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Claridad óptica excepcional :
Transmitancia luminosa superior al 90 % en los espectros ultravioleta, visible e infrarrojo (180 nm–3500 nm)
Estabilidad térmica sobresaliente:
Coeficiente de expansión térmica casi nulo (0,55 × 10⁻⁶ / °C) , resistente a los choques térmicos y a la deformación
Resistencia química superior:
Inerte frente a la mayoría de ácidos, álcalis y disolventes orgánicos , ideal para entornos corrosivos
Conductividad térmica :
1,4 W / m·K, lo que permite una transferencia eficiente de calor
Temperatura máxima de servicio :
1200 °C durante un corto periodo de tiempo , temperatura de funcionamiento prolongada hasta 1100°C
Pureza:
99.99% sílice fundida de alta pureza, garantizando una interferencia mínima de impurezas
Dureza:
5,3-6,5 en la escala de Mohs , proporcionando una resistencia superior a los arañazos
Detalles del producto
El material principal del disco de cuarzo fundido es sílice amorfa, que no presenta efecto piezoeléctrico. Sin embargo, sus excelentes propiedades ópticas ( alta transmisión de luz , amplia banda de transmisión de luz ) y su extremadamente bajo coeficiente de expansión térmica, alta estabilidad química y resistencia al calor lo hacen ampliamente utilizado en óptica, semiconductores, comunicaciones ópticas y otros campos.
El núcleo del proceso de fabricación del disco de cuarzo fundido transparente consiste en fundir materias primas de arena de cuarzo a altas temperaturas para formar un cuerpo de vidrio homogéneo, seguido de conformado en caliente y trabajado en frío.
1. Producción de placa de cuarzo transparente
Fase uno: Preparación y fusión de materias primas
Esta es la base de todo el proceso, ya que determina la pureza y las propiedades básicas del material.
1.1 Selección y procesamiento de materias primas para placas de vidrio de cuarzo
Materias primas: Se utiliza arena de cuarzo natural de alta pureza o polvo de silicio sintético. Para aplicaciones de grado óptico, se requiere una pureza extremadamente alta, y el contenido total de impurezas metálicas generalmente debe ser inferior a unas pocas partes por millón (ppm).
Procesamiento: Las materias primas deben ser purificadas mediante métodos físicos y químicos, como flotación, separación magnética y lavado con ácido, para eliminar impurezas como iones metálicos y polvo.
1.2 Fusión
Objetivo: Convertir arena de cuarzo cristalino (SiO₂) en vidrio de cuarzo fundido amorfo.
Métodos: Principalmente hay dos tipos
Método de fusión eléctrica:
En un horno eléctrico protegido bajo vacío o atmósfera de gas inerte (por ejemplo, argón), se alcanza una temperatura superior a 2000 °C mediante un arco generado por electrodos o un calentador de grafito.
Este método permite producir cuarzo fundido con contenido extremadamente bajo de hidroxilo (OH⁻) , lo que lo hace adecuado para aplicaciones en la banda ultravioleta
Método de fusión por llama:
El polvo de arena de cuarzo se pulveriza sobre el objetivo mediante una llama hidrógeno-oxígeno o una llama oxígeno-hidrógeno, y luego se deposita capa por capa mediante revestimiento.
El cuarzo fundido producido mediante este método generalmente contiene un contenido relativamente alto de OH, es adecuado para la banda infrarroja y puede utilizarse para fabricar obleas de gran tamaño.
1.3 Formación y recocido
Objetivo: Dar forma al vidrio de cuarzo fundido en la forma inicial requerida (por ejemplo, bloque, barra, placa) y eliminar las tensiones internas.
Proceso: El líquido de vidrio de cuarzo fundido se inyecta en el molde o se forma un «blanco» de forma específica mediante el control del proceso de enfriamiento. Posteriormente, el blanco se introduce en el horno de recocido y atraviesa lentamente un rango de temperatura controlado con precisión (por ejemplo, desde más de 1100 °C hasta menos de 800 °C ). Este proceso puede minimizar y homogeneizar al máximo las tensiones térmicas internas, evitando grietas o deformaciones durante el procesamiento o uso posteriores.
