شش مسیر فرآیند برای شیشه کوارتز با خلوص بالا
شیشه کوارتز دارای خلوص بالا، عبور طیفی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین و مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، خوردگی و اشعه ماوراء بنفش عمیق است. این به طور گسترده در زمینه های تولید صنعتی پیشرفته مانند اپتیک، هوا فضا و نیمه هادی ها استفاده می شود.
شیشه کوارتز را می توان با توجه به فرآیند آماده سازی طبقه بندی کرد. دو نوع مواد اولیه اصلی برای تهیه شیشه کوارتز وجود دارد. نوع اول ماسه کوارتز با خلوص بالا است که برای ذوب الکتریکی و پالایش گاز برای تهیه شیشه کوارتز ذوب شده در دماهای بالا بیش از 1800 درجه سانتیگراد استفاده می شود. نوع دوم ترکیبات حاوی سیلیکون است که برای تهیه شیشه کوارتز مصنوعی از طریق واکنش های شیمیایی استفاده می شود.
روش ذوب الکتریکی
روش ذوب الکتریکی به این صورت است که مواد خام کوارتز پودر شده در بوته با حرارت الکتریکی ذوب می شود و سپس شیشه کوارتز از طریق فرآیند انجماد سرد شدن سریع تشکیل می شود. روش های اصلی گرمایش شامل مقاومت، قوس الکتریکی و القای فرکانس متوسط است.
روش پالایش گاز
از نظر صنعتی، روش پالایش گاز کمی دیرتر از روش ذوب الکتریکی است. از شعله هیدروژن-اکسیژن برای ذوب کوارتز طبیعی استفاده می کند و سپس به تدریج آن را روی سطح هدف شیشه کوارتز جمع می کند. شیشه کوارتز ذوب شده تولید شده به روش پالایش گاز عمدتاً برای منابع نور الکتریکی، صنایع نیمه هادی، لامپ های زنون کروی و غیره استفاده می شود. در روزهای اولیه، لوله ها و بوته های شیشه ای کوارتز شفاف با کالیبر بزرگ مستقیماً با ماسه کوارتز با خلوص بالا بر روی تجهیزات ویژه با استفاده از شعله هیدروژن-اکسیژن ذوب می شدند. در حال حاضر معمولاً از روش تصفیه گاز برای تهیه شمش کوارتز استفاده می شود و سپس شمش کوارتز به صورت سرد یا گرم پردازش می شود تا محصولات شیشه کوارتز مورد نیاز ساخته شود.
روش CVD
اصل روش CVD این است که مایع فرار SiCl4 را گرم می کنیم تا آن را گازی کنیم و سپس اجازه می دهیم SiCl4 گازی وارد شعله هیدروژن-اکسیژن حاصل از احتراق هیدروژن و اکسیژن تحت محرک گاز حامل (O2) شود، با بخار آب در دمای بالا واکنش می دهد تا ذرات بی شکل را تشکیل دهد و سپس در دمای فرعی رسوب می کند. شیشه ای
روش PCVD
فرآیند PCVD اولین بار توسط کورنینگ در دهه 1960 ارائه شد. از پلاسما برای جایگزینی شعله هیدروژن-اکسیژن به عنوان منبع گرما برای تهیه شیشه کوارتز استفاده می کند. دمای شعله پلاسمای مورد استفاده در فرآیند PCVD بسیار بالاتر از شعله های معمولی است. دمای هسته آن می تواند تا 15000K باشد و دمای متوسط آن 4000 ~ 5000K است. گاز کار می تواند به طور مناسب با توجه به الزامات فرآیند خاص انتخاب شود.
روش دو مرحله ای CVD
روش سنتی CVD روش تک مرحله ای یا روش مستقیم نیز نامیده می شود. از آنجایی که بخار آب در واکنش دخیل است، محتوای هیدروکسیل در شیشه کوارتز تهیه شده با روش CVD یک مرحله ای به طور کلی زیاد است و کنترل آن دشوار است. برای رفع این نقص، مهندسان روش CVD یک مرحله ای را بهبود بخشیدند و روش CVD دو مرحله ای را که روش سنتز غیر مستقیم نیز نامیده می شود، توسعه دادند.
اصلاح حرارتی
روش اصلاح حرارتی ابتدا مواد پایه شیشه کوارتز را با حرارت دادن نرم می کند و سپس از طریق روش هایی مانند فروکش کردن و کشش محصول مورد نظر به دست می آید. در کوره اصلاح حرارتی، بدنه کوره توسط گرمایش القایی الکترومغناطیسی گرم می شود. جریان متناوب که از سیم پیچ القایی در کوره عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی متناوب در فضا ایجاد می کند و میدان الکترومغناطیسی بر روی عنصر گرمایش برای تولید جریان و گرما عمل می کند. با افزایش دما، ماده پایه شیشه کوارتز نرم می شود و در این زمان، میله/لوله شیشه ای کوارتز را می توان با پایین کشیدن با تراکتور تشکیل داد. با تنظیم دما در کوره و سرعت کشش، میله/لوله های شیشه کوارتز با قطرهای مختلف کشیده می شود. آرایش سیم پیچ و ساختار کوره کوره گرمایش القایی الکترومغناطیسی تأثیر زیادی بر میدان دما در کوره دارد. در تولید واقعی، میدان دما در کوره باید به شدت کنترل شود تا از کیفیت محصولات شیشه کوارتز اطمینان حاصل شود.