Productieproces van kwartsflenzen:
- Selectie van grondstoffen: Er worden hoogzuivere natuurlijke kwartskristallen of synthetisch siliciumzand geselecteerd als uitgangsmateriaal. Het gehalte aan silica bedraagt doorgaans meer dan 99,9% om superieure eigenschappen te garanderen.
- Smelten: Het grondmateriaal wordt tot een zeer hoge temperatuur (boven de 1700 °C) verhit in een vacuüm- of inerte atmosfeeroven (vaak een elektrische weerstands- of inductieoven) om het te smelten tot een viskeuze, belvrije gesmolten kwarts.
- Vormgeving: Het gesmolten kwarts wordt vervolgens in vorm gebracht tot flenzen met behulp van een van de volgende methoden:
- Gieten: Gieten in precisiegrafiet- of keramische mallen.
- Centrifugaal gieten: De mal wordt gesponnen om holle cilindervormen te creëren die later worden bewerkt.
- Hogedrukpersing/Afronding: Het verhitten van de kwartsbouillon onder druk om verdichting en vorming in bijna definitieve vorm te bewerkstelligen.
- Gloeien: De gevormde flenzen ondergaan een gecontroleerd, langzaam afkoelproces in een gloeioven. Dit vermindert interne thermische spanning, voorkomt barsten en waarborgt structurele stabiliteit.
- Precisiemachinale bewerking: De gegloeide bouillons worden zorgvuldig bewerkt met diamantcoatingtools. Dit omvat slijpen, zagen, boren en polijsten om de uiteindelijke afmetingen, oppervlakteafwerking (vaak optische kwaliteit), vlakheid en nauwkeurige afdichtingsvlakken te bereiken (bijv. Ra < 0,4 μ m).
- Reinigen en kwaliteitsinspectie: Grondige reiniging (bijv. ultrasoon, zuiverreiniging) verwijdert verontreinigingen. Elke flens wordt geïnspecteerd op afmetingen, zichtbare gebreken (bellen, insluitingen) en optische eigenschappen. Geavanceerde methoden zoals laserinterferometrie controleren vlakheid en parallelisme.
Voordelen van kwartsflenzen:
- Uitzonderlijke thermische stabiliteit: Zeer lage warmte-uitzettingscoëfficiënt (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) zorgen ervoor dat ze zeer bestand zijn tegen thermische schok. Ze kunnen snel opwarmen en afkoelen van 1000 °C tot kamertemperatuur zonder te barsten.
- Hoge temperatuurbestendigheid: Kan continu werken bij temperaturen tot 1100 °C en kortstondig tot 1300 °C, waarbij de structurele integriteit behouden blijft terwijl metalen zacht zouden worden of vervormen.
- Uitstekende chemische zuiverheid en inertie: Gemaakt van hoogzuiver SiO 2. , zijn ze niet-poreus en zeer bestand tegen corrosie door de meeste zuren, halogenen en agressieve chemicaliën (met uitzondering van waterfluorzuur en heet fosforzuur). Dit voorkomt verontreiniging bij gevoelige processen.
- Uitstekende optische eigenschappen: Hoge transparantie over een breed spectrum van UV tot nabij-infrarood. Dit maakt visuele procesbewaking, UV-transmissie en gebruik in laserapplicaties mogelijk.
- Uitstekende elektrische isolatie: Hoge diëlektrische sterkte en lage elektrische geleidbaarheid, zelfs bij verhoogde temperaturen, waardoor ze ideaal zijn voor halfgeleider- en vacuümtoepassingen.
-
Hoge mechanische sterkte en stijfheid: Hoewel bros, heeft gesmolten kwarts een hoge druksterkte en behoudt zijn vorm onder belasting bij hoge temperaturen, in tegenstelling tot veel polymeren.
- Compatibiliteit met ultra-hoog vacuüm: Zeer lage gasdoordringbaarheid en uitgassing. Wanneer correct uitgehard, dragen ze bij aan het bereiken en handhaven van ultra-hoog vacuüm (UHV) omgevingen.
- Lange levensduur en dimensionale stabiliteit: Bestand tegen weersinvloeden, degradeert niet en veroudert niet onder normale omstandigheden, en behoudt door zijn stabiliteit nauwkeurige afmetingen over tijd.
