१. क्वार्ट्ज काचेचे सामान्य वर्णन
1.1 व्याख्या आणि निर्मिती
क्वार्ट्ज काच, जी फ्यूज्ड सिलिका काच म्हणूनही ओळखली जाते, ही उत्कृष्ट संपूर्ण भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म असलेली एक विशिष्ट उच्च-शुद्धता अकार्बनिक काच पदार्थ आहे. ती खालीलप्रमाणे तयार केली जाते: उच्च शुद्धतेचे क्वार्ट्ज क्रिस्टल किंवा सिंथेटिक सिलिका कच्चा माल आधार म्हणून वापरून, अत्यंत उच्च तापमानावरील वितळवणे, स्पष्टीकरण, आकारणे आणि अत्यंत अचूक अॅनीलिंग प्रक्रिया याद्वारे.
सामान्य काचेपासून वेगळी, क्वार्ट्ज काच खालील तंत्रज्ञानाचा वापर करते: २०००–२३००°सेल्सिअस अत्यंत उच्च तापमानावरील वितळवणे ज्यामुळे सिलिका कच्चा माल पूर्णपणे वितळतो आणि आतील क्रिस्टल संरचना नष्ट होते, ज्यामुळे एक समान अक्रिस्टलीय काच स्थिती तयार होते. कडक थंड करणे आणि ताण मुक्त करण्याच्या उपचारांनंतर, हा पदार्थ स्थिर संरचनात्मक गुणधर्म प्राप्त करतो. उच्च-गुणवत्तेच्या क्वार्ट्ज काचेच्या कच्च्या पदार्थांचे आणि संपूर्ण उत्पादनांचे उत्पादन आणि संसाधन मुख्यत्वे चीन, अमेरिका, जर्मनी आणि जपान या औद्योगिक प्रदेशांमध्ये केले जाते, जे जगभरातील उच्च-श्रेणीच्या औद्योगिक आणि अत्यंत अचूक उत्पादन क्षेत्रांना सेवा पुरवतात.
१.२ वर्गीकरण आणि ग्रेड मानके
उत्पादन प्रक्रिया आणि कच्च्या पदार्थांच्या प्रकारांवर आधारित, क्वार्ट्ज काच मुख्यत्वे दोन प्रकारांमध्ये विभागली जाते: नैसर्गिक वितळलेली क्वार्ट्ज काच आणि संश्लेषित वितळलेली क्वार्ट्ज काच .
नैसर्गिक वितळलेली क्वार्ट्ज काच उच्च-शुद्धतेच्या नैसर्गिक क्वार्ट्ज वाळूपासून साठवली जाते, ज्यामुळे सामान्य औद्योगिक अर्जांसाठी स्थिर कामगिरी आणि किमान खर्चाचे फायदे मिळतात. संश्लेषित वितळलेली क्वार्ट्ज काच उच्च-शुद्धतेच्या सिलिकॉन यौगिकांच्या वायू-तटस्थ हायड्रोलिसिसद्वारे तयार केली जाते, ज्यामध्ये अत्यंत कमी अशुद्धी असते आणि उत्कृष्ट प्रकाशिक कामगिरी असते.
उच्च-अंत प्रकाशिक-ग्रेड, सेमीकंडक्टर-ग्रेड आणि वैद्यकीय-ग्रेड क्वार्ट्ज काच बहु-स्तरीय शुद्धीकरण आणि उच्च-अचूक एनिलिंग उपचारांद्वारे तयार केली जाते, जी SEMI सेमीकंडक्टर मानके, FDA आणि EU औद्योगिक सुरक्षा विशिष्टता . अत्यंत उच्च शुद्धता, अत्यंत तापमान प्रतिरोध आणि उत्कृष्ट प्रकाशिक स्थिरता यांची वैशिष्ट्ये असलेली क्वार्ट्ज काच ही वेगाने वाढत्या उच्च-श्रेणीच्या अर्जांसाठी अपरिहार्य अग्रणी नवीन साहित्य आहे.
२. क्वार्ट्ज काचेची मुख्य वैशिष्ट्ये
२.१ शारीरिक रचनेची वैशिष्ट्ये
क्वार्ट्ज काचेची भौतिक श्रेष्ठता तिच्या एकसमान अक्रिस्टलीय सिलिका नेटवर्क संरचनेपासून उद्भवते , सह अत्यंत कमी उष्णता प्रसार गुणोत्तर हे तिचे मुख्य भौतिक वैशिष्ट्य आहे.
