Processo de Produção e Fluxo de Trabalho de Tubos de Vidro de Quartzo
Os tubos de quartzo são feitos principalmente de quartzo fundido (dióxido de silício amorfo). O método industrial mais avançado e comum para produzir comprimentos contínuos de tubos de quartzo é o Processo de Fusão e Puxamento Contínuo.
Todo o fluxo de trabalho pode ser dividido em duas etapas principais:
Etapa 1: Fusão Contínua e Puxamento de Tubos (O Processo Principal)
Esta é a etapa crítica na qual os materiais brutos são transformados em um tubo de quartzo contínuo.
- Preparação de Matéria-Prima
- Materiais: Areia de quartzo natural de alta pureza ou grânulos de quartzo sintético (provenientes de um processo de fusão por chama). O grau de pureza é selecionado com base na aplicação final (por exemplo, óptica, semicondutor).
- Processamento: Os materiais brutos passam por uma limpeza rigorosa, lixiviação ácida e secagem para remover íons metálicos, poeira e umidade.
- Alimentação e Fusão Contínuas
- O material de quartzo purificado é alimentado continuamente em um forno vertical especializado de fusão contínua.
- A câmara do forno é tipicamente feita de metais refratários (por exemplo, molibdênio) ou grafite e é mantida sob uma atmosfera protetora (por exemplo, hélio, nitrogênio) para prevenir oxidação e contaminação.
- Altas temperaturas (aproximadamente 2000 °C) são geradas por meio de eletrodos de grafite ou tungstênio, fundindo a carga na parte superior do forno para formar um melt homogêneo de quartzo, sem bolhas.
- Formação e Puxamento de Tubo
- O quartzo fundido escoa para baixo até o fundo do forno e através de um matriz de formação ou mandril de precisão.
- Essa matriz determina o diâmetro externo final e a espessura da parede do tubo. É tipicamente um molde concêntrico de grafite de alta temperatura.
- Controlando com precisão a temperatura do melt, viscosidade, velocidade de puxamento e pressão interna do gás, o vidro de quartzo amolecido é "puxado" para cima ou para baixo em um tubo contínuo com dimensões estáveis.
- O tubo recém-formado de vidro de quartzo contém tensões térmicas internas significativas devido ao resfriamento desigual, tornando-o extremamente frágil.
- O tubo moldado passa imediatamente por um forno de recozimento em linha (um lehr). Este forno proporciona uma zona de arrefecimento lenta e rigorosamente controlada, permitindo que o tubo arrefeça gradualmente através de uma faixa de temperatura crítica (por exemplo, 1100 °C a 800 °C).
- Finalidade: Aliviar permanentemente as tensões internas, estabilizando assim as propriedades mecânicas do tubo de quartzo e evitando que ele trinque durante manipulação ou uso posteriores.
- Corte e Inspeção Preliminar
- O tubo contínuo é cortado em comprimentos padrão.
- Uma inspeção preliminar é realizada para detectar defeitos visíveis como bolhas, inclusões, arranhões, além de verificar as tolerâncias dimensionais (diâmetro externo e espessura da parede).
Etapa 2: Processamento Secundário (Personalização para Uso Final)
Os tubos semi-acabados passam por diversos processos de acabamento adaptados às especificações do cliente.
- Corte e Aparação das Extremidades
- Corte: Os tubos de vidro de quartzo são cortados em comprimentos personalizados utilizando cortadores dedicados (por exemplo, serras de disco de diamante ou cortadores a laser) para garantir extremidades limpas e quadradas, sem lascas.
- Chanfro/Biselação: As extremidades cortadas são lixadas até um acabamento liso e arredondado para evitar concentração de tensões e garantir a segurança do operador.
- Emprega-se um processo de limpeza minuciosa com água de alta pureza, soluções ácidas (por exemplo, mistura HF/HNO 3 - Não. mistura), e solventes para remover todas as contaminações introduzidas durante o corte e manuseio.
- Tratamento Térmico (Polimento a Chama)
- Finalidade: Para aplicações que exigem alta pureza e superfícies internas lisas (por exemplo, indústria de semicondutores), as extremidades ou todo o interior do tubo podem passar por polimento a chama.
- Método: A superfície do tubo de vidro de quartzo é momentaneamente aquecida até o seu ponto de amolecimento utilizando uma tocha de hidrogênio-oxigênio ou arco de plasma. A tensão superficial faz com que a camada fundida fique perfeitamente lisa e selada, eliminando microfissuras, reduzindo a rugosidade da superfície e removendo impurezas superficiais.
- Resultado: tubo de vidro de quartzo polido a fogo apresenta maior resistência mecânica e maior resistência à devitrificação.
- Dobragem Térmica: para formas personalizadas, uma seção do tubo de vidro de quartzo é aquecida localmente até ficar macia e, em seguida, dobrada sobre um molde ou forma.
- Vedação das Extremidades: as extremidades do tubo de vidro de quartzo são fundidas e fechadas usando uma tocha de alta temperatura para criar ampolas, mangas ou outros recipientes fechados.
Vantagem do tubo de vidro de quartzo
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O tubo de vidro de quartzo é c resistência à corrosão
Além do ácido fluorídrico, o vidro de quartzo quase não reage com outros ácidos em tratamentos químicos, e sua resistência a ácidos é 30 vezes maior que a de cerâmica ácida e 150 vezes maior que a do aço inoxidável.
- Excelente desempenho de isolamento elétrico
O valor de resistência do tubo de vidro de quartzo equivale a 10.000 vezes o de um vidro comum. É um excelente material isolante elétrico e mantém boas propriedades elétricas mesmo em altas temperaturas
- Resistência a altas temperaturas
A capacidade dos tubos de vidro de quartzo de manterem seu desempenho e estabilidade estrutural em ambientes de alta temperatura
Campos de aplicações
O tubo de vidro de quartzo é principalmente utilizado em fontes de luz elétrica, eletricidade (elétrico), semicondutores, comunicação óptica, indústria militar, metalurgia, materiais de construção, indústria química, maquinaria, energia elétrica, proteção ambiental e outros campos.
Dados Técnicos do Tubo de Quartzo Opaco
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