Quy trình sản xuất và luồng công việc của ống thủy tinh thạch anh
Ống thạch anh chủ yếu được làm từ thạch anh nóng chảy (silicon dioxide vô định hình). Phương pháp công nghiệp tiên tiến và phổ biến nhất để sản xuất các đoạn ống thạch anh liên tục là Quy trình Nóng chảy và Kéo liên tục.
Toàn bộ quy trình công việc có thể được chia thành hai giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Nóng chảy liên tục & Kéo ống (Quy trình cốt lõi)
Đây là giai đoạn quan trọng, nơi nguyên liệu được chuyển hóa thành ống thạch anh liên tục.
- Vật liệu: Cát thạch anh tự nhiên độ tinh khiết cao hoặc hạt thạch anh tổng hợp (từ quá trình nóng chảy bằng ngọn lửa). Cấp độ tinh khiết được lựa chọn dựa trên ứng dụng cuối cùng (ví dụ: quang học, bán dẫn).
- Xử lý: Nguyên liệu thô trải qua quá trình làm sạch nghiêm ngặt, chiết bằng axit và sấy khô để loại bỏ các ion kim loại, bụi và độ ẩm.
- Cấp liệu liên tục & Nóng chảy
- Vật liệu thạch anh đã tinh chế được cấp liên tục vào một lò nóng chảy liên tục chuyên dụng theo phương thẳng đứng.
- Buồng lò thường được làm từ các kim loại chịu lửa (ví dụ: molypden) hoặc graphite và được duy trì trong môi trường bảo vệ (ví dụ: heli, nitơ) để ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa và nhiễm bẩn.
- Nhiệt độ cao (khoảng 2000 °C) được tạo ra thông qua các điện cực graphite hoặc vonfram, làm nóng chảy nguyên liệu ở phần trên của lò để tạo thành một mẻ thạch anh đồng nhất, không có bọt khí.
- Thạch anh nóng chảy chảy xuống đáy lò và đi qua một đầu tạo hình chính xác hoặc trục khuôn.
- Đầu tạo hình này quyết định đường kính ngoài và độ dày thành ống cuối cùng. Thông thường đây là một khuôn graphite chịu nhiệt cao dạng đồng tâm.
- Bằng cách kiểm soát chính xác nhiệt độ nóng chảy, độ nhớt, tốc độ kéo và áp suất khí bên trong, thủy tinh thạch anh mềm được "kéo" lên trên hoặc xuống dưới thành một ống liên tục có kích thước ổn định.
- Ống thủy tinh thạch anh vừa được tạo thành chứa nhiều ứng suất nhiệt nội bộ đáng kể do làm nguội không đều, khiến nó trở nên cực kỳ giòn.
- Ống đã vẽ ngay lập tức đi qua một lò ủ liên tục (lò lehr). Lò này cung cấp một vùng làm nguội chậm và được kiểm soát chính xác, cho phép ống dần dần hạ nhiệt độ qua một dải nhiệt độ tới hạn (ví dụ: 1100 °C đến 800 °C).
- Mục đích: Giải phóng vĩnh viễn các ứng suất nội tại, từ đó ổn định các tính chất cơ học của ống thạch anh và ngăn ngừa nứt vỡ trong quá trình xử lý hoặc sử dụng sau đó.
- Ống liên tục được cắt thành các chiều dài tiêu chuẩn.
- Một cuộc kiểm tra sơ bộ được thực hiện để phát hiện các khuyết tật nhìn thấy được như bọt khí, tạp chất, vết xước, và kiểm tra dung sai kích thước (đường kính ngoài và độ dày thành).
Giai đoạn 2: Xử lý thứ cấp (Tùy chỉnh theo mục đích sử dụng cuối cùng)
Các ống bán thành phẩm trải qua nhiều quá trình hoàn thiện khác nhau được điều chỉnh theo thông số kỹ thuật của khách hàng.
- Cắt: Ống thủy tinh thạch anh được cắt theo độ dài tùy chỉnh bằng các dụng cụ cắt chuyên dụng (ví dụ: cưa đĩa kim cương hoặc máy cắt laser) để đảm bảo đầu cắt phẳng, vuông vắn và không bị mẻ.
- Vát mép/Tạo góc nghiêng: Các đầu đã cắt được mài nhẵn thành bề mặt tròn đều nhằm ngăn ngừa tập trung ứng suất và đảm bảo an toàn cho người vận hành.
- Quy trình làm sạch kỹ lưỡng được thực hiện bằng nước siêu tinh khiết, dung dịch axit (ví dụ: hỗn hợp HF/HNO 3 và dung môi để loại bỏ mọi chất gây nhiễm bẩn phát sinh trong quá trình cắt và xử lý.
- Xử lý nhiệt (Làm bóng bằng lửa)
- Mục đích: Đối với các ứng dụng yêu cầu độ tinh khiết cao và bề mặt bên trong nhẵn (ví dụ: ngành công nghiệp bán dẫn), đầu ống hoặc toàn bộ bề mặt bên trong có thể được làm bóng bằng lửa.
- Phương pháp: Bề mặt ống thủy tinh thạch anh được nung nóng trong chốc lát đến điểm hóa mềm bằng ngọn đuốc hydro-oxy hoặc hồ quang plasma. Lực căng bề mặt khiến lớp vật liệu nóng chảy trở nên hoàn toàn nhẵn và kín, loại bỏ các vết nứt vi mô, giảm độ nhám bề mặt và tách bỏ các tạp chất trên bề mặt.
- Kết quả: Ống thủy tinh thạch anh được tôi lửa thể hiện độ bền cơ học cao hơn và tăng khả năng chống mất kết tinh.
- Uốn Nhiệt: Đối với các hình dạng tùy chỉnh, một đoạn ống thủy tinh thạch anh được đun nóng cục bộ đến khi mềm ra, sau đó uốn theo khuôn hoặc mẫu.
- Hàn kín đầu: Đầu (hoặc các đầu) của ống thủy tinh thạch anh được nung chảy và đóng kín bằng ngọn đuốc nhiệt độ cao để tạo thành các ống đựng kín, ống lót hoặc các vật chứa kín khác.
Ưu điểm của ống thủy tinh thạch anh
-
Ống thủy tinh thạch anh là c kháng ăn mòn
Ngoài axit hydrofluoric, thủy tinh thạch anh hầu như không phản ứng với các loại axit khác trong xử lý hóa chất, và khả năng chịu axit của nó cao gấp 30 lần so với gốm chịu axit và cao gấp 150 lần so với thép không gỉ.
- Hiệu suất cách điện tuyệt vời
Giá trị điện trở của ống thủy tinh thạch anh tương đương gấp 10.000 lần so với kính thông thường. Đây là một vật liệu cách điện xuất sắc và duy trì tính chất điện tốt ngay cả ở nhiệt độ cao
Khả năng của ống thủy tinh thạch anh trong việc duy trì hiệu suất và độ ổn định cấu trúc trong môi trường nhiệt độ cao
Các lĩnh vực ứng dụng
Ống thủy tinh thạch anh chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực như nguồn sáng điện, điện (điện khí), bán dẫn, truyền thông quang học, quân sự, luyện kim, vật liệu xây dựng, công nghiệp hóa chất, máy móc, điện lực, bảo vệ môi trường và các lĩnh vực khác.
Dữ liệu kỹ thuật của ống thạch anh mờ
EN
