Wat is een kwartsglazen buis?

Kwarts glazen buis is een speciaal glasmateriaal gemaakt van ultrazuivere silica-grondstof, die bij hoge temperatuur wordt gesmolten en vervolgens nauwkeurig wordt verwerkt. Met zijn uitstekende uitgebreide prestaties speelt het een onvervangbare rol op hightechgebieden zoals halfgeleiders, opto-elektronica, nieuwe energie en wetenschappelijke onderzoeksinstrumenten.

Het meest opvallende kenmerk van dit materiaal is de uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen, die bestand is tegen extreme temperaturen zonder vervorming of barsten, en de uitstekende weerstand tegen thermische schokken, die zich kan aanpassen aan snelle temperatuurveranderingen. Qua optiek hebben kwartsglasbuizen een extreem hoge lichttransmissie en zijn ze geschikt voor een breed scala aan spectra, van ultraviolet tot infrarood. Bovendien vertoont het ook een extreem sterke chemische stabiliteit, is het bestand tegen de meeste sterke zuren en corrosie bij hoge temperaturen en garandeert het langdurig stabiel gebruik in zware omstandigheden.

Kwartsglasbuizen hebben ook uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen en mechanische sterkte, waardoor ze ideaal zijn voor elektronische en optische precisieapparaten. Moderne productietechnologie kan kwartsbuizen met hoge zuiverheid van groot formaat produceren en hun prestaties via speciale processen aanpassen om aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's te voldoen. Of het nu gaat om de productie van halfgeleiders, glasvezelcommunicatie of hoogwaardige wetenschappelijke onderzoeksapparatuur, kwarts glazen buizen spelen een sleutelrol en bevorderen de ontwikkeling van geavanceerde technologie.

1. Materiaaleigenschappen
Chemische eigenschappen
De uitstekende chemische stabiliteit van kwartsglasbuizen komt voort uit hun bijzondere materiaalsamenstelling en structuur. Dit hoogzuivere silicamateriaal vertoont een vrijwel perfecte chemische inertheid en reageert bij kamertemperatuur nauwelijks met andere stoffen. Het heeft een sterke weerstand tegen de meeste anorganische zuren en organische oplosmiddelen, waaronder sterke zuren zoals geconcentreerd zwavelzuur, salpeterzuur en zoutzuur, evenals organische verbindingen zoals alcoholen en ketonen. Zelfs onder hoge temperaturen kunnen kwartsglasbuizen deze stabiele chemische eigenschap behouden, waardoor het een ideaal containermateriaal is voor het hanteren van corrosieve stoffen.

Kwartsglasbuizen hebben een zwakke weerstand tegen fluorwaterstofzuur en heet fosforzuur, omdat deze stoffen specifiek kunnen reageren met silica. Op dezelfde manier zijn kwartsglasbuizen ook gevoelig voor corrosie bij hoge temperaturen en sterk alkalische omgevingen. Bij praktische toepassingen moet speciale aandacht worden besteed aan het vermijden van contact met deze specifieke chemische omgevingen. Het is deze unieke chemische stabiliteit die ervoor zorgt dat kwartsglasbuizen op grote schaal worden gebruikt in gebieden zoals de productie van halfgeleiders en de chemische productie, die een extreem hoge materiaalzuiverheid vereisen.

Thermische eigenschappen
Kwarts glazen buiss is continu bestand tegen omgevingen met ultrahoge temperaturen waar gewone metalen materialen niet tegen kunnen. Deze uitstekende hittebestendigheid is te danken aan de speciale atomaire structuur. Zelfs onder extreem hoge temperaturen kunnen kwartsglasbuizen de structurele integriteit behouden zonder verzachting en vervorming. Nog verbazingwekkender is dat het nauwelijks van grootte verandert als er sprake is van drastische temperatuurveranderingen, wat uiterst zeldzaam is in de materiaalkunde.

