تلعب قضبان الكوارتز ، وخاصة تلك المصنوعة من السيليكا المنصهرة عالية النقاء، دورًا حيويًا في الصناعة والمختبرات والبحث العلمي. كثيرًا ما يسأل العديد من المستخدمين عند الاختيار، 'ما هي صلابة قضيب الكوارتز؟ كم عدد درجاته؟ ' هذا سؤال مهم جدًا، ولكن قد تكون الإجابة مختلفة عما تتخيله. بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن صلابة قضيب الكوارتز نفسها على مقياس موس هي قيمة ثابتة، حوالي 7 على مقياس موس، ولا تحتوي على تصنيف ''درجة الصلابة'' مثل الفولاذ. مقاومة الخدش ومقاومة التآكل تنبع بشكل أساسي من خصائص المواد المتأصلة.

ومع ذلك، فإن ما يهتم به المستخدمون حقًا هو القوة الميكانيكية، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة التشوه، ومستوى المعالجة السطحية الذي تظهره قضبان الكوارتز في سيناريوهات التطبيقات المختلفة. تنعكس الاختلافات في مستويات الأداء بشكل أساسي في نقاء مواد الكوارتز وعمليات التصنيع (مثل الصهر الكهربائي أو تكرير الغاز) والمعالجة الحرارية اللاحقة.

1、فهم 'صلابة' قضبان الكوارتز: مستوى الصلابة 7 على مقياس موس

1.1 ما هي صلابة موس؟

صلابة موس هي معيار لقياس قدرة المعادن على مقاومة الخدوش، ويتم التعبير عنها بالأرقام من 1 (الأنعم، مثل التلك) إلى 10 (الأصعب، مثل الماس).

1.2 تحديد المواقع صلابة الكوارتز

صلابة الكوارتز على مقياس موس (التركيب الكيميائي لثاني أكسيد السيليكون، SiO ₂) هي 7. وهذا مستوى مرتفع جدًا، على سبيل المقارنة:

تبلغ صلابة الزجاج العادي على مقياس موس حوالي 5.5

صلابة السكاكين المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ حوالي 5.5

صلابة كربيد التنغستن حوالي 9

صلابة الماس هي 10

وهذا يعني أن قضبان الكوارتز يمكن أن تخدش الأسطح الزجاجية والمعدنية بسهولة، في حين تتمتع أيضًا بمقاومة جيدة للخدش.

1.3 أسباب الصلابة المستمرة

وطالما أن قضيب الكوارتز مصنوع من السيليكا النقية، فإن صلابته تظل مستقرة عند حوالي 7. ويعني التغير في الصلابة عادة أن المنتج يحتوي على كمية كبيرة من الشوائب أو أنه غير مصنوع من مادة الكوارتز على الإطلاق (مثل زجاج الجير الصودا العادي).

2. ما بعد الصلابة:

على الرغم من أن الصلابة ثابتة، إلا أن هناك اختلافات كبيرة في أداء قضبان الكوارتز من مختلف الدرجات، والتي تحدد بشكل مباشر المشكلات التي يمكنها حلها.

2.1 مستوى النقاء

النقاء هو مؤشر 'الدرجة' الأساسي لقضبان الكوارتز، والذي يؤثر بشكل مباشر على مقاومتها لدرجة الحرارة واستقرارها الكيميائي.

الدرجة العادية (> 99.9%): تحتوي على كمية قليلة من الشوائب، مناسبة للمناسبات ذات درجات الحرارة المنخفضة والمتطلبات، مثل بعض نوافذ المراقبة وقضبان الدعم.

درجة نقاء عالية (> 99.99%): مع محتوى شوائب منخفض للغاية، فإنه يتمتع بمقاومة فائقة للتشوه عند درجات الحرارة العالية (نقطة تليين أعلى) ونفاذية بصرية. مناسبة لصناعة أشباه الموصلات، وتشكيل الألياف، والتطبيقات البصرية المتطورة.

درجة نقاء عالية جدًا/درجة كوارتز صناعية (> 99.999%): يتم تصنيعها من خلال عمليات مثل ترسيب البخار الكيميائي، وهي خالية تقريبًا من الشوائب المعدنية ومجموعات الهيدروكسيل (OH -)، مع تجانس بصري ممتاز ومعامل تمدد حراري منخفض للغاية. مناسبة للبصريات فوق البنفسجية العميقة، والليزر، والمكونات البصرية الدقيقة.

2.2 العملية والدرجة الهيكلية

تحدد عملية التصنيع الجودة الجوهرية لقضيب الكوارتز، مثل الفقاعات، ومحتوى الشوائب، والتوحيد.

طريقة الصهر الكهربائي: صهر رمل الكوارتز عالي النقاء بقوس كهربائي في فراغ أو جو خامل. قادرة على إنتاج قضبان زجاجية كوارتز شفافة ذات محتوى فقاعي منخفض وتجانس بصري جيد.

طريقة تكرير الغاز: صهر رمل الكوارتز في لهب الهيدروجين والأكسجين. ويمكن أيضًا إنتاج منتجات عالية الجودة، ويعد التحكم في العملية أمرًا بالغ الأهمية لأدائها.

طريقة الصهر المستمر: إنتاج مستمر، كفاءة عالية، تكلفة منخفضة نسبيًا، مناسبة للتطبيقات الصناعية واسعة النطاق مع متطلبات أداء بصري أقل تطرفًا.

2.3 مستوى الاستقرار الحراري

هذه ليست درجة محددة على الملصق، ولكنها مؤشر أداء شامل يحدده النقاء والعملية.

