고순도 석영유리를 위한 6가지 공정 경로

석영 유리는 고순도, 고분광 투과율, 낮은 열팽창 계수, 뛰어난 열충격, 부식 및 심자외선 복사 저항성을 가지고 있습니다. 광학, 항공우주 및 반도체와 같은 고급 산업 제조 분야에서 널리 사용됩니다.

석영 유리는 제조 공정에 따라 분류할 수 있습니다. 석영 유리를 제조하는 데 사용되는 원료에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 첫 번째 유형은 고순도 석영 모래로, 1800°C를 초과하는 고온에서 용융 석영 유리를 제조하기 위해 전기 용융 및 가스 정제에 사용됩니다. 두 번째 유형은 실리콘 함유 화합물로, 화학 반응을 통해 합성 석영 유리를 제조하는 데 사용됩니다.

전기 용융법

전기 용융법은 분말 석영 원료를 도가니에서 전기 가열로 용융한 다음 급속 냉각의 유리화 공정을 통해 석영 유리를 형성하는 것입니다. 주요 가열 방법으로는 저항, 아크 및 중주파 유도가 있습니다.

가스 정제법

산업적으로 가스 정제법은 전기 용융법보다 약간 늦습니다. 수소-산소 화염을 사용하여 천연 석영을 녹인 다음 점차적으로 석영 유리 대상 표면에 축적합니다. 가스 정제법으로 생산된 용융 석영 유리는 주로 전기 광원, 반도체 산업, 구형 제논 램프 등에 사용됩니다. 초기에는 대구경 투명 석영 유리관과 도가니를 수소-산소 화염을 사용하여 특수 장비에서 고순도 석영 모래와 직접 녹였습니다. 지금은 가스 정제법을 사용하여 석영 주괴를 제조한 다음 석영 주괴를 냉간 또는 열간 가공하여 필요한 석영 유리 제품을 만듭니다.

CVD법

CVD법의 원리는 휘발성 액체 SiCl4를 가열하여 기체로 만든 다음 기체 SiCl4를 캐리어 가스(O2)의 구동 하에 수소와 산소의 연소로 형성된 수소-산소 화염에 넣고 고온에서 수증기와 반응하여 비정질 입자를 형성하고 회전 증착 기판에 증착한 다음 고온에서 용융하여 석영 유리를 형성하는 것입니다.

PCVD 방법

PCVD 공정은 1960년대에 코닝이 처음 제안했습니다. 이는 플라즈마를 사용하여 석영 유리를 제조하기 위한 열원으로 수소-산소 화염을 대체합니다. PCVD 공정에 사용되는 플라즈마 화염의 온도는 일반 화염보다 훨씬 높습니다. 핵심 온도는 최대 15000K까지 올라갈 수 있으며 평균 온도는 4000~5000K입니다. 작동 가스는 특정 공정 요구 사항에 따라 적절하게 선택할 수 있습니다.

2단계 CVD 방법

기존 CVD 방법은 1단계 방법 또는 직접 방법이라고도 합니다. 반응에 수증기가 관여하기 때문에 1단계 CVD 방법으로 제조된 석영 유리의 수산기 함량은 일반적으로 높고 제어하기 어렵습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 엔지니어는 1단계 CVD 방법을 개선하고 간접 합성 방법이라고도 하는 2단계 CVD 방법을 개발했습니다.

열 변형

열 변형 방법은 먼저 석영 유리 기본 소재를 가열하여 연화시킨 다음, 트로프 침몰 및 인발과 같은 방법을 통해 원하는 제품을 얻습니다. 열 변형로에서, 노 본체는 전자기 유도 가열에 의해 가열됩니다. 노의 유도 코일을 통과하는 교류 전류는 공간에서 교류 전자기장을 생성하고, 전자기장은 가열 소자에 작용하여 전류와 열을 생성합니다. 온도가 상승함에 따라 석영 유리 기본 소재가 연화되고, 이때 트랙터로 아래로 당겨 석영 유리 막대/관을 형성할 수 있습니다. 노의 온도와 인발 속도를 조정하여 서로 다른 직경의 석영 유리 막대/관을 인발할 수 있습니다. 전자기 유도 가열로의 코일 배열과 노 구조는 노의 온도장에 큰 영향을 미칩니다. 실제 생산에서는 석영 유리 제품의 품질을 보장하기 위해 노의 온도장을 엄격하게 제어해야 합니다.