Quarztiegel , auch Quarzsandtiegel genannt, ist ein Tiegel, der durch Brennen von Quarzsand hergestellt wird. Es verfügt über die Vorteile einer hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und einfachen Handhabung und wird daher häufig im Bergbau, in der Schmelze, in der Destillation, in der chemischen Industrie und in der modernen Industrieproduktion, insbesondere in der Photovoltaik- und Halbleiterindustrie, eingesetzt. Quarztiegel sind ein wichtiger Behälter zur Gewinnung von kristallinem Silizium. Allerdings können Quarztiegel während des Gebrauchs manchmal platzen, was zu erheblichen Produktionsverlusten führen kann.

Was sind also die Gründe für den Bruch von Quarztiegeln?

1. Falsche Schmelzmethode

1.1 Sekundärkristallisation: Wenn das obere Siliziummaterial schmilzt und entlang der Innenwand des Quarztiegels nach unten fließt und die Bodentemperatur zu niedrig ist, erfährt das Siliziummaterial eine „sekundäre“ Kristallisation. Siliziummaterial erfährt während der „sekundären“ Kristallisation eine Ausdehnung, und diese Ausdehnungskraft führt dazu, dass der Quarztiegel reißt.

1.2 Austreten von Silizium nach dem Umdrehen des Bodens: Wenn die obere geschmolzene Siliziumflüssigkeit entlang der Tiegelwand zum Boden des Tiegels fließt, klebt sie das untere Blockmaterial und den Quarztiegel zusammen. Wenn das obere Siliziummaterial vollständig zu einer Flüssigkeit geschmolzen ist, entsteht Auftrieb auf dem unteren Blockmaterial. Wenn der Auftrieb groß genug ist, um das daran haftende Rohblockmaterial vom Boden des Quarztiegels zu lösen, kann der Tiegel oft auseinandergezogen werden.

2. Falsche Schmelzetemperatur

Eine zu hohe Temperatur des geschmolzenen Materials erhöht den Kristallisationsgrad im Tiegel und erhöht die Möglichkeit einer Rissbildung. Bei hohen Temperaturen ist das Material von Quarztiegeln anfälliger für physikalische und chemische Veränderungen, die zu struktureller Instabilität führen und die Bruchgefahr erhöhen.

3. Rohstoffprobleme

Übermäßige Verunreinigungen in den Rohstoffen oder Verunreinigungen beim Reinigungs- und Beladungsprozess können zur Korrosion des Quarztiegels führen. In schweren Fällen kann geschmolzenes Silizium in die Innenschicht des Tiegels eindringen und zu strukturellen Schäden und zum Bruch des Tiegels führen.

4. Problem mit dem Graphittiegel

4.1 Unzureichende gründliche Kalzinierung eines neuen Graphittiegels: Wenn ein neuer Graphittiegel ohne gründliche Kalzinierungsbehandlung in Betrieb genommen wird, kommt es zu einer starken Kristallisation der Außenschicht des Quarztiegels, was die Bruchgefahr erhöht.

4.2 Längerer Gebrauch des Graphittiegels: Aufgrund des längeren Gebrauchs wird die ursprüngliche Dicke des Graphittiegels durch oxidativen Abbau stark reduziert, was seine Schutzwirkung auf den Quarztiegel beeinträchtigen und zu dessen Bruch führen kann.

5. Probleme mit dem Quarztiegel selbst

5.1 Übermäßige Krafteinwirkung beim Aufstellen des Quarztiegels: Bei übermäßiger Krafteinwirkung beim Aufstellen des Quarztiegels kann der Boden beschädigt werden und es können versteckte Risse entstehen, die sich während des Schmelzvorgangs ausdehnen und zum Bruch führen können.

5.2 Aufprall von großen Siliziummaterialstücken bei der Bodenbeladung: Wenn große Siliziummaterialstücke bei der Bodenbeladung auf den Boden des Quarztiegels treffen, können versteckte Risse entstehen, die auch zu einem späteren Bruch während des Schmelzprozesses führen können.

5.3 Zu viel großes Material wird in den oberen Teil des Tiegels geladen: Wenn zu viel großes Material in den oberen Teil des Tiegels geladen wird, kann es während des Schmelzvorgangs zu einem Zusammenbruch des Materials kommen, und das kollabierte Siliziummaterial kann leicht den Boden des Tiegels zerbrechen, was zu einem Austreten von Silizium führt.

5.4 Beschädigung des Quarztiegels durch äußere Kräfte: Wenn der Quarztiegel während der Produktion, Verpackung, des Transports oder der Verwendung durch äußere Kräfte beschädigt wird, können versteckte Risse entstehen, die während des Schmelzprozesses leicht brechen können.

6. Andere Faktoren

Unsachgemäßer Betrieb: Wenn die Heiz- und Kühlgeschwindigkeit zu hoch ist, kann es zu Thermoschockrissen kommen.

Unsachgemäße Reinigung und Wartung: Die Verwendung übermäßig stark korrosiver Lösungen wie Säuren und Laugen zur Reinigung oder die Anwendung übermäßiger Kraft während des Reinigungsprozesses kann zu Schäden am Quarztiegel führen.

Die Gründe für den Bruch von Quarztiegeln sind komplex und vielfältig und umfassen mehrere Aspekte wie Schmelzmethoden, Temperaturkontrolle, Rohmaterialqualität, Zustand des Graphittiegels, Qualität des Quarztiegels sowie Betrieb und Wartung.

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