내열성 맞춤형 투명 석영 페트리접시

투명 석영 페트리 접시의 제조 공정 및 작업 흐름

이 방법은 가스 압력과 금형을 사용하여 사전에 제작된 석영 튜브를 도가니 형태로 2차 열성형하는 방식입니다.

단계 1: 준비 단계

1. 원료 준비
· 재료: 고순도, 결함 없는 투명 석영 튜브. 이 튜브는 일반적으로 전기 융합 또는 화염 융합 공정을 통해 생산되며, 그 품질이 최종 도가니의 성능을 결정합니다.
· 금형 준비: 고정밀 내열성 그래파이트 또는 내화 합금 금형을 사용합니다. 금형의 내부 공간은 도가니의 외형(예: 구형, 원통형, 특수 형상 등)을 결정합니다.


2. 석영 튜브 사전 처리
· 절단: 석영 튜브를 필요한 길이로 절단합니다.
· 청소: 튜브는 내부 및 외부 벽면의 모든 오염물질을 제거하기 위해 초순수 물, 산 세척, 초음파 세척 등의 고순도 세정 공정을 거칩니다.
· 한쪽 끝 밀봉: 튜브의 한쪽 끝을 수소-산소 토치로 가열하여 녹여서 닫히게 하며, 이 과정에서 매끄러운 반구형 돔이 형성되어 크루시블의 바닥이 됩니다.

2단계: 열성형 단계 - 핵심 공정

이는 특수 유리 성형 선반 또는 자동 성형 기계에서 수행되는 가장 중요한 단계입니다.

1. 가열 및 연화
· 전처리된 석영 튜브(먼저 밀봉된 끝 부분)를 선반에 장착하고 예열된 몰드 내부에 위치시킵니다.
· 목표 영역(향후 크루시블 본체가 될 부분)을 수소-산소 불꽃 또는 플라즈마 토치를 사용해 균일하게 가열하며, 균일한 가열을 위해 회전이 필수적입니다.
· 석영은 약 1650~1800°C의 연화점까지 가열되어 가공이 가능하지만 완전히 녹지는 않은 상태가 됩니다.

2. 가스 가압 및 성형
· 석영이 부드러운 상태에서 개방된 끝단을 통해 고순도 불활성 가스(예: 질소, 아르곤)를 튜브 내부로 주입하며, 압력을 정밀하게 조절한다.
· 내부 가스 압력으로 인해 연화된 석영 벽이 균일하게 외부로 팽창하여 몰드의 내면 형태에 완전히 맞게 된다.
· 몰드는 최종 외형 구조를 결정하며, 가스 압력은 치수 정확성과 매끄러운 표면 마감을 보장한다.

3. 어닐링 및 냉각
· 성형 후 석영 페트리접시는 몰드 안에 있거나 근처에서 즉시 어닐링된다. 급격한 가열과 냉각으로 인해 발생한 열 응력을 제거하기 위해 넓고 부드러운 화염을 사용한다.
· 성형된 석영 페트리접시는 몰드에서 꺼내기 전에 제어된 조건 하에 실온까지 서서히 냉각된다.

3단계: 후처리 및 마감

1. 절단 및 개구
· 성형된 석영 페트리접시의 개방된 끝단은 다이아몬드 휠 톱 또는 레이저 절단기를 사용하여 지정된 정확한 높이와 직각도로 절단한다.
· 날카로운 절단면은 파편이 생기거나 응력이 집중되는 것을 방지하기 위해 화염 연마하거나 기계적으로 부드럽고 둥근 마감 처리를 한다.

2. 고강도 세척 및 검사
· 세척: 석영 페트리접시는 공정 중 잔류 오염물질을 제거하기 위한 다단계 고순도 세척 과정(산세척, 초음파 세척, 초순수 물로 헹굼)을 거친다.
· 검사:
· 치수 검사: 지름, 높이 및 벽 두께 확인
· 외관 검사: 제어된 조명 하에서 내·외부 표면의 기포, 긁힘, 핀홀 또는 기타 불균일성을 점검한다.

4단계: 특수 고급 처리 - 내면 화염 연마

반도체 또는 프리미엄 태양광 응용 분야에 사용되는 고급 크루시블의 경우 추가적인 중요한 공정이 수행된다.
· 내면 화염 연마
· 목적: 투명한 석영 페트리접시의 내면에 완전히 조밀하고 매끄러우며 거울처럼 반사되는 투명층을 형성하는 것
· 방법: 수소-산소 불꽃 또는 플라즈마 토치를 내부에 삽입하여 전체 내면을 스캔하면서 석영 페트리접시를 회전시킵니다.
· 효과:
· 미세 기공 봉합: 투명 석영 페트리접시는 미세 균열과 작은 기공을 제거합니다.
· 거칠기 감소: 투명 석영 페트리접시는 원자 수준에서 매끄러운 표면을 형성하여 물질의 부착을 방지하고 세척을 용이하게 합니다.
· 탈유리화 저항성 향상: 고온에서의 결정화에 대한 투명 석영 페트리접시의 저항성을 크게 향상시켜 도가니의 수명을 연장합니다.

투명 석영 페트리접시의 작업 공정 개요도:
고순도 석영 튜브 → 절단 → 세척 → 일측 봉합 → 금형 장착 → 회전 가열 및 연화 → 가스 압력 성형 → 어닐링 → 금형 분리 → 절단/개구 → 엣지 연마 → (내면 화염 연마) → 고강도 세척 → 최종 검사 → 청결 포장

투명 석영 페트리접시의 장점:
· 높은 순도: 고순도 석영 튜브를 사용하여 오염을 최소화하는 투명한 석영 페트리 접시.
· 높은 정밀도: 투명한 석영 페트리 접시의 몰드 성형으로 뛰어난 치수 일관성 보장.
· 형상 유연성: 복잡하고 맞춤형 기하학 구조 제작이 가능함.
· 우수한 표면 품질: 투명한 석영 페트리 접시의 불꽃 연마로 내부 표면 마감 상태가 뛰어남.

주요 적용 분야:
· 반도체 산업: 고온 확산, 산화 공정 및 에피택시 공정에 사용.
· 실험실 및 연구개발(R&D): 물질 합성, 결정 성장 및 고온 화학 반응에 사용.
· 태양광 연구개발: 실험용 실리콘 성장 및 가공에 사용.
· 광전자공학: 인광체 소결, 레이저 결정 및 기타 특수 소재 처리에 사용.

  
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