1. Kvartsilasin yleiskatsaus
1.1 Määritelmä ja muodostuminen
Kvartsilasi, jota kutsutaan myös sulatetun silikatilan lasiksi, on erityinen korkealaatuinen epäorgaaninen lasimateriaali, jolla on erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Sitä valmistetaan käyttäen korkealaatuisia kvartsi-kide- tai syntetistä silikaa raaka-aineena perustana, joka käsitellään erittäin korkeassa lämpötilassa sulattamalla, selkeyttämällä, muovailmalla ja tarkalla anneausprosessilla.
Eroaen tavallisesta lasista kvartsilasi valmistetaan käyttäen 2000–2300 °C:n erittäin korkean lämpötilan sulatusmenetelmää jolla silikaraaka-aineet sulatetaan täysin ja sisäiset kiteiset rakenteet poistetaan, mikä johtaa yhtenäiseen amorfiseen lasitilaan. Tiukalla jäähdytys- ja jännitystenpoistokäsittelyllä materiaali saa vakauden rakenteellisissa ominaisuuksissaan. Korkealaatuisia kvartsilasin raaka-aineita ja valmiita tuotteita valmistetaan ja käsitellään pääasiassa teollisuusalueilla, kuten Kiinassa, Yhdysvalloissa, Saksassa ja Japanissa, palvelemaan maailmanlaajuisesti korkeatasoisia teollisuus- ja tarkkaa valmistusta.
1.2 Luokittelu ja laatuvaatimukset
Tuotantoprosessien ja raaka-aineiden tyypin perusteella kvartsilasia jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: luonnollinen sulatettu kvartsilasi ja synteettinen sulatettu kvartsilasi .
Luonnollinen sulatettu kvartsilasi sulatetaan suoraan korkealaatuisesta luonnollisesta kvartsihiekasta ja se eroaa vakaudeltaan sekä kustannuseduiltaan tavallisissa teollisuussovelluksissa. Synteettinen sulatettu kvartsilasi valmistetaan kaasufaasin hydrolyysillä korkealaatuisista piiyhdisteistä, mikä antaa erinomaisen optisen suorituskyvyn ja erinomaisen puhtauden.
Korkeatasoiset optiikkaan, puolijohdeteollisuuteen ja lääketieteellisiin tarkoituksiin sopiva kvartsilasia käsitellään monitasoisessa puhdistusprosessissa ja korkeatarkkuuksisessa jäähtelyssä, jolloin se noudattaa SEMI:n puolijohdeteollisuuden standardeja, FDA:n ja EU:n teollisuuden turvallisuusmääräyksiä . Kvartsilasin erinomainen puhtaus, äärimmäinen lämpökestävyys ja erinomainen optinen vakaus tekevät siitä korvaamattoman edistyneen uuden materiaalin, jonka korkealuokkaiset sovelluskohdat laajenevat nopeasti.
2. Kvartsilasin keskeiset ominaisuudet
2.1 Fyysisen rakenteen ominaisuudet
Kvartsilasin fysikaalinen ylivalta johtuu sen yhtenäisestä amorfisesta silikonioksidiverkostorakenteesta , jossa erinomaisen alhainen lämpölaajenemiskerroin sen keskeisenä fysikaalisena ominaisuutena.
Se omaa erinomainen rakenteellinen tiukkuus ja mittatarkkuuden vakaus , jonka lämpölaajenemiskerroin on vain 5,0×10⁻⁷/°C, mikä on vain 1/20 tavallisesta borosilikaattilasista. Se kestää voimakkaita kylmän ja kuuman lämpötilan vaihteluita ilman halkeamia tai muodonmuutoksia. Aineella on korkea kovuus, korkea tasaisuus ja erinomainen läpinäkyvyys , mikä mahdollistaa erinomaisen tarkkuuden saavuttavan käsittelyn ja täyttää mikrometrin ja jopa nanometrin tarkkuustasoa vaativien komponenttien vaatimukset.
Ainoat fysikaaliset rajoitukset ovat korkea kovuus, joka tekee leikkauksesta ja käsittelystä vaikeaa, sekä alhainen sitkeys, jotka voidaan tehokkaasti optimoida tarkkuushionnilla ja erityisellä karkaisukäsittelyllä.