2. Ventajas del disco de cuarzo:
2.1 Propiedades ópticas excepcionales:
Alta transmisión el disco de cuarzo ofrece una transmisión muy alta en un amplio rango espectral, desde el ultravioleta profundo (UV) hasta el infrarrojo cercano (NIR) .
Baja fluorescencia : El disco de cuarzo tiene inherentemente una fluorescencia de fondo baja, lo cual es fundamental para mediciones ópticas sensibles.
2.2 Estabilidad térmica excepcional:
Coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo: Altamente resistente a choques térmicos y deformaciones bajo cambios bruscos de temperatura.
Alto punto de reblandecimiento: El disco de cuarzo soporta temperaturas operativas muy elevadas. Placa de cuarzo puede resistir 1100 grados durante mucho tiempo y la temperatura de trabajo a corto plazo es de 1200 grados .
2.3 Pureza química y resistencia excelentes:
Inercia: Altamente resistente a la corrosión por la mayoría de ácidos, sales y metales. Además del ácido fluorhídrico, el vidrio de cuarzo casi no reacciona con otros ácidos en tratamientos químicos, y su resistencia a los ácidos es 30 veces mayor que la de la cerámica y 150 veces mayor que la del acero inoxidable.
2.4 Rendimiento excelente como aislante eléctrico:
El valor de resistencia del disco de cuarzo equivale a 10.000 veces el de un vidrio común. Es un excelente material aislante eléctrico y mantiene buenas propiedades eléctricas incluso a altas temperaturas.
Alta Pureza: El disco de cuarzo puede fabricarse con niveles extremadamente bajos de impurezas, evitando contaminación en procesos sensibles.
Aislamiento Eléctrico Superior: El disco de cuarzo posee alta rigidez dieléctrica y baja pérdida dieléctrica.
Umbral elevado de daño por láser: El disco de cuarzo puede resistir haces láser de alta potencia sin sufrir daños , lo que lo hace ideal para aplicaciones láser.
3. Campos principales de aplicación:
3.1 Óptica y fotónica:
Lentes, ventanas y prismas: Utilizados en equipos de litografía UV, sistemas láser de alta potencia, telescopios e instrumentos espectroscópicos.
3.2 Fibras ópticas:
Material central para fibras ópticas de alta pureza utilizadas en telecomunicaciones y transmisión de datos.
3.3 Fabricación de semiconductores:
Portasubstratos y tubos de proceso: Utilizados como crisoles, tubos de difusión y barquillas para obleas en procesos de alta temperatura para el crecimiento de cristales de silicio y la fabricación de chips, gracias a su pureza y estabilidad térmica
3.4 Iluminación:
Lámparas de descarga de alta intensidad (HID): Utilizadas como material de envoltura para lámparas de arco de mercurio, halogenuros metálicos y xenón porque pueden soportar altas temperaturas y radiación UV.
3.5 Equipos de laboratorio:
Cubetas y material de laboratorio: Utilizados para Espectroscopía UV-Vis y en aplicaciones que requieren inertidad química y resistencia al choque térmico.
Datos técnicos del disco de cuarzo transparente
contenido de propiedades |
índice de propiedades |
densidad |
2,21 g/cm³ 3 |
resistencia a la tracción |
4.9×107Pa (N/m²) 2) |
resistencia a la compresión |
>1.1×109 Pa |
coeficiente de expansión térmica (20 °C–300 °C) |
5.5×10−7cm/cm℃ |
conductividad térmica (20 °C) |
1.4W/m℃ |
calor específico (20 °C) |
680 J/kg·°C |
punto de reblandecimiento |
1700℃ |
punto de recocido |
1210 ℃ |
Historial de desarrollo
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