Deze unieke thermische stabiliteit maakt kwartsglasbuizen een ideale keuze voor omgevingen met extreme temperaturen. Het kan herhaaldelijk snel afkoelen van ultrahoge temperatuur naar kamertemperatuur zonder te barsten of te breken, wat belangrijk is bij industriële processen die frequente thermische cycli vereisen. Tegelijkertijd maakt de relatief lage thermische geleidbaarheid van kwartsglasbuizen het tot een uitstekend thermisch isolatiemateriaal dat de straling en geleiding van warmtebronnen met hoge temperaturen effectief kan blokkeren.

Optische eigenschappen
Kwartsglasbuizen vertonen ongeëvenaarde voordelen op het gebied van optische eigenschappen. Het heeft een extreem breed spectraal transmissiebereik en kan op efficiënte wijze elektromagnetische golven overbrengen van diep ultraviolet tot nabij-infraroodgebieden. Deze uitstekende optische eigenschap maakt het tot een kerncomponent van optische precisiesystemen. Afhankelijk van de verschillende toepassingseisen kunnen ook de optische eigenschappen van kwartsglasbuizen doelgericht worden aangepast.

Door speciale bewerkingen kunnen kwartsglasbuizen met specifieke optische eigenschappen worden vervaardigd. Melkachtige kwartsbuizen zorgen bijvoorbeeld voor een uniforme verstrooiing van licht door interne microbellenstructuren, die geschikt zijn voor gelegenheden die zachte verlichting vereisen; het toevoegen van specifieke elementen kan gekleurde kwartsbuizen produceren met selectieve lichttransmissie-eigenschappen voor speciale optische filterapparaten. Deze instelbare optische eigenschappen breiden het toepassingsbereik van kwartsglasbuizen aanzienlijk uit.

Mechanische en elektrische eigenschappen
Hoewel kwarts glazen buizen hebben een hoge hardheid en sterkte, hun brosse eigenschappen vereisen speciale aandacht. Dit materiaal is gevoelig voor barsten als het wordt blootgesteld aan schokken of lokale spanning, dus speciale zorg is vereist tijdens het hanteren, installeren en gebruiken. Door middel van fijne oppervlaktebehandelingstechnologie kunnen kwartsglasbuizen een extreem hoge oppervlakteafwerking verkrijgen om te voldoen aan de strengste optische toepassingseisen.

Qua elektrische eigenschappen vertonen kwartsglasbuizen uitstekende isolatie-eigenschappen. Zelfs bij hoge temperaturen kan het nog steeds goede diëlektrische eigenschappen behouden zonder significante veranderingen in de geleidbaarheid. Deze stabiele isolatie-eigenschap maakt het een ideaal isolatiemateriaal voor elektrische hoogspanningsapparatuur en elektronische componenten. Tegelijkertijd hebben kwartsglasbuizen ook een uitstekende boogweerstand en kunnen ze veilig worden gebruikt in omgevingen met sterke elektrische velden.

Oppervlakte- en verwerkingseigenschappen
De oppervlakte- en verwerkingseigenschappen van kwarts glazen buizen stellen hen in staat te voldoen aan de behoeften van verschillende precisietoepassingen. Het natuurlijke oppervlak heeft een hoge afwerkingsgraad en kan na nauwkeurig polijsten een vrijwel perfecte vlakheid bereiken, waarmee wordt voldaan aan de strenge eisen van optische componenten van laserkwaliteit. Het oppervlak van kwartsglasbuizen kan worden bekleed met een verscheidenheid aan speciale coatings, zoals antireflectiecoatings die de transmissie aanzienlijk kunnen verhogen, en geleidende coatings die de geleidende eigenschappen kunnen geven.

In termen van verwerkingstechnologie vereist de hete verwerking van kwartsglasbuizen extreem hoge temperaturen, en meestal wordt speciale waterstof-zuurstofvlamapparatuur gebruikt om lassen of heet vormen te bereiken; terwijl bij koude verwerking diamantgereedschappen nodig zijn voor het snijden en boren, en het vlampolijsten van de randen na de verwerking om te voorkomen dat microscheuren uitzetten en de materiaalsterkte aantasten.