त्यामध्ये उत्कृष्ट संरचनात्मक संकुचन आणि मापाची स्थिरता , ज्याचे उष्णता प्रसार गुणोत्तर 5.0×10⁻⁷/℃ इतके कमी आहे, जे सामान्य बोरोसिलिकेट काचेच्या तुलनेत केवळ 1/20 आहे. ती तीव्र थंडगार आणि उष्णतेच्या विकल्पांना फटणे किंवा विकृत होणे न झाल्यासह सहन करू शकते. ही साहित्याची वैशिष्ट्ये आहेत उच्च कठोरता, उच्च सपाटपणा आणि उत्कृष्ट प्रकाश पारगम्यता , जी मायक्रॉन-स्तरावर आणि त्याहूनही नॅनो-स्तरावरील अत्यंत अचूक घटकांच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी अत्यंत अचूक प्रक्रिया समर्थित करते.
याची एकमेव भौतिक मर्यादा म्हणजे उच्च कठोरतेमुळे कटिंग आणि प्रक्रिया करणे कठीण जाते आणि कमी टफनेस, जे अत्यंत अचूक ग्राइंडिंग आणि विशिष्ट टेम्परिंग उपचारांद्वारे प्रभावीपणे ऑप्टिमाइज करता येते.
२.२ रासायनिक गुणधर्म
उच्च-गुणवत्तेच्या क्वार्ट्ज काचेचा मुख्य रासायनिक घटक आहे अव्यवस्थित SiO₂ (९९.९५%–९९.९९९९%) , ज्यामध्ये Al₂O₃, Fe₂O₃ आणि धातू आयन यांसारख्या अत्यंत सामान्य अशुद्धी उच्च-गुणवत्तेच्या ग्रेडसाठी ppb पातळीवर कडकपणे नियंत्रित केल्या जातात.
यामध्ये अत्यंत मजबूत रासायनिक निष्क्रियता आहे , जे सामान्य आणि उच्च तापमानाच्या परिस्थितीत बहुतेक सर्व अम्ले, क्षार आणि कार्बनिक द्रावकांपासून संरक्षण प्रदान करते; फक्त हायड्रोफ्लुओरिक अम्ल आणि गरम सांद्र फॉस्फॉरिक अम्ल यांच्या संपर्कात येणार्या भागांवर क्षरण होऊ शकते. त्याचबरोबर, क्वार्ट्ज काच विषमुक्त, हानिकारक नाही आणि अविलेय नाही , ज्यामुळे सेमिकंडक्टर, वैद्यकीय, रासायनिक आणि अन्न प्रक्रिया क्षेत्रांमध्ये सुरक्षित आणि प्रदूषणमुक्त वापर सुनिश्चित होतो.
२.३ उष्णता कार्यक्षमता
क्वार्ट्ज काचेमध्ये अत्यंत उच्च तापमानाचा प्रतिकार करण्याची अद्वितीय क्षमता आहे, ज्याचा वितळण बिंदू १७३०℃ आहे आणि एक दीर्घकाळ चालू राहण्यासाठी वापरासाठी अनुमत तापमान १२००℃ आहे . त्यामध्ये उत्कृष्ट उच्च-तापमानाची तापीय स्थिरता आणि अत्यंत कमी तापीय वाहकता आहे, ज्यामुळे दीर्घकाळ चालू राहणाऱ्या उच्च तापमानाच्या कार्यपरिस्थितीत भौतिक आणि प्रकाशिक गुणधर्म स्थिर राहतात, ज्यामुळे विकृती, बुडबुडी किंवा क्रिस्टलीकरण होत नाही.
त्याची उत्कृष्ट तापीय धक्का प्रतिरोधकता त्याला विश्वसनीय बनवते उच्च तापमानावरील उष्णता विलंबन, उष्णतेचे स्थिरीकरण आणि दाहक प्रतिरोधी साहित्य हे उद्योगातील अत्यंत उच्च तापमानाच्या परिस्थितीत व्यापकपणे वापरले जाते.