مقاومة الصدمات الحرارية: تتميز قضبان الكوارتز بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية ويمكنها تحمل التغيرات الجذرية في درجات الحرارة دون أن تنكسر. على سبيل المثال، عادة لا ينفجر وضع قضيب كوارتز عالي الحرارة في الماء البارد بسرعة. تعمل هذه الميزة على حل مشكلة تلف الجهاز الناتج عن التبريد والتسخين السريع في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

نقطة التليين: تصل نقطة تليين قضبان الكوارتز عالية النقاء إلى حوالي 1660 درجة مئوية، مما يعني أنها لا تزال قادرة على الحفاظ على شكلها وقوتها في درجات الحرارة المرتفعة للغاية، مما يحل مشكلة سهولة التليين والتشوه للحاملات والدعامات ذات درجة الحرارة العالية.

2.4 درجة جودة السطح

يحدد مستوى المعالجة السطحية لقضبان الكوارتز قوتها الميكانيكية وخصائصها البصرية.

سطح مصقول بالنار: سطح أملس، شفافية جيدة، قوة ميكانيكية عالية، يمكن أن يقلل بشكل فعال من تركيز الضغط الناتج عن الشقوق الصغيرة السطحية.

سطح الطحن والتلميع: تحقيق درجة عالية من النعومة والتسطيح للسطح، يستخدم للتوصيل البصري الدقيق، وحل مشاكل تشتت الضوء وفقدان الطاقة.

سطح فارغ/قطع: السطح خشن نسبيًا وقد يحتوي على شقوق صغيرة، مع قوة ميكانيكية منخفضة نسبيًا. يتم استخدامه بشكل عام لتطبيقات الدعم الميكانيكي غير الحساسة للسطح.

3. المشاكل العملية التي يمكن حلها بقضبان الكوارتز ذات 'الدرجات' المختلفة

إن اختيار قضيب الكوارتز 'الصف' المناسب بناءً على المؤشرات المذكورة أعلاه يمكن أن يحل مشاكل الصناعة التالية بطريقة مستهدفة:

3.1 معالجة مشاكل التشوه والتلوث في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة

سيناريوهات التطبيق: أنابيب الفرن، والحوامل، والمجاديف لأفران نمو السيليكون أحادي البلورية لأشباه الموصلات (أفران السحب)، وأفران الانتشار، وأفران الأكسدة.

الحل: استخدم قضبان كوارتز عالية النقاء وعالية التليين كمكونات دعم واتصال. تضمن خاصية عدم التشوه ذات درجة الحرارة العالية تحديد موضع دقيق لنقل الرقاقة، كما أن نقائها الكيميائي العالي يتجنب تلويث المواد الخام السيليكونية باهظة الثمن عند درجات حرارة عالية.

3.2 حل مشكلة الانفجار في ظل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة

سيناريوهات التطبيق: أفران أنبوب المختبر، معدات الطلاء الفراغي، الليزر، أغطية مصابيح الأشعة فوق البنفسجية.

الحل: استخدم معامل التمدد الحراري المنخفض للغاية ومقاومة الصدمات الحرارية القوية للغاية لقضبان الكوارتز مثل نوافذ المراقبة، أو أقواس أنابيب المصابيح، أو الهياكل العظمية لغرفة التفاعل لضمان التشغيل المستقر للمعدات في دورات ارتفاع وانخفاض درجات الحرارة المتكررة وإطالة عمر الخدمة.

3.3 معالجة مشكلات الخسارة في البيئات المسببة للتآكل

سيناريوهات التطبيق: الصناعة الكيميائية، عملية الغسيل الحمضي، نظام الإضاءة الخاص.

الحل: تتمتع مادة الكوارتز نفسها بمقاومة ممتازة للأحماض والتآكل (باستثناء حمض الهيدروفلوريك وحمض الفوسفوريك الساخن). إن استخدام قضبان الكوارتز كقضبان التحريك أو قضبان التوجيه أو الدعامات يمكن أن يتحمل البيئات الحمضية والقلوية لفترة طويلة، ويستبدل الأجزاء المعدنية، ويحل مشاكل فقدان التآكل والوسائط الملوثة.

3.4 حل مشاكل فقدان الطاقة والتشوه في البصريات الدقيقة

سيناريوهات التطبيق: آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية، وأجهزة قياس الطيف، وأنظمة نقل الليزر عالية الطاقة.

الحل: استخدم قضبان كوارتز صناعية فائقة النقاء وخضع للطحن والتلميع الدقيق لتحقيق نفاذية عالية للغاية وتوحيد بصري ممتاز في كل من نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. حل مشاكل مثل فقدان نقل الطاقة الضوئية وتشوه الشعاع وتأثير العدسة الحرارية.

على الرغم من أن صلابة قضبان الكوارتز نفسها ليس لها درجة، إلا أن نقائها وعملية التصنيع ومستوى المعالجة السطحية يشكل ''درجة الأداء'' الفعلية. عند الاختيار، لا ينبغي للمرء أن يركز فقط على مؤشر 'الصلابة' الوحيد، بل يجب أيضًا أن يفهم بعمق ما إذا كان نقائه واستقراره الحراري وأدائه البصري يلبي احتياجات التطبيق المحددة الخاصة بك، وذلك لاختيار 'درجة' منتج قضيب الكوارتز الذي يمكنه حل مشكلتك الفعلية على أفضل وجه.

تقوم شركة Luverre Quartz بتصنيع وبيع مجموعة واسعة من زجاج الكوارتز عالي الجودة، بما في ذلك أنابيب الكوارتز وألواح الكوارتز وقضبان الكوارتز ونوافذ الكوارتز وبوتقات الكوارتز وقوارب الكوارتز وحواف الكوارتز وأكواب الكوارتز وأدوات زجاج الكوارتز والمزيد. يمكننا تلبية جميع أنواع المتطلبات المخصصة لمنتجات زجاج الكوارتز.