2. Productieproces
Het productieproces van kwartsglasbuizen is een zeer geavanceerd proces dat strikte kwaliteitscontrole vereist om ervoor te zorgen dat het eindproduct uitstekende prestaties levert. De huidige reguliere productiemethoden omvatten smelttrekken en verwerkingsgieten, en elk proces is ontworpen voor verschillende productvereisten.

Productieproces van smelttekeningen
Als kerntechnologie van continue productie kent de smelttrekmethode een zeer nauwkeurige processtroom. Aan het begin van de productie worden geselecteerde, zeer zuivere kwartszandgrondstoffen in een speciale hogetemperatuuroven gevoerd. Deze oven maakt gebruik van een speciale verwarmingsmethode om een ​​omgeving met ultrahoge temperaturen te produceren die voldoende is om het kwarts volledig te smelten. Tijdens het smeltproces ondergaan de grondstoffen een strikte zuiveringsfase en worden sporen van onzuiverheden en bellen verwijderd door vervluchtiging bij hoge temperaturen en chemische reacties.

De gesmolten kwartsglasvloeistof komt het vormgebied binnen, waar een nauwkeurig vormsysteem het vloeibare glas tot een buisvormige structuur vormt. Het ontwerp en de vervaardiging van de matrijs vereisen een extreem hoge nauwkeurigheid en de maattolerantie ervan wordt binnen een zeer klein bereik gecontroleerd.

Tijdens het tekenproces zorgt de nauwkeurig gecontroleerde temperatuurgradiënt ervoor dat de glasvloeistof tijdens het gieten de beste viscositeit en vloeibaarheid behoudt. Tegelijkertijd rekt het computergestuurde tractiesysteem de glazen buis met een constante snelheid uit, en deze snelheid moet perfect worden afgestemd op de afkoelsnelheid van de glasvloeistof om de uniformiteit van de buiswanddikte te garanderen.

Na het vormen, de kwarts glazen buis komt in het gloeiproces, wat een belangrijke stap is om de productkwaliteit te garanderen. De gloeioven maakt gebruik van een gezoneerd temperatuurregelingsontwerp om de glazen buis langzaam te laten afkoelen volgens de vooraf ingestelde temperatuurcurve. Dit proces kan de restspanning in het glas effectief elimineren en scheuren of vervorming van het product tijdens daaropvolgende verwerking of gebruik voorkomen. Het gegloeide product moet ook een strenge kwaliteitscontrole ondergaan, inclusief maatmetingen, spanningsanalyses en optische prestatietests.

Verwerking van het productieproces van gietstukken
De verwerkingsvormmethode wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van speciaal gevormde kwartsglasproducten, en de proceskenmerken zijn meer gericht op flexibiliteit en precisie. Het proces maakt gebruik van hoogwaardige geprefabriceerde kwartsglasmaterialen als grondstoffen, die strikt zijn gescreend en voorbehandeld.

Tijdens de verwerking gebruikt de operator speciaal ontworpen thermische verwerkingsapparatuur om het kwartsglas lokaal te verwarmen. De verwarmingstemperatuur moet nauwkeurig worden gecontroleerd om voldoende verzachting voor het vormen te bereiken en overmatige verhitting te voorkomen die de materiaaleigenschappen schaadt. Ervaren technici zullen de beste verwerkingstijd beoordelen door de stroperige stromingstoestand van het glas te observeren.

Voor producten met complexe vormen, zoals pijpen met meerdere ellebogen of speciaal gevormde connectoren, zijn meestal speciale mallen nodig om het gieten te voltooien. Het vormmateriaal moet bestand zijn tegen de verwerkingstemperatuur van kwartsglas en tegelijkertijd de gladheid van het vormoppervlak garanderen. In sommige gevallen met hoge precisie wordt ook computerondersteunde CNC-bewerkingsapparatuur gebruikt om een ​​nauwkeurigere vormcontrole te bereiken.