2.2 Kemialliset ominaisuudet
Korkealaatuisen kvartsilasin pääasiallinen kemiallinen komponentti on amorfinen SiO₂ (99,95–99,9999 %) , jossa jäljellä olevat epäpuhtaukset, kuten Al₂O₃, Fe₂O₃ ja metalli-ionit, on tiukasti rajoitettu ppb-tasolle korkealaatuisissa gradeissa.
Siinä on erittäin voimakkaasti kemiallisesti inertti , joka kestää korroosiota lähes kaikilta happoista, emäksistä ja orgaanisista liuottimista normaalissa ja korkeassa lämpötilassa; ainoat kemikaalit, jotka voivat aiheuttaa korroosiota, ovat vetyfluorihappo ja kuumennettu, konsentroitunut fosforihappo. Samalla kvartsilasi on myrkytön, vaaraton ja ei saostuva , mikä takaa turvallisen ja saastuttoman käytön puolijohde-, lääketieteellisissä, kemiallisissa ja elintarviketeollisuuden sovelluksissa.
2.3 Lämmönkestävyys
Kvartsilasilla on erinomainen äärimmäisen korkean lämpötilan kestävyys, jonka muovautumispiste on 1730 °C ja pitkäaikainen jatkuvatoimintalämpötila on 1200 °C . Se omaa erinomaisen korkean lämpötilan termisen vakauden ja erinomaisen alhaisen lämmönjohtavuuden, säilyttäen vakaita fysikaalisia ja optisia ominaisuuksiaan ilman muodonmuutoksia, kuplia tai kiteytymistä pitkäaikaisissa korkean lämpötilan käyttöolosuhteissa.
Sen erinomainen lämpöshokkikestävyys tekee siitä luotettavan korkean lämpötilan lämmöneristys, lämpötilan vakauttaminen ja palovammojen estäminen laajalti käytetty äärimmäisissä teollisuudessa esiintyvissä korkean lämpötilan tilanteissa.
3. Kvartsilasin edut
3.1 Erittäin laaja spektri valon läpäisyominaisuus
Koko spektrin kattava korkea valonläpäisy on kvartsilasin ydin kilpailuetu. Eri kuin tavallinen optinen lasi se saavuttaa vakauden säilyttävän korkean läpäisyn syvällä ultravioletti-, näkyvän valon ja keskimmäisessä infrapunaspektrissä .
Se voi tehokkaasti läpäistä erityisiä ultravioletti- ja infrapunavalolähteitä ilman spektrivääristymiä, mikä varmistaa optisten järjestelmien korkean tarkkuuden ja vakauden. Sen monipuoliset optiset ominaisuudet ovat huomattavasti paremmat kuin tavallisella lasilla ja polymeeri-optisilla materiaaleilla, täyttäen tarkkojen optisten ja fotoelektronisten teollisuuden tiukat vaatimukset.
3.2 Erittäin vakaa kemiallinen ja korkean puhtauden suorituskyky
Hyötyen erittäin korkea kemiallinen jaloyys ja erinomaisen alhainen epäpuhtauksien pitoisuus , kvartsilasi ei aiheuta kemiallisia reaktioita eikä saa metalli-ioneja liukenemaan korkeassa lämpötilassa ja syövyttävissä ympäristöissä. Sille ei tarvita korroosiosuojakäsitteitä tai muita apusuojaustoimenpiteitä, eikä se aiheuta toissijaista saastumista tarkkuuslaitteisiin, kemiallisille liuoksille ja puolijohdelevyille, täyttäen erinomaisen puhtauden vaatimukset teollisessa tuotannossa.
3.3 Korkean lämpötilan kestävyys ja lämpöshokkikestävyys
Kvartsilasin ominaisuudet erityisen korkean lämpötilan kestävyys ja nopeiden lämpötilamuutosten kestävyys . Se ei muodonmuutu tai vaurioidu pitkäaikaisessa korkeassa lämpötilassa tai äkillisessä kylmän ja kuuman vaihtelussa. Se parantaa tehokkaasti teollisten laitteiden ja optisten laitteiden korkean lämpötilan vakautta ja käyttöikää, mahdollistaen luotettavan materiaalinsuorituskyvyn äärimmäisissä käyttöolosuhteissa.
