Procédé de fabrication des brides en quartz :
- Sélection des matières premières : des cristaux de quartz naturels de haute pureté ou du sable de silice synthétique sont choisis comme matière première. La teneur en silice dépasse généralement 99,9 % afin d'assurer des propriétés supérieures.
- Fusion : la matière première est chauffée à une température extrêmement élevée (supérieure à 1700 °°C) dans un four sous vide ou sous atmosphère inerte (souvent un four à résistance électrique ou à induction) afin de la transformer en une masse de quartz fondu visqueuse et sans bulles.
- Mise en forme : le quartz fondu est ensuite façonné en brides selon l'une des méthodes suivantes :
- Moulage : coulée dans des moules en graphite ou en céramique de précision.
- Moulage centrifuge : rotation du moule pour former des pièces cylindriques creuses, qui seront par la suite usinées.
- Pressage à chaud/Finition : Forgeage de la pièce brute en quartz chauffée sous pression pour assurer la densification et l'obtention d'une forme quasi-définitive.
- Recuit : Les brides formées subissent un processus de refroidissement contrôlé et lent dans un four de recuit. Cela élimine les contraintes thermiques internes, empêche la formation de fissures et garantit une stabilité structurelle.
- Usinage de précision : Les pièces brutes recuites sont usinées méticuleusement à l'aide d'outils diamantés. Cela inclut le meulage, la découpe, le perçage et le polissage afin d'obtenir les dimensions finales, la finition de surface (souvent de qualité optique), la planéité et des surfaces d'étanchéité précises (par exemple Ra < 0,4 μ m).
- Nettoyage et inspection qualité : Un nettoyage rigoureux (par exemple, nettoyage ultrasonique ou à l'acide) élimine les contaminants. Chaque bride est inspectée quant à ses dimensions, ses défauts visuels (bulles, inclusions) et ses propriétés optiques. Des méthodes avancées comme l'interférométrie laser permettent de vérifier la planéité et le parallélisme.
Avantages des brides en quartz :
- Stabilité thermique exceptionnelle : Coefficient de dilatation thermique extrêmement faible (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) les rend très résistantes au choc thermique. Elles peuvent supporter des variations rapides de température allant de 1000 °°C à température ambiante sans se fissurer.
- Résistance aux hautes températures : Peuvent fonctionner en continu à des températures allant jusqu'à 1100 °°C et brièvement jusqu'à 1300 °°C, tout en conservant leur intégrité structurelle là où les métaux s'assoupliraient ou subiraient un fluage.
- Pureté chimique et inertie élevées : Fabriquées à partir de SiO ₂ de haute pureté, elles sont non poreuses et très résistantes à la corrosion par la plupart des acides, des halogènes et des produits chimiques agressifs (sauf l'acide fluorhydrique et l'acide phosphorique chaud). Cela évite toute contamination lors de procédés sensibles.
- Excellentes propriétés optiques : Grande transparence sur un large spectre, du proche ultraviolet au proche infrarouge. Cela permet une surveillance visuelle des procédés, la transmission UV et une utilisation dans les applications laser.
- Isolation électrique exceptionnelle : Haute rigidité diélectrique et faible conductivité électrique même à température élevée, ce qui les rend idéales pour les applications dans les semi-conducteurs et sous vide.
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Haute résistance mécanique et rigidité : Bien qu'ayant une certaine fragilité, le quartz fondu possède une grande résistance à la compression et conserve sa forme sous charge à haute température, contrairement à de nombreux polymères. compatibilité avec le vide extrême : Perméabilité aux gaz extrêmement faible et taux de dégazage très bas. Une fois correctement préchauffés, ils contribuent à atteindre et maintenir des environnements sous vide ultrahaut (UHV).
- Grande durée de vie et stabilité dimensionnelle : Résiste aux intempéries, ne se dégrade ni ne vieillit dans des conditions normales et conserve des dimensions précises au fil du temps grâce à sa stabilité.
- Applications : Fabrication de semiconducteurs (gravure, diffusion, chambres CVD/LPCVD), fibres optiques, optique de précision, systèmes laser, équipements de laboratoire et analytiques, hublots résistants aux hautes températures, et éclairage spécialisé (lampes à décharge haute intensité).
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Principal Principaux domaines d'application et utilisations des brides en quartz
Principaux domaines d'application et utilisations des brides en quartz
Les brides en quartz sont des composants essentiels dans les industries exigeantes en raison de leur combinaison unique de propriétés. Leurs principales applications et utilisations spécifiques sont les suivantes :
- Fabrication de semiconducteurs et de microélectronique
- Utilisation : Comme hublots, revêtements de chambre, entrées de gaz et ports de diagnostic dans les équipements de traitement des plaquettes.
- Équipements clés : Graveurs à plasma, réacteurs de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et CVD sous basse pression (LPCVD), fours de diffusion et implantereurs ioniques.
- Raison : Leur pureté empêche la contamination des plaquettes de silicium, et leur transparence permet une surveillance in-situ du processus.
- Industries optique et photonique
- Utilisation : Comme fenêtres terminales, boîtiers de tubes laser et composants de montage.
- Applications clés : Systèmes laser haute puissance, systèmes optiques UV et IR, cellules de spectrophotomètre et miroirs de télescopes astronomiques (pour les substrats à faible dilatation thermique).
- Raison : Transmission exceptionnelle du UV à l'IR et distorsion thermique minimale sous lumière à haute intensité.
- Procédés chimiques à haute pureté/basse pression
- Utilisation : Comme revêtements de réacteurs, hublots pour fluides corrosifs et composants de raccordement dans les installations pilotes.
- Procédés clés : Manipulation d'acides ultrapurs, de gaz halogènes et de produits chimiques spécialisés à haute température.
- Raison : L'inertie chimique supérieure garantit la pureté du produit et résiste à l'attaque de tous les acides, sauf l'acide fluorhydrique et l'acide phosphorique chaud.
- Utilisation : Comme enveloppe (ampoule extérieure) pour les lampes à décharge haute intensité.
- Produits clés : Lampes à vapeur de mercure, lampes à arc au xénon et lampes de stérilisation UV.
- Raison : Résiste à des températures de fonctionnement extrêmement élevées (>1000 °C) et transmet efficacement la lumière UV.
- Recherche scientifique et instrumentation analytique
- Utilisation : Comme fenêtres pour chambres à vide, porte-échantillons pour fours et composants dans les spectromètres de masse.
- Environnements clés : Systèmes sous ultra-haut vide (UHV), microscopes électroniques et chambres de simulation spatiale.
- Raison : Dégazage extrêmement faible et stabilité dimensionnelle élevée sous vide et lors de cycles thermiques.
- Procédés industriels spécialisés
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