De producten moeten na verwerking en vormgeving ook fijngloeien ondergaan. In tegenstelling tot de smelttrekmethode vereist het uitgloeiproces van deze speciaal gevormde producten vaak aangepaste temperatuurcurven om te kunnen voldoen aan de spanningsverlichtingsbehoeften van onderdelen met verschillende diktes. Ten slotte moet elk product een strenge uiterlijkinspectie, maatmetingen en prestatietests ondergaan om er zeker van te zijn dat het voldoet aan de gebruikseisen.

Het kwaliteitscontrolesysteem van beide processen omvat meerdere schakels, zoals grondstoffeninspectie, procesmonitoring en eindproductinspectie. De moderne productielijn is ook uitgerust met een online monitoringsysteem om de belangrijkste procesparameters in realtime te bewaken om de stabiliteit van het productieproces en de consistentie van de productprestaties te garanderen.

Door deze nauwkeurige productieprocessen kunnen kwartsglasbuizen voldoen aan de strenge eisen voor materiaalprestaties in hoogwaardige sectoren zoals halfgeleiders en optica.

3. Hoofdclassificatie
Transparante kwartsbuis
Als het meest basale type, de uitstekende prestaties van transparant kwarts glazen buis komt uit het strikt gecontroleerde productieproces. Dit soort buis gebruikt kwartszand met ultrahoge zuiverheid als grondstof en wordt door een speciaal smeltproces verwijderd om een ​​zeer homogene amorfe structuur te vormen. De microstructuur is dicht en uniform en er zijn bijna geen lichtverstrooiingscentra, dus het heeft een uitstekende optische transmissie. Het kan een stabiele transmissie behouden in een breed spectrum van diep ultraviolet tot nabij-infrarood, waardoor het een ideaal materiaal is voor optische systemen.

In de halfgeleiderindustrie worden transparante kwartsbuizen op grote schaal gebruikt als sleutelcomponenten, zoals diffusieovenbuizen en epitaxiale reactiebuizen vanwege hun chemische inertheid en thermische stabiliteit. Op het gebied van verlichting wordt het gebruikt om de lichtgevende holte van speciale lichtbronnen te vervaardigen, zoals hogedrukgasontladingslampen en ultraviolette kiemdodende lampen. Het wordt vaak gebruikt als een belangrijke optische component, zoals optische vensters en monstercellen in wetenschappelijke onderzoeksinstrumenten. Het wordt ook vaak gebruikt in medische apparatuur als optische transmissiecomponent van instrumenten zoals endoscopen.

Ovale kwartsbuis
Het bijzondere uiterlijk van de opaalkwartsbuis is te danken aan het submicronbellennetwerk dat gelijkmatig daarin is verdeeld. Deze bellen worden gevormd door de procesparameters nauwkeurig te controleren tijdens het smeltproces, en hun grootte en distributiedichtheid hebben rechtstreeks invloed op de optische eigenschappen van de buis. De bellenstructuur produceert niet alleen een zacht lichtverstrooiend effect, maar vermindert ook aanzienlijk de thermische geleidbaarheid van het materiaal, waardoor het goede thermische isolatie-eigenschappen heeft.

Op het gebied van infraroodverwarming kunnen opaalachtige kwartsbuizen de thermische straling gelijkmatig verspreiden en lokale oververhitting voorkomen. Het wordt vaak gebruikt als beschermingsbuis voor verwarmingselementen in voedselverwerkingsapparatuur, die de verwarmingsefficiëntie kan garanderen en kan voorkomen dat voedsel verbrandt. In speciale verlichtingsapparaten wordt het gebruikt om een ​​verblindingsvrije, uniforme oppervlaktelichtbron te creëren. Sommige analytische instrumenten gebruiken ook opaalachtige kwartsbuizen als monsterkamers om een ​​uniform detectielichtpad te verkrijgen.

Gekleurde kwartsbuizen
De vereisten voor het productieproces van gekleurde kwartsbuizen zijn extreem hoog en er moeten stabiele kleureffecten worden bereikt met behoud van de basiseigenschappen van kwartsglas. Het kleurproces maakt meestal gebruik van een smeltmethode bij hoge temperatuur om specifieke metaaloxiden gelijkmatig in de kwartsmatrix op te nemen. Verschillende kleurstoffen produceren karakteristieke absorptiespectra, zoals kobaltelementen blauw produceren, mangaanelementen paars produceren, enz.

