Quartz fondu: Propriétés du quartz fondu

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Propriétés du quartz fondu

Propriétés [Anglais, Métrique, Valeur du Système international d’unités (SI)]
Impuretés à l’état de traces
Calculs de pression
Quartz fondu Directives d’utilisation appropriées

La silice se trouve presque partout dans la nature, elle représente presque 1/3 de la masse de la croûte terrestre. La silice vitreuse est le terme générique utilisé pour décrire tous les types de verre de silice, les fabricants se référant au matériau comme quartz fondu ou silice fondue.

Fabriqués en fusionnant de la silice cristalline naturelle, qu’il s’agisse de cristaux de sable ou de roche, il existe une large gamme de produits pouvant être opaques, translucides ou transparents. Si le dioxyde de silicium est dérivé synthétiquement, le matériau produit est communément appelé silice fondue synthétique.

La silice vitreuse, sous toutes ses formes, offre une variété de propriétés telles que:

Perméabilité
Dureté extrême
Très faible coefficient de dilatation thermique
Résistance aux hautes températures
Haute pureté chimique
Haute résistance à la corrosion
Transmission optique étendue de l’ultra-violet à l’infrarouge
Excellentes qualités d’isolation électrique
Stabilité remarquable sous bombardement atomique

PROPRIÉTÉ	ANGLAIS & MÉTRIQUE VALEUR SYSTÈME	SYSTÈME INTERNATIONAL VALEUR DES UNITÉS (SI)
Densité	2,2 g/cm3	2,2 x 103 kg/m3
Dureté	Échelle de Mohs 5,5-6,5 570KHN100
Résistance à la traction de conception	7 000 psi	4,8 x 107 Pa (N/m²)
Conception de la résistance à la compression	Supérieur à 160 000 psi	Supérieur à 1,1 x 109 Pa
Module en vrac	5,3 x 106 psi	3,7 x 1010 Pa
Module de rigidité	4,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Module de Young	10,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Ratio de Poisson	.17	.17
Coefficient de dilatation thermique	5,5 x 10-7 cm/cm°C (20°C – 320°C)	5,5 x 10-7 m/m°K (293°K – 593°K)
Conductivité thermique (20°C)	3,3 x 10-3 g calcm/cm²°C	1,4 W/m°K
Chaleur spécifique (20°)	.16gm cal/gm	670 J/kg°K
Point d’adoucissement	1683°C	1956°
Point de recuit	1215°C	1488°
Point de déformation	1120°C	1393°
Résistivité électrique	7(107) ohmcm (350°C)	7(107)ohm-m
Propriétés diélectriques	(20°C et 1 MHz)	(293°K et 1 MHz)
Constant	3.75	3.75
Force	5 x 107 volts/mil	5 x 107 V/m
Facteur de perte	Moins de 4 x 10-4	Moins de 4 x 10-4
Facteur de dissipation	Moins de 1 x 10-4	Moins de 1 x 10-4
Indice de réfraction	1.4585	1.4585
Constrigence (valeur Nu) Quartz fondu	67.56	67.56
Vitesse de l’onde de cisaillement sonore	3,75 x 105 cm/s	3,75 x 103 m/s
Vitesse de l’onde de compression sonore	5,90 x 105 cm/s	5,90 x 103 m/s
Atténuation sonore	Moins de 11 db/mMHz	Moins de 11 db/mMHz
Constantes de perméabilité	(cmmm/cmseccm de Hg – 700°C/973°K)
Hélium	210 x 10-10
Hydrogène	21 x 10-10
Deutrium	17 x 10-10
Néon	905 x 10-10

IMPURETÉS À L’ÉTAT DE TRACES

TYPE (PPM)

COMME

*OH-

GE 124®

<.002>

<0,2

0.4

<00.01

<0,05

0.2

0.6

0.1

<0,05

0.7

<0,1

<0,2

<0,003

1.1

0.8

GE 214®

<.002>

<0,2

0.4

<00.01

0.05

<0,05

0.2

0.6

0.1

<0,05

0.7

<0,1

<0,2

<0,003

1.1

0.8

NSG OZ®

–

2.5

–

0.5

0.9

1.7

0.06

0.3

0.03

2.5

–

0.8

–

200

TYPE (PPB)

Comme

Être

Corning 7980 ®

<150

-40

s.d.

<100

<14

<10

<20

s.d.

<10

<13

<15

s.d.