3. क्वार्ट्झ काचेचे फायदे
3.1 अत्यंत विस्तृत स्पेक्ट्रम प्रकाश पारगाम्यता कार्यक्षमता
संपूर्ण स्पेक्ट्रमात उच्च प्रकाश पारगाम्यता ही क्वार्ट्झ काचेची मुख्य स्पर्धात्मक आव्हाने आहे. सामान्य प्रकाशिक काचेपासून वेगळे, ती स्थिर उच्च पारगाम्यता प्राप्त करते जी गहन पराबैंगनी, दृश्यमान प्रकाश आणि मध्य-इन्फ्रारेड बँड्सच्या श्रेणीत व्यापते .
ती विशिष्ट पराबैंगनी आणि इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोतांना स्पेक्ट्रम विकृतीशिवाय कार्यक्षमपणे पारगामी करू शकते, ज्यामुळे प्रकाशिक प्रणालींची उच्च परिशुद्धता आणि उच्च स्थिरता सुनिश्चित होते. तिची संपूर्ण प्रकाशिक कार्यक्षमता सामान्य काच आणि बहुपॉलिमर प्रकाशिक साहित्यापेक्षा बरीच श्रेष्ठ आहे, जी परिशुद्ध प्रकाशिक आणि प्रकाश-विद्युत उद्योगांच्या कठोर आवश्यकता पूर्ण करते.
3.2 अत्यंत स्थिर रासायनिक आणि उच्च शुद्धता कार्यक्षमता
लाभ मिळवून अत्यंत उच्च रासायनिक निष्क्रियता आणि अत्यंत कमी अशुद्धी अंश क्वार्ट्ज काच उच्च तापमान आणि संसर्गजन्य वातावरणात रासायनिक प्रतिक्रिया किंवा धातू आयनांचे अवक्षेपण निर्माण करत नाही. त्याला अँटी-कॉरोझन कोटिंग किंवा सहाय्यक संरक्षण उपायांची आवश्यकता नाही, आणि ते अत्यंत अचूक उपकरणे, रासायनिक द्रावणे आणि सेमीकंडक्टर वेफर्सवर दुय्यम प्रदूषण निर्माण करत नाही, ज्यामुळे ते अत्यंत उच्च शुद्धता असलेल्या औद्योगिक उत्पादन मानकांची पूर्तता करते.
३.३ उच्च तापमान प्रतिकारशक्ती आणि तापीय धक्का प्रतिकारशक्ती
क्वार्ट्ज काचची वैशिष्ट्ये अत्यंत उच्च तापमान प्रतिकारशक्ती आणि तापमानातील झटकन होणाऱ्या बदलांची प्रतिकारशक्ती ती दीर्घकाळ उच्च तापमानात कार्य करत असताना किंवा एकाच वेळी थंड आणि गरम परिस्थितीत असताना विकृत किंवा दुखापतग्रस्त होत नाही. ती औद्योगिक उपकरणांच्या आणि प्रकाशिक उपकरणांच्या उच्च तापमान स्थिरता आणि वापराच्या कालावधीत सुधारणा करते, ज्यामुळे अत्यंत कठीण कामगिरीच्या परिस्थितीत उच्च विश्वसनीयता असलेल्या साहित्याच्या कामगिरीची खात्री देते.
३.४ टिकाऊ आणि उच्च किमतीचे-कार्यक्षमता गुणोत्तर
एक उच्च कार्यक्षमता अकार्बनिक कार्यात्मक साहित्य म्हणून, क्वार्ट्ज काचचे अत्यंत दीर्घ कार्यकाळ, शून्य वयानुसार घट आणि शून्य गुणवत्ता घट याची नियमितपणे बदलणे किंवा देखभाल करण्याची आवश्यकता नसते. त्याची प्रक्रिया तंत्रज्ञान जरी जटिल असले तरी, त्याचा दीर्घकालीन संपूर्ण वापर खर्च विशिष्ट मिश्रधातू आणि उच्च-श्रेणीच्या बहुपॉलिमर साहित्यापेक्षा खूप कमी आहे.
यामध्ये पर्यावरण-सुरक्षितता, विकिरणरहितपणा आणि पुनर्वापर करता येण्याची क्षमता असते, जी उच्च-श्रेणीच्या औद्योगिक अतिशय अचूक उत्पादनासाठी आणि टिकाऊ हिरव्या विकासासाठीच्या आवश्यकता पूर्ण करते.