Deze gekleurde buizen zijn niet alleen decoratief, maar belangrijker nog: ze hebben selectieve filtereigenschappen. In podiumverlichtingssystemen kunnen gekleurde kwartsbuizen direct een specifiek kleurlicht produceren. In optische experimentele apparaten kan het worden gebruikt als filterelement voor specifieke golflengten. Sommige industriële detectieapparatuur gebruikt de filtereigenschappen ook voor spectrale analyse. Speciaal geformuleerde gekleurde buizen kunnen ook schadelijke straling afschermen en worden gebruikt in beschermende apparaten.

Speciaal gevormde kwartsbuizen
De vervaardiging van speciaal gevormde kwartsbuizen demonstreert volledig de flexibiliteit van de kwartsglasverwerkingstechnologie. Afhankelijk van de toepassingsvereisten kan het worden gemaakt in verschillende complexe geometrische vormen, waaronder bochten met meerdere hoeken, T-vormige driewegbuizen, reducerende verbindingsbuizen, enz. Deze speciale vormen vereisen meestal een combinatie van meerdere verwerkingstechnologieën, zoals warmbuigen, precisielassen en machinale bewerking.

In halfgeleiderapparatuur worden speciaal gevormde kwartsbuizen gebruikt om complexe gastoevoersystemen te bouwen. Bij de chemische productie kunnen speciaal gevormde kwartsbuizen voldoen aan veeleisende proceseisen. Experimentele apparaten voor wetenschappelijk onderzoek vereisen vaak op maat gemaakte kwartsleidingsystemen. Sommige medische apparatuur maakt ook gebruik van speciaal gevormde kwartsbuizen als belangrijke functionele componenten.

Buizen met laag hydroxylgehalte
De vervaardiging van kwartsbuizen met een laag hydroxylgehalte vereist een speciale procesbeheersing. Het hydroxylgehalte in het materiaal kan aanzienlijk worden verminderd door de smeltatmosfeer te optimaliseren, gebruik te maken van vacuümontgassingstechnologie en zeer zuivere grondstoffen te gebruiken. Meer geavanceerde technologieën omvatten ook speciale processen zoals daaropvolgende plasmabehandeling.

Op het gebied van lasertechnologie verminderen buizen met een laag hydroxylgehalte de infraroodabsorptieverliezen aanzienlijk en vormen de kerncomponenten van lasers met hoog vermogen. In optische precisiesystemen kan het de optische vervorming verminderen die wordt veroorzaakt door hydroxylgroepen. Sommige speciale lichtbronapparatuur vereist ook buizen met een laag hydroxylgehalte om de spectrale zuiverheid te garanderen. Op het gebied van optische vezelcommunicatie wordt het gebruikt als voorvormmateriaal voor optische vezels met lage verliezen.

4. Kerntoepassingsgebieden
Op het gebied van de opto-elektronische technologie is kwarts glazen buizen spelen een onvervangbare rol. Als kerncomponent van speciale lichtbronnen wordt het veel gebruikt bij de vervaardiging van gasontladingslampen met hoge intensiteit, waaronder metaalhalogenidelampen, hogedruknatriumlampen, enz. Deze verlichtingsapparatuur kan tijdens het werken een interne temperatuur bereiken van duizenden graden Celsius, vergezeld van sterke ultraviolette straling.

Kwartsglasbuizen zijn perfect gekwalificeerd vanwege hun hoge temperatuurbestendigheid en anti-ultraviolette eigenschappen. Bij de toepassing van ultraviolette technologie zijn kwartsglasbuizen het voorkeursmateriaal voor de vervaardiging van UV-sterilisatielampen, ultraviolette uithardingslampen en andere apparatuur. Hun uitstekende ultraviolette transmissie zorgt voor sterilisatie- en uithardingseffecten.

