Las varillas de cuarzo , especialmente las hechas de sílice fusionada de alta pureza, juegan un papel vital en la investigación de la industria, el laboratorio y la científica. Muchos usuarios a menudo preguntan al seleccionar, '¿Cuál es la dureza de la barra de cuarzo? ¿Cuántos grados tiene? ' Esta es una pregunta muy importante, pero la respuesta puede ser diferente de lo que imagina. Estrictamente hablando, la dureza de los MOHS de la varilla de cuarzo en sí es un valor fijo, alrededor de Mohs 7, y no tiene una clasificación de 'grado de dureza' como el acero. Su resistencia a los arañazos y resistencia al desgaste provienen principalmente de sus propiedades de material inherente.

Sin embargo, lo que los usuarios realmente se preocupan son a menudo la resistencia mecánica, la resistencia al choque térmico, la resistencia a la deformación y el nivel de tratamiento de superficie exhibido por las barras de cuarzo en diferentes escenarios de aplicación. Las diferencias en los niveles de rendimiento se reflejan principalmente en la pureza de los materiales de cuarzo, los procesos de fabricación (como la fusión eléctrica o la refinación de gas) y el tratamiento térmico posterior.

1 、 Comprender la 'Dureza ' de las varillas de cuarzo: MOHS Dureza Nivel 7

1.1 ¿Qué es la dureza de Mohs?

La dureza de Mohs es un estándar para medir la capacidad de los minerales para resistir los rasguños, expresados ​​en números de 1 (más suave, como el talco) a 10 (más duro, como el diamante).

1.2 Posicionamiento de dureza del cuarzo

La dureza del MOHS del cuarzo (composición química del dióxido de silicio, sio ₂) es 7. Este es un nivel muy alto, como comparación:

La dureza de los MOHS del vidrio ordinario es de aproximadamente 5.5

La dureza de los cuchillos de acero inoxidable es de aproximadamente 5.5

La dureza del carburo de tungsteno es de aproximadamente 9

La dureza de los diamantes es 10

Esto significa que las varillas de cuarzo pueden rastrear fácilmente las superficies de vidrio y metal, al tiempo que tienen una buena resistencia a los rasguños.

1.3 razones para la dureza constante

Mientras la varilla de cuarzo esté hecha de sílice pura, su dureza de los MOHS permanece estable en alrededor de 7. El cambio en la dureza generalmente significa que el producto contiene una gran cantidad de impurezas o no está hecho de material de cuarzo (como el vidrio de ref soda de refresco).

2. Más allá de la dureza:

Aunque la dureza es fija, existen diferencias significativas en el rendimiento de las barras de cuarzo de diferentes grados, que determinan directamente qué problemas pueden resolver.

2.1 Nivel de pureza

La pureza es el indicador del núcleo 'grado ' de las varillas de cuarzo, que afecta directamente su resistencia a la temperatura y estabilidad química.

Grado ordinario (> 99.9%): que contiene una pequeña cantidad de impurezas, adecuadas para ocasiones con baja temperatura y requisitos, como ciertas ventanas de observación y barras de soporte.

Grado de alta pureza (> 99.99%): con un contenido de impureza extremadamente bajo, tiene resistencia superior a la deformación de alta temperatura (punto de ablandamiento más alto) y transmitancia óptica. Adecuado para la industria de semiconductores, la preforma de fibra y las aplicaciones ópticas de alta gama.

Grado de cuarzo ultra alta pureza/sintético (> 99.999%): hecho a través de procesos como la deposición de vapor químico, casi libre de impurezas metálicas y grupos hidroxilo (OH -), con una excelente uniformidad óptica y un coeficiente de expansión térmica extremadamente baja. Adecuado para óptica ultravioleta profunda, láseres y componentes ópticos de precisión.

2.2 Proceso y grado estructural

El proceso de fabricación determina la calidad intrínseca de la varilla de cuarzo, como burbujas, contenido de impurezas y uniformidad.

Método de fusión eléctrica: fusión de arena de cuarzo de alta pureza con un arco eléctrico en un vacío o atmósfera inerte. Capaz de producir varillas de vidrio de cuarzo transparentes con bajo contenido de burbujas y buena uniformidad óptica.

Método de refinación de gas: arena de cuarzo de fusión en una llama de oxígeno de hidrógeno. También se pueden producir productos de alta calidad, y el control de procesos es crucial para su rendimiento.

Método de fusión continua: producción continua, alta eficiencia, costo relativamente bajo, adecuado para aplicaciones industriales a gran escala con requisitos de rendimiento óptico menos extremos.

