Pourquoi le quartz doit-il être recuit

Selon la méthode de traitement, l'utilisation et l'apparence, le verre de quartz est classé en deux catégories: transparente et opaque. La catégorie transparente comprend des types tels que le verre de quartz transparent fusionné, le verre de quartz fusionné, le verre de quartz transparent raffiné en gaz et le verre de quartz synthétique. La catégorie opaque se compose d'un verre de quartz opaque, d'un verre de quartz optique, d'un verre de quartz pour semi-conducteurs et d'un verre de quartz pour des sources de lumière électrique. De plus, le verre de quartz est divisé en trois catégories en fonction de la pureté: la haute pureté, ordinaire et dopé.

La dévitrification est un défaut inhérent dans le verre de quartz résistant à haute température. L'énergie interne du verre de quartz est plus élevée que celle du quartz cristallin, la plaçant dans un état métastable thermodynamiquement instable. À mesure que la température augmente, la vibration des molécules SiO2 accélère et, au fil du temps, cela conduit au réarrangement et à la cristallisation. La croissance de la cristallisation se produit principalement à la surface, suivie de défauts internes. En effet, ces zones sont plus sensibles à la contamination, entraînant l'accumulation locale d'ions d'impuretés. Les ions alcalins tels que K, Na, Li, Ca et Mg peuvent réduire la viscosité du verre, accélérant ainsi la dévitrification.

Il est important de noter que le verre est un mauvais conducteur de chaleur. Lorsqu'un morceau de verre de quartz (lorsqu'il n'est pas sous pression) est chauffé ou refroidi, la couche extérieure du verre subit un changement de température en premier. L'extérieur se réchauffe ou se refroidit avant que la chaleur ne soit conduite à l'intérieur du verre, créant une différence de température entre la surface et l'intérieur. Lorsqu'elle est chauffée, la couche externe du verre de quartz se dilate en raison de températures plus élevées, tandis que l'intérieur plus frais résiste à cette expansion, en maintenant son état d'origine. Cette interaction produit deux types de contrainte interne: «contrainte de compression», qui agit sur la couche externe pour résister à l'expansion, et «contrainte de traction», qui est la force exercée par la couche extérieure en expansion sur la couche intérieure. Collectivement, ces forces sont appelées stress dans le verre de quartz.

Étant donné que la résistance à la compression du verre de quartz est nettement supérieure à sa résistance à la traction, les couches intérieures et externes peuvent résister à de grandes différences de température lorsqu'elles sont chauffées. Pendant le traitement de la lampe, le verre de quartz peut être directement chauffé dans une flamme d'hydrogène-oxygène sans se casser. Cependant, si le verre de quartz chauffé à des températures de 500 ° C ou plus est soudainement placé dans de l'eau de refroidissement, il est susceptible de se briser.

Contrainte thermique dansProduits en verre de quartzpeut être divisé en stress temporaire et stress permanent.

Stress temporaire:

Lorsque le changement de température du verre est inférieur à la température du point de contrainte, la conductivité thermique est mauvaise et la chaleur totale est inégale, générant ainsi une certaine contrainte thermique. Cette contrainte thermique a une différence de température. Cette contrainte thermique est appelée contrainte temporaire. Il convient de noter que comme la couche centrale des tiges centrales de quartz produites et traitées en temps normal est mélangée avec différentes substances chimiques, il est très facile de produire un chauffage inégal. Par conséquent, une fois l'épissage terminé, la température du corps de la tige est uniforme par une flamme pour rendre le gradient de température global aussi doux que possible, éliminant ainsi considérablement la contrainte temporaire de la tige du noyau de quartz.

Stress permanent:

Lorsque le verre est refroidi au-dessus de la température du point de contrainte, la contrainte thermique générée par la différence de température ne disparaîtra pas complètement après que le verre est refroidi à température ambiante et la température des couches intérieure et extérieure est égale. Il y a encore une certaine quantité de stress dans le verre. La taille de la contrainte permanente dépend de la vitesse de refroidissement du produit au-dessus de la température du point de contrainte, de la viscosité du verre de quartz, du coefficient de dilatation thermique et de l'épaisseur du produit. Après le traitement, la contrainte permanente générée a affecté le traitement et la production ultérieurs. Par conséquent, le stress permanent ne peut être éliminé que par recuit.

Le recuit du verre de quartz est divisé en quatre étapes: étape de chauffage, étape de température constante, étape de refroidissement et étape de refroidissement naturel.

Étape de chauffage: Pour les exigences du verre de quartz, ce travail est basé sur les exigences de recuit des produits optiques. L'ensemble du processus de chauffage est lentement chauffé à 1100 ° C. Selon l'expérience, l'élévation de la température est de 4,5 / R2 ° C / min, où R est le rayon du produit en verre de quartz.

Étape de température constante: Lorsque la tige de quartz atteint la température maximale de recuit réelle, le corps du four est soumis à un traitement à température constante pour ralentir le gradient thermique du produit et la chaleur uniformément à toutes les positions. Préparez-vous pour le prochain refroidissement.

Étape de refroidissement: Afin d'éliminer ou de générer une très petite contrainte permanente pendant le processus de refroidissement de la tige de quartz, la température doit être lentement réduite à ce stade pour éviter des gradients de température excessifs. La vitesse de refroidissement de 1100 ° C à 950 ° C est de 15 ° C / heure. La vitesse de refroidissement de 950 ° C à 750 ° C est de 30 ° C / heure. La température de refroidissement de 750 ° C à 450 ° C est de 60 ° C / heure.

Étape de refroidissement naturel: en dessous de 450 ° C, coupez l'alimentation électrique du four de recuit sans modifier l'environnement d'isolation pour lui permettre de refroidir naturellement à moins de 100 ° C. En dessous de 100 ° C, ouvrez l'environnement d'isolation pour lui permettre de refroidir à température ambiante.

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