Het gebied van optische vezelcommunicatie is onlosmakelijk verbonden met kwartsglasbuizen. Als basismateriaal van de voorvorm voor optische vezels ondergaat de kwartsbuis met hoge zuiverheid een complex afzettings- en trekproces om uiteindelijk een optische vezel te vormen die optische signalen doorgeeft. In de lasertechnologie worden speciaal behandelde kwartsglasbuizen gebruikt om belangrijke componenten te vervaardigen, zoals de resonantieholte en het uitgangsvenster van de laser. Hun uitstekende optische uniformiteit en thermische stabiliteit garanderen de kwaliteit en stabiliteit van de laseruitvoer.

De productie van halfgeleiders is sterk afhankelijk van kwartsglasbuizen. Kwartsglasbuizen spelen een belangrijke rol in veel belangrijke schakels in de chipproductie. Bij het groeiproces van monokristallijn silicium zorgen zeer zuivere kwartskroezen en thermische veldcomponenten voor een zuivere omgeving voor kristalgroei. Bij processen bij hoge temperaturen, zoals diffusie en oxidatie, worden kwartsglasbuizen gebruikt als procesholten en gastoevoerleidingen om corrosieve gassen en extreme temperaturen te weerstaan.

In apparatuur voor het verwerken van wafels, kwarts glazen buizen Er worden belangrijke componenten van gemaakt, zoals waferdragers en gasverdelers in verschillende vormen. De fotovoltaïsche industrie maakt ook gebruik van een groot aantal kwartsglasbuizen, vooral in polykristallijne siliciumstaven en monokristallijne siliciumgroeiapparatuur. De zuiverheid van kwartsbuizen heeft rechtstreeks invloed op de conversie-efficiëntie van zonnecellen. Met de voortdurende vooruitgang van halfgeleiderprocesknooppunten worden de zuiverheids- en vlakheidseisen van kwartsglasbuizen steeds hoger.

De chemische industrie maakt volop gebruik van de uitstekende chemische stabiliteit van kwartsglasbuizen. Bij het behandelen van corrosieve media zoals sterke zuren en sterke basen vertonen kwartsglasreactoren, warmtewisselaars en andere apparatuur een uitstekende corrosieweerstand. In het laboratorium worden kwartsglasbuizen verwerkt tot verschillende experimentele precisie-apparaten, zoals monstercellen voor spectrale analyse, reactiebuizen op hoge temperatuur, enz., en hun chemische inertheid zorgt voor de nauwkeurigheid van experimentele gegevens.

Op het gebied van analytische tests zorgen kwartscuvetten, optische prisma's en andere componenten voor de nauwkeurigheid van spectrale metingen. Wetenschappelijke onderzoeksinstellingen gebruiken vaak kwartsglasbuizen om speciale experimentele apparaten te bouwen, zoals observatievensters voor hoge temperaturen, componenten van vacuümsystemen, enz., om aan de experimentele behoeften onder extreme omstandigheden te voldoen. De toepassing van kwartsglasbuizen op deze gebieden heeft de mogelijkheden van chemisch onderzoek en experimenten enorm uitgebreid.

Op het gebied van industriële verwarming kwarts glazen buizen worden veel gebruikt als stralingsbuizen en beschermhoezen voor infraroodstralers. Dankzij de hoge temperatuurbestendigheid kan verwarmingsapparatuur stabiel en langdurig werken in ruwe omgevingen. In medische sterilisatieapparatuur zijn sterilisatiecontainers gemaakt van kwartsglasbuizen bestand tegen herhaalde sterilisatie van stoom op hoge temperatuur en hoge druk.

Belangrijke componenten zoals observatievensters en sensorbeschermhoezen van vliegtuigen en ruimtevaartuigen zijn gemaakt van speciale kwartsglasbuizen om betrouwbaarheid in extreme omgevingen te garanderen. De voedselverwerkende industrie maakt gebruik van de veilige en niet-giftige eigenschappen van kwartsglasbuizen om deze toe te passen op verwarmingsapparaten die in direct contact komen met voedsel, zoals verwarmingsbuizen voor bakapparatuur.