2.3 Nivel de estabilidad térmica

Esta no es una calificación marcada en la etiqueta, sino un indicador de rendimiento integral determinado por la pureza y el proceso.

Resistencia al choque térmico: las varillas de cuarzo tienen un coeficiente extremadamente bajo de expansión térmica y pueden soportar cambios de temperatura drástica sin romperse. Por ejemplo, colocar rápidamente una varilla de cuarzo de alta temperatura en agua fría generalmente no explota. Esta característica resuelve el problema del daño del dispositivo causado por el enfriamiento rápido y el calentamiento en entornos de alta temperatura.

Punto de ablandamiento: el punto de ablandamiento de las varillas de cuarzo de alta pureza es tan alto como aproximadamente 1660 ° C, lo que significa que aún pueden mantener su forma y resistencia a temperaturas extremas altas, resolviendo el problema de suavizar y deformación de los portadores y soportes de alta temperatura.

2.4 Grado de calidad de la superficie

El nivel de tratamiento de la superficie de las varillas de cuarzo determina su resistencia mecánica y propiedades ópticas.

Superficie pulida de fuego: superficie lisa, buena transparencia, alta resistencia mecánica, puede reducir efectivamente la concentración de tensión causada por las microgrietas superficiales.

Superficie de molienda y pulido: lograr una suavidad y planitud de la superficie extremadamente alta, utilizada para la conducción óptica de precisión, resolviendo los problemas de dispersión de la luz y pérdida de energía.

Superficie en blanco/corte: la superficie es relativamente rugosa y puede tener microcracks, con una resistencia mecánica relativamente baja. Generalmente se usa para aplicaciones de soporte mecánico que no son sensibles a la superficie.

3. Problemas prácticos que pueden resolverse con barras de cuarzo de diferentes 'grados '

Seleccionar la varilla de cuarzo apropiada de 'grado ' basada en los indicadores anteriores puede resolver los siguientes problemas de la industria de manera específica:

3.1 Abordar los problemas de deformación y contaminación en entornos de alta temperatura

Escenarios de aplicación: tubos de horno, portadores y paletas para hornos de crecimiento de silicio monocristalino de semiconductores (hornos de tracción), hornos de difusión y hornos de oxidación.

Solución: use varillas de cuarzo de alta pureza y altos puntos de ablandamiento como componentes de soporte y conexión. Su característica de no deformación de alta temperatura asegura un posicionamiento preciso de la transferencia de obleas, y su alta pureza química evita contaminar costosas materias primas de silicio a altas temperaturas.

3.2 Resolver el problema de explosión en cambios de temperatura severos

Escenarios de aplicación: hornos de tubo de laboratorio, equipo de recubrimiento de vacío, láseres, carcasas de lámparas UV.

Solución: Utilice el coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo y la resistencia de choque térmico súper fuerte de las varillas de cuarzo como ventanas de observación, soportes de tubo de lámpara o esqueletos de cámara de reacción para garantizar un funcionamiento estable de equipos en el aumento de la temperatura repetida y los ciclos de caída y extender su vida útil.

3.3 Abordar problemas de pérdida en entornos corrosivos

Escenarios de aplicación: industria química, proceso de lavado de ácido, sistema de iluminación especial.

Solución: el material de cuarzo en sí tiene una excelente resistencia al ácido y la corrosión (a excepción del ácido hidrofluorico y el ácido fosfórico caliente). El uso de varillas de cuarzo como varillas de agitación, varillas de guía o soportes puede soportar entornos ácidos y alcalinos durante mucho tiempo, reemplazar piezas metálicas y resolver los problemas de pérdida de corrosión y medios contaminados.

3.4 Resolver problemas de pérdida de energía y distorsión en la óptica de precisión

Escenarios de aplicación: máquinas de litografía UV, espectrómetros, sistemas de transmisión láser de alta potencia.

Solución: Use varillas de cuarzo sintéticas de ultra alta pureza y experimente un molido y pulido de precisión para lograr una transmitancia extremadamente alta y una excelente uniformidad óptica en bandas ultravioletas e infrarrojas. Problemas resueltos como pérdida de transmisión de energía de la luz, deformación del haz y efecto de lente térmica.

Aunque la dureza de las barras de cuarzo en sí no tiene una calificación, su pureza, proceso de fabricación y nivel de tratamiento de superficie constituyen el verdadero 'Grado de rendimiento'. Al elegir, uno no solo debe centrarse en el indicador único de 'dureza ', sino también comprender profundamente si su pureza, estabilidad térmica y rendimiento óptico satisfacen sus necesidades de aplicación específicas, para elegir el 'grado' del producto de la barra de cuarzo que puede resolver mejor su problema real.

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