<21

<25

<10

<150

<100

<40

<10

<30

CALCULS DE PRESSION

CALCULS DE PRESSION INTERNE FORMULE DE RUPTURE POUR TUBES Étant donné que le quartz fondu est utilisé dans des applications impliquant des pressions internes, il est utile de connaître la pression maximale qui peut être appliquée à un tube de quartz fondu sélectionné. La formule de droite peut approximer ces informations à température ambiante. S = pr/t Où:S = Stress du cerceau en Pa
p = Pression de service (Pa)
r0 = Rayon intérieur (mm)
t = Épaisseur de paroi (mm)

Cette formule ne peut pas être utilisée lorsque la pression interne dépasse 100 psi.

CALCULS DE PRESSION DE RUPTURE POUR DISQUES ET PLAQUES
La détermination de la différence de pression est nécessaire pour de nombreuses applications de disques, de plaques et de lunettes de vue en quartz fondu sous contrainte. Les formules ci-dessous peuvent être utilisées pour les applications de température ambiante de pièces ayant des bords serrés ou non serrés.

A = Zone non prise en charge en sq/pouces

T = Épaisseur (pouces)

F = Facteur de sécurité (7)

M = Module de rupture (7 000 psi)

P = Pression (psi)

LES CALCULS DE PRESSION CI-DESSUS NE SONT QUE DES RECOMMANDATIONS.
LES POINTS DE PRESSION RÉELS PEUVENT VARIER EN FONCTION DES APPLICATIONS DE L’UTILISATEUR

QUARTZ FONDU DIRECTIVES D’UTILISATION APPROPRIÉES

NETTOYAGE

Le nettoyage du quartz fondu est essentiel avant qu’il ne soit utilisé dans toute application. Le quartz fondu doit être nettoyé en le plaçant dans une solution maximale de bifluorure d’ammonium à 7 % pendant au plus dix (10) minutes, ou dans une solution d’acide hydroflorique maximale à 10 % en volume pendant cinq (5) minutes au maximum. Après le nettoyage, en utilisant la méthode ci-dessus, le quartz fondu doit être rincé à l’eau désionisée ou distillée, puis séché.

PROCÉDURE D’EXÉCUTION

Afin d’augmenter la résistance à la dévitrification et à l’affaissement de votre quartz, une couche uniforme de cristobalite doit être formée sur la surface extérieure des tubes de quartz. Exposez un nouveau tube à une température allant jusqu’à 1200°C et faites-le pivoter de 90° toutes les deux (2) heures pendant les 12 à 24 premières heures.

STOCKAGE

Si l’espace le permet, le quartz fondu doit être entreposé dans son conteneur d’expédition d’origine. Si ce n’est pas pratique, au moins l’emballage devrait être conservé. Dans le cas des tubes, les revêtements d’extrémité doivent être maintenus en place jusqu’à ce que le produit soit utilisé. Cela protège les extrémités de l’écaillage et empêche la saleté et l’humidité qui pourraient compromettre la pureté et les performances du tube.

CES PRODUITS SONT RECUITS

Le verre de quartz et le verre de silice sont recuits à environ 1150 °C. Cependant, ils atteignent un point de déformation à environ 1120 ° C. Ces produits en verre, s’ils sont rapidement refroidis après utilisation à des températures supérieures à ce point de déformation, développeront à nouveau une déformation. Des précautions particulières doivent être prises lors de l’utilisation de produits de grande taille.

LORS DE L’ASSEMBLAGE DE QUARTZ FONDU ET D’AUTRES MATÉRIAUX

Le quartz et le verre de silice ne se dilatent que légèrement avec l’augmentation de la température, contrairement à d’autres matériaux. Des précautions doivent être prises lorsque ces produits en verre sont connectés à d’autres matériaux et que la température augmente, afin d’éviter le développement de fissures.

DES PRÉCAUTIONS DOIVENT ÊTRE PRISES LORS DE L’INSERTION DU FOUR

Le quartz et le verre de silice présentent une faible conductivité thermique. Si le produit en verre s’approche trop près d’un élément chauffant ou est mis en contact direct avec une flamme, il peut être chauffé localement et développer des fissures. Les longs tubes de verre peuvent également se déformer à des températures de 1100 ° C ou plus. Il faut prendre soin de prendre en charge les deux types de verre, en particulier les produits de grande taille.

DÉVITRIFICATION

La dévitrification du verre de quartz et de silice signifie la transition d’un état métastable (vitrifié) à un état cristallisé stable de cristobalite. La dévitrification se produit lorsque le produit est utilisé à des températures élevées sur une longue période de temps, ou il est chauffé pendant que les impuretés adhèrent à sa surface. Même de très petites impuretés à la surface peuvent avoir une influence majeure. Dans de telles conditions, la dévitrification peut même se produire à des températures de 1000 ° C ou moins. Cela ne se produit presque jamais à des températures de 1150 ° C ou moins, si la surface du verre est parfaitement propre. La dévitrification commence généralement lorsque la température monte à 1200 ° C ou plus, puis se développe à mesure que la température augmente.

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