४. क्वार्ट्ज काचेचे उद्योग-विशिष्ट अनुप्रयोग
४.१ सेमीकंडक्टर आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग
सेमीकंडक्टर्ससाठी एक मुख्य उच्च-शुद्धतेचे सहाय्यक साहित्य म्हणून, क्वार्ट्ज काचेचा व्यापकपणे वापर केला जातो वेफर डिफ्यूजन फर्नेस, एट्चिंग चेंबर आणि लिथोग्राफी ऑप्टिकल घटकांमध्ये . त्याची अतिशय उच्च शुद्धता आणि स्थिर ऑप्टिकल कामगिरी वेफरवरील दूषण आणि ऑप्टिकल विचलन टाळते, ज्यामुळे अत्यंत अचूक चिप निर्मितीला समर्थन मिळते.
४.२ रसायनशास्त्र आणि प्रयोगशाळा उद्योग
त्याच्या उत्कृष्ट संक्षार प्रतिरोधकता आणि उच्च तापमान प्रतिरोधकतेमुळे, ते तयार केले जाते क्वार्ट्ज क्रूसिबल्स, प्रतिक्रिया वाहक, संघनक ट्यूब्स आणि प्रयोगशाळेतील साधने उच्च तापमानावरील रासायनिक प्रतिक्रिया, द्रावण शुद्धिकरण आणि अत्यंत अचूक प्रयोगशाळा परीक्षण परिस्थितींसाठी योग्य.
४.३ प्रकाशिक आणि प्रकाशन उद्योग
उत्कृष्ट पारदर्शकता असलेल्या पराबैंगनी आणि इन्फ्रारेड किरणांसाठी, क्वार्ट्ज काच वापरली जाते पराबैंगनी दिव्यांच्या ट्यूब्स, इन्फ्रारेड तापन लेन्सेस, अत्यंत अचूक प्रकाशिक लेन्सेस आणि लेझर उपकरणांच्या विंडोजसाठी ही वैद्यकीय निर्जंतुकीकरण दिव्यांसाठी, औद्योगिक तापन उपकरणांसाठी आणि प्रकाशिक संवाद उपकरणांसाठी आवश्यक मूलभूत साहित्य आहे.
४.४ उच्च तापमानावरील औद्योगिक उत्पादन
क्वार्ट्ज ट्यूब्स, क्वार्ट्ज प्लेट्स आणि विशिष्ट आकाराचे रचनात्मक भागांमध्ये प्रक्रिया करून, त्याचा औद्योगिक भट्टीच्या उष्णता-रोधक व्यवस्थेत, उच्च तापमानावरील निरीक्षण विंडोजमध्ये आणि उष्णता-प्रतिरोधक रचनात्मक सहाय्यकांमध्ये वापर केला जातो. हे औद्योगिक उत्पादन लाइन्सच्या उच्च तापमानावरील सुरक्षा आणि कार्यक्षमता सुधारते.
४.५ वैद्यकीय आणि पर्यावरण संरक्षण उद्योग
उच्च-शुद्धतेचे वैद्यकीय दर्जाचे क्वार्ट्ज काच निष्क्रिय आणि स्टेराइल असते, जे वैद्यकीय यूव्ही डिसइन्फेक्शन उपकरणे, जैविक प्रतिक्रिया पात्रे आणि पाण्याचे शुद्धीकरण आणि जंतुनाशन उपकरणांमध्ये व्यापकपणे वापरले जाते . त्याचे स्थिर आणि सुरक्षित कामगिरीचे मानक कडक वैद्यकीय आणि पर्यावरण संरक्षण स्वच्छता मानकांची पूर्तता करते.
स्पष्ट क्वार्ट्झ काचेच्या ट्यूबचे तांत्रिक माहिती
| गुणधर्म सामग्री |
युनिट |
गुणधर्म निर्देशांक |
| SIO2 शुद्धता |
% |
99.95 |
| घनता |
पर्याय g/cm³ |
2.2×103 |
| ताकद |
KHN 100 |
570 |
| ताणण्याची ताकद |
पा(N/ ㎡) |
4.8×107 |
| संपीडन शक्ती |
Pa |
>1.1×109 |
| उष्णता विस्ताराचा गुणांक |
सेमी/सेमी℃ |
5.5×10-7 |
| उष्मा वाहकता |
वॉट/मीटर℃ |
1.4 |
| विशिष्ट उष्णता |
ज्यूल/किलोग्रॅम℃ |
660 |
| सॉफ्टनिंग पॉइंट |
℃ |
1630 |
| सतत कमाल ऑपरेटिंग तापमान |
℃ |
1100 |
EN
