Por que o quartzo precisa ser recozido

De acordo com o método de processamento, uso e aparência, o vidro de quartzo é classificado em duas categorias: transparente e opaco. A categoria transparente inclui tipos como vidro de quartzo transparente fundido, vidro de quartzo fundido, vidro de quartzo transparente refinado a gás e vidro de quartzo sintético. A categoria opaca consiste em vidro de quartzo opaco, vidro de quartzo óptico, vidro de quartzo para semicondutores e vidro de quartzo para fontes de luz elétrica. Além disso, o vidro de quartzo é dividido em três categorias com base na pureza: alta pureza, comum e dopada.

A devitrificação é um defeito inerente no vidro de quartzo resistente a alta temperatura. A energia interna do vidro de quartzo é maior que a do quartzo cristalino, colocando -o em um estado metaestável termodinamicamente instável. À medida que a temperatura aumenta, a vibração das moléculas de SiO2 acelera e, com o tempo, isso leva ao rearranjo e cristalização. O crescimento da cristalização ocorre principalmente na superfície, seguido por defeitos internos. Isso ocorre porque essas áreas são mais suscetíveis à contaminação, resultando no acúmulo local de íons de impureza. Os íons álcalis como K, Na, Li, CA e Mg podem diminuir a viscosidade do vidro, acelerando assim a desitrificação.

É importante notar que o vidro é um mau condutor de calor. Quando um pedaço de vidro de quartzo (quando não está sob pressão) é aquecido ou resfriado, a camada externa do vidro experimenta uma mudança de temperatura primeiro. O exterior aquece ou esfria antes que o calor seja conduzido no interior do vidro, criando uma diferença de temperatura entre a superfície e o interior. Quando aquecido, a camada externa do vidro de quartzo se expande devido a temperaturas mais altas, enquanto o interior mais frio resiste a essa expansão, mantendo seu estado original. Essa interação produz dois tipos de estresse interno: "tensão compressiva", que atua na camada externa para resistir à expansão e "tensão de tração", que é a força exercida pela camada externa em expansão na camada interna. Coletivamente, essas forças são chamadas de estresse no vidro de quartzo.

Como a resistência à compressão do vidro de quartzo é significativamente maior que sua resistência à tração, as camadas interna e externa podem suportar grandes diferenças de temperatura quando aquecidas. Durante o processamento da lâmpada, o vidro de quartzo pode ser aquecido diretamente em uma chama de hidrogênio-oxigênio sem quebrar. No entanto, se o vidro de quartzo aquecer a temperaturas de 500 ° C ou superior for subitamente colocado em água de resfriamento, é provável que se quebre.

Estresse térmico emProdutos de vidro de quartzopode ser dividido em estresse temporário e estresse permanente.

Estresse temporário:

Quando a mudança de temperatura do vidro é menor que a temperatura do ponto de deformação, a condutividade térmica é ruim e o calor total é desigual, gerando certa tensão térmica. Essa tensão térmica tem uma diferença de temperatura. Esse estresse térmico é chamado de estresse temporário. Deve -se notar que, como a camada central das hastes do núcleo de quartzo produzida e processada em tempos normais é misturada com diferentes substâncias químicas, é muito fácil produzir aquecimento desigual. Portanto, após a conclusão do splicing, a temperatura do corpo da haste é uniformizada por uma chama para tornar o gradiente geral de temperatura o mais suave possível, eliminando bastante o estresse temporário da haste do núcleo de quartzo.

Estresse permanente:

Quando o vidro é resfriado acima da temperatura do ponto de deformação, a tensão térmica gerada pela diferença de temperatura não desaparecerá completamente depois que o vidro é resfriado à temperatura ambiente e a temperatura das camadas interna e externa é igual. Ainda há uma certa quantidade de estresse no vidro. O tamanho da tensão permanente depende da taxa de resfriamento do produto acima da temperatura do ponto de deformação, da viscosidade do vidro de quartzo, do coeficiente de expansão térmica e da espessura do produto. Após o processamento, o estresse permanente gerado afetou o processamento e a produção subsequentes. Portanto, o estresse permanente só pode ser eliminado pelo recozimento.

O recozimento do vidro de quartzo é dividido em quatro estágios: estágio de aquecimento, estágio de temperatura constante, estágio de resfriamento e estágio de resfriamento natural.

Fase de aquecimento: para os requisitos do vidro de quartzo, este trabalho é baseado nos requisitos de recozimento dos produtos ópticos. Todo o processo de aquecimento é aquecido lentamente a 1100 ° C. Segundo a experiência, o aumento da temperatura é de 4,5/R2 ° C/min, onde R é o raio do produto de vidro de quartzo.

Estágio constante de temperatura: quando a haste de quartzo atinge a temperatura máxima real de recozimento, o corpo do forno é submetido a um tratamento constante de temperatura para diminuir o gradiente térmico do produto e o calor uniformemente em todas as posições. Prepare -se para o próximo resfriamento.

Estágio de resfriamento: para eliminar ou gerar estresse permanente muito pequeno durante o processo de resfriamento da haste de quartzo, a temperatura deve ser lentamente reduzida neste estágio para evitar gradientes excessivos de temperatura. A taxa de resfriamento de 1100 ° C a 950 ° C é de 15 ° C/hora. A taxa de resfriamento de 950 ° C a 750 ° C é de 30 ° C/hora. A temperatura de resfriamento de 750 ° C a 450 ° C é de 60 ° C/hora.

Fase de resfriamento natural: abaixo de 450 ° C, corte a fonte de alimentação do forno de recozimento sem alterar o ambiente de isolamento para permitir que ele esfrie naturalmente abaixo de 100 ° C. Abaixo de 100 ° C, abra o ambiente de isolamento para permitir que ele esfrie até a temperatura ambiente.

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