Enam jalur proses untuk kaca kuarsa dengan kemurnian tinggi
Kaca kuarsa memiliki kemurnian tinggi, transmitansi spektral tinggi, koefisien ekspansi termal rendah, dan ketahanan yang sangat baik terhadap guncangan termal, korosi, dan radiasi ultraviolet yang dalam. Kaca ini banyak digunakan dalam bidang manufaktur industri kelas atas seperti optik, kedirgantaraan, dan semikonduktor.
Kaca kuarsa dapat diklasifikasikan menurut proses persiapannya. Ada dua jenis bahan baku utama untuk menyiapkan kaca kuarsa. Jenis pertama adalah pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi, yang digunakan untuk peleburan listrik dan pemurnian gas untuk menyiapkan kaca kuarsa lebur pada suhu tinggi melebihi 1800°C; jenis kedua adalah senyawa yang mengandung silikon, yang digunakan untuk menyiapkan kaca kuarsa sintetis melalui reaksi kimia.
Metode peleburan listrik
Metode peleburan listrik adalah melelehkan bahan baku kuarsa bubuk dalam wadah dengan pemanasan listrik, dan kemudian membentuk kaca kuarsa melalui proses vitrifikasi pendinginan cepat. Metode pemanasan utama meliputi resistansi, busur, dan induksi frekuensi menengah.
Metode pemurnian gas
Secara industri, metode pemurnian gas sedikit lebih lambat daripada metode peleburan listrik. Metode ini menggunakan nyala api hidrogen-oksigen untuk melelehkan kuarsa alami, dan kemudian secara bertahap menumpuknya pada permukaan target kaca kuarsa. Kaca kuarsa lebur yang diproduksi dengan metode pemurnian gas terutama digunakan untuk sumber cahaya listrik, industri semikonduktor, lampu xenon bulat, dll. Pada awalnya, tabung kaca kuarsa transparan berkaliber besar dan wadah peleburan langsung dilebur dengan pasir kuarsa dengan kemurnian tinggi pada peralatan khusus menggunakan nyala api hidrogen-oksigen. Sekarang metode pemurnian gas umumnya digunakan untuk menyiapkan ingot kuarsa, dan kemudian ingot kuarsa diproses dingin atau panas untuk membuat produk kaca kuarsa yang dibutuhkan.
Metode CVD
Prinsip metode CVD adalah memanaskan cairan SiCl4 yang mudah menguap untuk membuatnya menjadi gas, dan kemudian membiarkan SiCl4 yang berbentuk gas memasuki nyala api hidrogen-oksigen yang terbentuk oleh pembakaran hidrogen dan oksigen di bawah dorongan gas pembawa (O2), bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi untuk membentuk partikel amorf, mengendap pada substrat pengendapan yang berputar, dan kemudian meleleh pada suhu tinggi untuk membentuk kaca kuarsa. Metode PCVD
Proses PCVD pertama kali diusulkan oleh Corning pada tahun 1960-an. Proses ini menggunakan plasma untuk menggantikan nyala api hidrogen-oksigen sebagai sumber panas untuk menyiapkan kaca kuarsa. Suhu nyala api plasma yang digunakan dalam proses PCVD jauh lebih tinggi daripada nyala api biasa. Suhu intinya dapat mencapai 15000K, dan suhu rata-ratanya adalah 4000~5000K. Gas kerja dapat dipilih dengan tepat sesuai dengan persyaratan proses tertentu.
Metode CVD dua langkah
Metode CVD tradisional juga disebut metode satu langkah atau metode langsung. Karena uap air terlibat dalam reaksi, kandungan hidroksil dalam kaca kuarsa yang disiapkan dengan metode CVD satu langkah umumnya tinggi dan sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kekurangan ini, para insinyur menyempurnakan metode CVD satu langkah dan mengembangkan metode CVD dua langkah, yang juga disebut metode sintesis tidak langsung.
Modifikasi Termal
Metode modifikasi termal pertama-tama melunakkan bahan dasar kaca kuarsa dengan memanaskannya, lalu memperoleh produk yang diinginkan melalui metode seperti penenggelaman palung dan penarikan. Dalam tungku modifikasi termal, badan tungku dipanaskan dengan pemanasan induksi elektromagnetik. Arus bolak-balik yang dialirkan melalui kumparan induksi dalam tungku menghasilkan medan elektromagnetik bolak-balik di ruang angkasa, dan medan elektromagnetik tersebut bekerja pada elemen pemanas untuk menghasilkan arus dan panas. Saat suhu naik, bahan dasar kaca kuarsa melunak, dan pada saat ini, batang/tabung kaca kuarsa dapat dibentuk dengan menariknya ke bawah menggunakan traktor. Dengan menyesuaikan suhu dalam tungku dan kecepatan penarikan, batang/tabung kaca kuarsa dengan diameter berbeda dapat ditarik. Susunan kumparan dan struktur tungku dari tungku pemanas induksi elektromagnetik memiliki pengaruh besar pada medan suhu dalam tungku. Dalam produksi aktual, medan suhu dalam tungku perlu dikontrol secara ketat untuk memastikan kualitas produk kaca kuarsa.