-
Primair Toepassingen: Halfgeleiderfabricage (etsen, diffusie, CVD/LPCVD-kamers), glasvezels, precisie-optica, lasersystemen, laboratorium- en analysetoestellen, hoogtemperatuur kijkglazen en gespecialiseerde verlichting (ontladingslampen met hoge lichtopbrengst).
Belangrijkste toepassingsgebieden en gebruik van kwartsflenzen
Kwartsflenzen zijn kritieke componenten in veeleisende industrieën vanwege hun unieke combinatie van eigenschappen. Hun belangrijkste toepassingen en specifieke gebruiksmogelijkheden zijn als volgt:
- Halfgeleider- en micro-elektronicafabrikage
- Gebruik: Als kijkvensters, kamervoderingslagen, gasinlaten en diagnosepoorten in wafelverwerkingsapparatuur.
- Belangrijke apparatuur: Plasma-etchers, chemische dampdepositie (CVD) en laagdruk-CVD (LPCVD) reactors, diffusieovens en ionenimpranteerders.
- Reden: Hun zuiverheid voorkomt verontreiniging van siliciumwafels, en hun transparantie maakt procesbewaking tijdens de behandeling mogelijk.
- Optische en fotonica-industrieën
- Gebruik: Als eindvensters, behuizingen voor lasertubes en montagecomponenten.
- Belangrijke toepassingen: Lasersystemen met hoog vermogen, UV- en IR-optische systemen, celletjes voor spectrometers en spiegels voor astronomische telescopen (voor substraten met lage thermische uitzetting).
- Reden: Uitzonderlijke transmissie van UV tot IR en minimale thermische vervorming onder intensief licht.
- Chemische verwerking bij hoge zuiverheid / lage druk
- Gebruik: Als reaktorvoeringen, kijkglazen voor corrosieve vloeistoffen en verbindingscomponenten in proefinstallaties.
- Belangrijke processen: Omgaan met ultrazuivere zuren, halogeen gassen en hoogtemperatuur speciale chemicaliën.
- Reden: Uitstekende chemische traagheid garandeert productzuiverheid en weerstand tegen aanvallen van alle zuren, behalve waterstoffluoride en heet fosforzuur.
- Gebruik: Als mantel (buitenste lamp) voor ontlaadlampen met hoge lichtopbrengst.
- Belangrijkste producten: Kwikdamp-lampen, xenonbooglampen en UV-sterilisatielampen.
- Reden: Verdraagt extreem hoge bedrijfstemperaturen (>1000 °C) en geleidt UV-licht efficiënt.
- Wetenschappelijk onderzoek & analytische instrumentatie
- Gebruik: Als vensters voor vacuümkamers, houders voor monsters in ovens en componenten in massaspectrometers.
- Belangrijke omgevingen: Ultra-hoogvacuüm (UHV) systemen, elektronenmicroscopen en ruimtesimulatiekamers.
- Reden: Zeer lage uitgassing en hoge dimensionale stabiliteit onder vacuüm en thermische cycli.
- Gespecialiseerde industriële processen
- Toepassing: Als beschermende kijkvensters in hoogtemperatuurovens (bijvoorbeeld kristalgroei-ovens zoals Czochralski-trekkers) en stroomcomponenten bij de productie van vezeloptische preformen.
-
Reden: Behoudt transparantie en integriteit tijdens continue bedrijf bij hoge temperaturen, waardoor visuele controle van het proces mogelijk blijft.
Technische specificaties
Eigenschappeninhoud |
Eigenschappenindex |
Dichtheid |
2,2×103kg/cm³ |
Sterkte |
580KHN100 |
Treksterkte |
4.9×107Pa(N/ ㎡) |
Compressiesterkte |
>1,1×109Pa |
Coëfficiënt van thermische uitzetting |
5,5×10-7cm/cm℃ |
Warmtegeleidbaarheid |
1,4W/m℃ |
Specifieke warmte |
670J/kg℃ |
Vermollingspunt |
1680℃ |
Temperatuurpunt |
1215℃ |
EN
