Boîte de Pétri en quartz transparent sur mesure résistante à la chaleur

Procédé de fabrication et flux opératoire de la boîte de Pétri en quartz transparent

Cette méthode consiste à effectuer un thermoformage secondaire d'un tube en quartz préfabriqué en forme de creuset à l'aide de pression gazeuse et d'un moule.

Étape 1 : Phase de préparation

1. Préparation du matériau brut
· Matériau : tube en quartz transparent de haute pureté, sans défaut. Ce tube est généralement produit par un procédé de fusion électrique ou au chalumeau, et sa qualité détermine les performances finales du creuset.
· Préparation du moule : utilisation d'un moule en graphite ou en alliage réfractaire de haute précision et résistant à la chaleur. La cavité du moule définit la forme externe du creuset (par exemple, sphérique, cylindrique, formes sur mesure).


2. Prétraitement du tube en quartz
· Découpe : le tube en quartz est coupé à la longueur requise.
· Nettoyage : Le tube subit un nettoyage de haute pureté (par exemple, avec de l'eau ultra-pure, gravure acide, nettoyage ultrasonique) afin d'éliminer tous les contaminants présents sur les parois intérieures et extérieures.
· Scellement d'une extrémité : Une extrémité du tube est chauffée à l'aide d'une torche hydrogène-oxygène jusqu'à ce qu'elle fonde et se referme hermétiquement, formant un dôme lisse et hémisphérique qui deviendra le fond du creuset.

Étape 2 : Phase de thermoformage - Le processus principal

Il s'agit de l'étape la plus critique, réalisée sur un tour de verrerie spécialisé ou une machine de formage automatisée.

1. Chauffage et ramollissement
· Le tube en quartz prétraité (extrémité scellée en premier) est monté sur le tour et positionné à l'intérieur du moule préchauffé.
· La zone cible (future paroi du creuset) est mise en rotation et chauffée uniformément à l'aide d'une flamme oxy-hydrogène ou d'une torche à plasma. La rotation est essentielle pour assurer un chauffage homogène.
· Le quartz est chauffé jusqu'à son point de ramollissement (environ 1650-1800 °C), où il devient malléable sans être complètement fondu.

2. Pressurisation par gaz et formage
· Lorsque le quartz est ramolli, un gaz inerte de haute pureté (par exemple, de l'azote, de l'argon) est introduit dans le tube par l'extrémité ouverte, avec une pression précisément contrôlée.
· La pression du gaz interne force la paroi de quartz ramollie à s'étendre uniformément vers l'extérieur jusqu'à ce qu'elle épouse parfaitement la forme de la surface intérieure du moule.
· Le moule définit la géométrie externe finale, tandis que la pression du gaz garantit une précision dimensionnelle et une finition de surface lisse.

3. Recuit et refroidissement
· Après le façonnage, la boîte de Petri en quartz est immédiatement recuite, encore dans le moule ou à proximité. Une flamme large et douce est utilisée pour éliminer les contraintes thermiques induites par le chauffage et le refroidissement rapides.
· La boîte de Petri en quartz formée est ensuite refroidie dans des conditions contrôlées jusqu'à température ambiante avant d'être retirée du moule.

Étape 3 : Post-traitement et finition

1. Découpe et ouverture
· L'extrémité ouverte de la boîte de Petri en quartz formée est découpée à la hauteur et à l'équerrage exacts spécifiés, à l'aide d'une scie à disque diamanté ou d'un coupeur laser.
· Le bord tranchant est ensuite poli au feu ou meulé mécaniquement pour obtenir une finition lisse et arrondie afin d'éviter les écaillages et la concentration des contraintes.

2. Nettoyage intensif et inspection
· Nettoyage : La boîte de Pétri en quartz subit un processus de nettoyage à haute pureté en plusieurs étapes (nettoyage à l'acide, nettoyage ultrasonore, rinçage à l'eau ultra-pure) afin d'éliminer tous les contaminants résiduels du traitement.
· Inspection :
· Vérification dimensionnelle : Contrôle du diamètre, de la hauteur et de l'épaisseur des parois.
· Inspection visuelle : Recherche de bulles, rayures, piqûres ou toute autre irrégularité sur les surfaces intérieure et extérieure sous un éclairage contrôlé.

Étape 4 : Traitement spécial haut de gamme - Polissage au feu de la surface intérieure

Pour les creusets haut de gamme utilisés dans les applications semiconductrices ou photovoltaïques premium, une étape supplémentaire essentielle est effectuée :
· Polissage au feu de la surface intérieure
· Objectif : Créer une couche parfaitement dense, lisse et transparente semblable à un miroir sur la surface intérieure de la boîte de Pétri en quartz clair.
· Méthode : La boîte de Petri en quartz est tournée tandis qu'une flamme hydrogène-oxygène ou une torche à plasma est insérée et balayée sur toute la surface intérieure.
· Effets :
· Scelle les micro-pores : La boîte de Petri en quartz clair élimine les micro-fissures et les petits pores.
· Réduit la rugosité : La boîte de Petri en quartz clair crée une surface atomiquement lisse, empêchant l'adhérence des matériaux et facilitant le nettoyage.
· Améliore la résistance à la dévitrification : Améliore considérablement la résistance à la cristallisation de la boîte de Petri en quartz clair à haute température, prolongeant ainsi la durée de vie du creuset.

Schéma récapitulatif du processus pour la boîte de Petri en quartz clair :
Tube en quartz de haute pureté → Découpe → Nettoyage → Scellement d'une extrémité → Montage dans un moule → Chauffage rotatif et ramollissement → Mise en forme par pression gazeuse → Recuit → Démoulage → Découpe/Ouverture → Polissage des bords → (Polissage au feu de la surface intérieure) → Nettoyage intensif → Inspection finale → Conditionnement propre

Avantages de la boîte de Petri en quartz clair :
· Haute pureté : La boîte de Pétri en quartz clair utilise des tubes en quartz de haute pureté, minimisant ainsi toute contamination.
· Haute précision : Le moulage de la boîte de Pétri en quartz clair garantit une excellente cohérence dimensionnelle.
· Souplesse de forme : Capacité à produire des géométries complexes et sur mesure.
· Qualité de surface supérieure : Le polissage au feu de la boîte de Pétri en quartz clair confère un fini intérieur exceptionnel.

Applications principales :
· Industrie des semi-conducteurs : Pour les procédés de diffusion, d'oxydation à haute température et l'épitaxie.
· Laboratoire et R&D : Pour la synthèse de matériaux, la croissance cristalline et les réactions chimiques à haute température.
· Recherche photovoltaïque : Pour la croissance expérimentale et le traitement du silicium.
· Optoélectronique : Pour le frittage de phosphores, de cristaux laser et d'autres matériaux spéciaux.

  
Paramètres techniques