3.4 Kestävä ja korkea suorituskyky-kustannussuhde
Korkeasuorituskykyisenä anorgaanisena funktionaalimateriaalina kvartsilasi on erityisen pitkäikäinen, ei ikäänny eikä heikene , eikä sitä tarvitse vaihtaa tai huoltaa usein. Vaikka valmistusteknologia on monimutkainen, sen pitkän aikavälin kokonaishyötykustannus on paljon alhaisempi kuin erikoisliittymien ja korkealuokkaisten polymeerimateriaalien.
Se on ympäristöystävällinen, ei säteile ja kierrätettävä, mikä täyttää täydellisesti vaatimukset korkeatasoisessa teollisessa tarkkuusvalmistuksessa ja kestävässä vihreässä kehityksessä.
4. Kvarsilasin teollisuuskohtaiset sovellukset
4.1 Puolijohde- ja optoelektroniateollisuus
Korkean puhtaustason apumateriaalina puolijohteissa kvarsilasia käytetään laajalti piirisiltojen diffuusiouuneissa, syövytyskammioissa ja litografiikan optisissa komponenteissa . Sen erinomainen puhtaus ja vakaa optinen suorituskyky estävät tehokkaasti piirisiltojen kontaminaation ja optisen poikkeaman, mikä tukee tarkkaa piirisiltojen valmistusta.
4.2 Kemiallinen ja laboratoriotyökaluteollisuus
Voimakkaan korroosionkestävyytensä ja korkean lämpötilan kestävyytensä ansiosta sitä valmistetaan kvartsikruunut, reaktiovesselit, kondensaatioputket ja kokeelliset laitteet , jotka soveltuvat korkean lämpötilan kemiallisille reaktioille, liuosten puhdistamiselle ja tarkkoihin laboratoriotesteihin.
4.3 Optiikka- ja valaistusteollisuus
Erinomaisen ultraviolettisäteilyn ja infrapunasäteilyn läpäisevyyden ansiosta kvarttilasia käytetään UV-valoputkissa, infrapunalämmityslinsseissä, tarkoissa optisissa linsseissä ja laserlaitteiden ikkunoissa . Se on välttämätön ydinmateriaali lääketieteellisiin desinfiointilamppuihin, teollisiin lämmityslaitteisiin ja optiseen viestintälaitteisiin.
4.4 Korkean lämpötilan teollinen valmistus
Kvarttilasia käsitellään kvarttiputkiksi, kvarttipleikiksi ja erikoismuotoisiksi rakennososiaksi, joita käytetään teollisten uunien eristykseen, korkean lämpötilan havaintoikkunoihin ja lämpönsietoisissa rakenteellisissa lisäosissa. Se parantaa tehokkaasti teollisten tuotantolinjojen korkean lämpötilan turvallisuutta ja toiminnallista vakautta.
4.5 Lääketieteellinen ja ympäristönsuojeluteollisuus
Korkealaatuinen lääketieteellisen luokan kvartsilasi on myrkytön ja steriili, ja sitä käytetään laajalti lääketieteellisissä UV-desinfiointilaitteissa, biologisissa reaktioastioissa ja vedenpuhdistuksen sterilointilaitteissa . Sen vakaa ja turvallinen suorituskyky täyttää tiukat lääketieteelliset ja ympäristönsuojelun hygieniastandardit.
Tekninen tieto kirkkaasta kvartsilasiputkesta
| Ominaisuudet |
Yksikkö |
Ominaisuusindeksi |
| SIO2-puhdas |
% |
99.95 |
| Tiheys |
k g/cm³ |
2.2×103 |
| Lujuus |
KHN 100 |
570 |
| Vetolujuus |
Pa(N/ ㎡) |
4.8×107 |
| Puristuslujuus |
Pa |
>1.1×109 |
| Lämpölaajenemiskerroin |
cm/cm℃ |
5.5×10-7 |
| Lämpöjohtokyky |
W/m℃ |
1.4 |
| Erityinen lämpö |
J/kg℃ |
660 |
| Peittymispiste |
℃ |
1630 |
| Jatkuva maksimikäyttölämpötila |
℃ |
1100 |
EN
