Processo de Produção de Braçadeiras de Quartzo:
- Seleção da Matéria-Prima: Cristais naturais de quartzo de alta pureza ou areia de sílica sintética são escolhidos como material inicial. O teor de sílica normalmente excede 99,9% para garantir propriedades superiores.
- Fusão: O material bruto é aquecido a uma temperatura extremamente elevada (acima de 1700 °°C) em um forno sob vácuo ou atmosfera inerte (frequentemente um forno de resistência elétrica ou por indução) para derreter e formar um quartzo fundido viscoso e livre de bolhas.
- Conformação: O quartzo fundido é então moldado em braçadeiras utilizando um dos vários métodos:
- Moldagem: Vertendo em moldes de grafite ou cerâmica de precisão.
- Fundição Centrífuga: Girando o molde para formar formatos cilíndricos ocos que posteriormente serão usinados.
- Preensagem a Quente/Acabamento: Forjamento do bloco de quartzo aquecido sob pressão para densificação e conformação quase na forma final.
- Têmpera: As flanges formadas passam por um processo controlado e lento de resfriamento em um forno de têmpera. Isso alivia as tensões térmicas internas, evitando rachaduras e garantindo estabilidade estrutural.
- Usinagem de Precisão: Os blocos revenidos são usinados meticulosamente com ferramentas revestidas com diamante. Isso inclui retificação, corte, furação e lapidação para alcançar as dimensões finais, acabamento superficial (frequentemente de grau óptico), planicidade e superfícies de vedação precisas (por exemplo, Ra < 0,4 μ m).
- Limpeza e Inspeção de Qualidade: Limpeza rigorosa (por exemplo, ultrassom, limpeza com ácido) remove contaminantes. Cada flange é inspecionado quanto a dimensões, defeitos visuais (bolhas, inclusões) e propriedades ópticas. Métodos avançados como interferometria a laser verificam planicidade e paralelismo.
Vantagens das Flanges de Quartzo:
- Estabilidade Térmica Excepcional: Coeficiente extremamente baixo de expansão térmica (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) os torna altamente resistentes ao choque térmico. Eles suportam aquecimento e resfriamento rápidos de 1000 °°C até a temperatura ambiente sem rachar.
- Resistência a Altas Temperaturas: Pode operar continuamente em temperaturas até 1100 °°C e brevemente até 1300 °°C, mantendo a integridade estrutural onde os metais se tornariam moles ou sofreriam deformação plástica.
- Elevada Pureza Química e Inércia: Feitos de SiO de alta pureza, 2 - 2 , são não porosos e altamente resistentes à corrosão por ácidos, halogênios e produtos químicos agressivos (exceto ácido fluorídrico e ácido fosfórico quente). Isso evita contaminação em processos sensíveis.
- Excelentes Propriedades Ópticas: Alta transparência em um amplo espectro do ultravioleta até o infravermelho próximo. Isso permite o monitoramento visual do processo, transmissão de UV e uso em aplicações a laser.
- Isolamento Elétrico Excepcional: Alta rigidez dielétrica e baixa condutividade elétrica mesmo em temperaturas elevadas, tornando-os ideais para aplicações em semicondutores e em vácuo.
-
Alta resistência mecânica e rigidez: Embora frágil, fundido o quartzo tem uma elevada resistência à compressão e mantém a sua forma sob carga a altas temperaturas, ao contrário de muitos polímeros.
- Compatibilidade ultra-alta com o vácuo: Permeabilidade e taxas de desgaseamento de gases extremamente baixas. Quando bem cozidos, contribuem para alcançar e manter ambientes de vácuo ultra-alto (UHV).
- Longa vida útil e estabilidade dimensional: Resiste ao intemperismo, não se degrada ou envelhece em condições típicas e mantém dimensões precisas ao longo do tempo devido à sua estabilidade.
-
Primário Aplicações: Fabricação de semicondutores (gravação, difusão, câmaras CVD/LPCVD), fibra óptica, óptica de precisão, sistemas a laser, equipamentos de laboratório e analíticos, óculos de visão de alta temperatura e iluminação especializada (lâmpadas de descarga
Principais campos de aplicação e usos das flanges de quartzo
As flanges de quartzo são componentes críticos em indústrias exigentes devido à sua combinação única de propriedades. Suas principais aplicações e usos específicos são os seguintes:
- Semicondutores e Fabricação de Microeletrônicos
- Uso: Como janelas de inspeção, revestimentos de câmara, entradas de gás e portas de diagnóstico em equipamentos de processamento de wafer.
- Equipamentos Principais: Gravadores a plasma, reatores de Deposição Química na Fase Vapor (CVD) e CVD a Baixa Pressão (LPCVD), fornos de difusão e implantadores de íons.
- Motivo: Sua pureza evita a contaminação dos wafer de silício, e sua transparência permite o monitoramento in-situ do processo.
- Indústrias Óptica e Fotônica
- Uso: Como janelas terminais, carcaças de tubos a laser e componentes de montagem.
- Aplicações Principais: Sistemas a laser de alta potência, sistemas ópticos UV e IR, cubetas de espectrofotômetro e espelhos de telescópios astronômicos (para substratos com baixa expansão térmica).
- Motivo: Transmissão excepcional de UV a IR e mínima distorção térmica sob luz de alta intensidade.
- Processamento Químico de Alta Pureza/Baixa Pressão
- Uso: Como revestimentos de reatores, visores para fluidos corrosivos e componentes de conexão em instalações piloto.
- Processos principais: Manipulação de ácidos ultrapuros, gases halogenados e produtos químicos especiais de alta temperatura.
- Motivo: A inércia química superior garante a pureza do produto e resiste ao ataque de todos os ácidos, exceto o fluorídrico e o fosfórico quente.
- Uso: Como invólucro (lâmpada externa) para lâmpadas de descarga de alta intensidade.
- Produtos principais: Lâmpadas de vapor de mercúrio, lâmpadas de arco de xenônio e lâmpadas de esterilização UV.
- Motivo: Suporta temperaturas de operação extremamente altas (>1000 °C) e transmite luz UV com eficiência.
- Pesquisa Científica e Instrumentação Analítica
- Uso: Como janelas para câmaras de vácuo, suportes de amostras em fornos e componentes em espectrômetros de massa.
- Ambientes Principais: Sistemas de ultra-alto vácuo (UHV), microscópios eletrônicos e câmaras de simulação espacial.
- Motivo: Desgaseificação extremamente baixa e alta estabilidade dimensional sob vácuo e ciclos térmicos.
- Processos Industriais Especializados
- Uso: Como janelas de inspeção protetoras em fornos de alta temperatura (por exemplo, fornos de crescimento de cristal como os puxadores Czochralski) e componentes de fluxo na fabricação de pré-formas de fibra óptica.
-
Motivo: Mantém a clareza e integridade durante operação contínua em alta temperatura, permitindo o controle visual do processo.
Especificações Técnicas
Conteúdo das propriedades |
Índice de propriedades |
Densidade |
2,2×103kg/cm³ |
Resistência |
580KHN100 |
Resistência à Tração |
4.9×107Pa(N/ ㎡) |
Força de compressão |
>1,1×109Pa |
Coeficiente de Expansão Térmica |
5,5×10-7cm/cm℃ |
Condutividade Térmica |
1,4W/m℃ |
Calor Específico |
670J/kg℃ |
Ponto de Amolecimento |
1680℃ |
Ponto de Relevo Térmico |
1215℃ |
EN
