Quarz-Petri-Schale gegenüber Kristallisation bei hohen Temperaturen und verlängert dadurch die Lebensdauer des Tiegels.

Zusammenfassendes Workflow-Diagramm der klaren Quarz-Petri-Schale:
Hochreines Quarzrohr → Schneiden → Reinigen → Versiegeln eines Endes → Einsetzen in die Form → Rotationsheizung und Weichmachen → Gasdruck-Umformung → Spannungsfreimachen (Glühen) → Ausformen → Schneiden/Öffnen → Kantenpolieren → (Feuerpolieren der Innenfläche) → Hochintensive Reinigung → Endprüfung → Reine Verpackung

Vorteile der klaren Quarz-Petri-Schale:
· Hohe Reinheit: Quarz-Petri-Schale aus hochreinem Quarzglasrohr, minimiert Verunreinigungen.
· Hohe Präzision: Formgebung der klaren Quarz-Petri-Schale sorgt für hervorragende Dimensionsgenauigkeit.
· Formflexibilität: In der Lage, komplexe und kundenspezifische Geometrien herzustellen.
· Hervorragende Oberflächenqualität: Feuerglättung der klaren Quarz-Petri-Schale erzielt eine außergewöhnliche innere Oberflächenbeschaffenheit.

Hauptanwendungen:
· Halbleiterindustrie: Für Hochtemperatur-Diffusions-, Oxidationsprozesse und Epitaxie.
· Labor & Forschung und Entwicklung: Für die Materialsynthese, Kristallzüchtung und chemische Reaktionen bei hohen Temperaturen.
· Photovoltaik-Forschung: Für experimentelles Siliciumwachstum und -verarbeitung.
· Optoelektronik: Zum Sintern von Phosphoren, Laserkristallen und anderen Spezialmaterialien.

  
Technische Parameter