Quarzo fuso: proprietà del quarzo fuso

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Proprietà del quarzo fuso

Proprietà [Inglese, Metrica, Valore del Sistema Internazionale di Unità (SI)]
Tracce di impurità
Calcoli della pressione
Linee guida per l’uso corretto del quarzo fuso

La silice si trova quasi ovunque in natura, rappresenta quasi 1/3 della massa della crosta terrestre. La silice vitrea è il termine generico usato per descrivere tutti i tipi di vetro di silice, con i produttori che si riferiscono al materiale come quarzo fuso o silice fusa.

Prodotto fondendo silice cristallina naturale, sabbia o cristallo di rocca, è disponibile una vasta gamma di prodotti che possono essere opachi, traslucidi o trasparenti. Se il biossido di silicio è derivato sinteticamente, il materiale prodotto è comunemente chiamato silice sintetica fusa.

La silice vitrea, in tutte le sue forme, offre una varietà di proprietà come:

Permeabilità
Durezza estrema
Coefficiente di dilatazione termica molto basso
Resistenza alle alte temperature
Elevata purezza chimica
Elevata resistenza alla corrosione
Ampia trasmissione ottica dall’ultravioletto all’infrarosso
Eccellenti qualità di isolamento elettrico
Notevole stabilità sotto il bombardamento atomico

PROPRIETÀ	INGLESE & METRICO VALORE DI SISTEMA	SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ (SI) VALORE
Densità	2,2 gm/cm3	2,2 x 103 kg/m3
Durezza	5.5-6.5 Scala di Mohs 570KHN100
Resistenza alla trazione del design	7.000 psi	4,8 x 107 Pa (N/m²)
Resistenza alla compressione del design	Superiore a 160.000 psi	Maggiore di 1,1 x 109 Pa
Modulo bulk	5,3 x 106 psi	3,7 x 1010 Pa
Modulo di rigidità	4,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Modulo di Young	10,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Rapporto di Poisson	.17	.17
Coefficiente di dilatazione termica	5,5 x 10-7 cm/cm°C (20°C – 320°C)	5,5 x 10-7 m/m°K (293°K – 593°K)
Conducibilità termica (20°C)	3,3 x 10-3 gm calcm/cm²°C	1,4 W/m°K
Calore specifico (20°)	.16gm cal/gm	670 J/kg°K
Punto di rammollimento	1683°C	1956°
Punto di ricottura	1215°C	1488°
Punto di deformazione	1120°C	1393°
Resistività elettrica	7 (107) ohmcm (350°C)	7(107)ohm-m
Proprietà dielettriche	(20°C e 1 MHz)	(293°K e 1 MHz)
Costante	3.75	3.75
Forza	5 x 107 volt/mil	5 x 107 V/m
Fattore di perdita	Meno di 4 x 10-4	Meno di 4 x 10-4
Fattore di dissipazione	Meno di 1 x 10-4	Meno di 1 x 10-4
Indice di rifrazione	1.4585	1.4585
Costrizione (valore Nu) Quarzo fuso	67.56	67.56
Velocità dell’onda sound-shear	3,75 x 105 cm/sec	3,75 x 103 m/s
Velocità dell’onda di compressione del suono	5,90 x 105 cm/sec	5,90 x 103 m/s
Attenuazione sonica	Meno di 11 db/mMHz	Meno di 11 db/mMHz
Costanti di permeabilità	(cmmm/cmseccm di Hg – 700°C/973°K)
Elio	210 x 10-10
Idrogeno	21 x 10-10
Deutrio	17 x 10-10
Neon	905 x 10-10

TRACCE DI IMPURITÀ

TIPO (PPM)

Intelligenza artificiale

COME

Okay

Li ·

*OH-

GE 124®

<.002>

< 0,2

0.4

<0,01

<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

<0,01

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

TIPO (PPB)

Argentum

Ale

Come

Essere

Corning 7980 ®

< 150

-40

n.d.

< 100

<14

<10

< 20

n.d.

<10

< 1

<13

<15

n.d.

Okay

Li ·

<21

< 1

<25

<10

< 150

< 100

< 40

< 1

<10

<30

CALCOLI DELLA PRESSIONE

CALCOLI DI PRESSIONE INTERNA FORMULA DI ROTTURA PER TUBI Poiché il quarzo fuso viene utilizzato in applicazioni che coinvolgono pressioni interne, è utile conoscere la pressione massima che può essere applicata a un tubo di quarzo fuso selezionato. La formula a destra può approssimare queste informazioni a temperatura ambiente. S = pr/t Dove:S = Stress del cerchio in Pa
p = Pressione di esercizio (Pa)
r0 = Raggio interno (mm)
t = Spessore parete (mm)

Questa formula non può essere utilizzata quando la pressione interna supera i 100 psi.

CALCOLI DELLA PRESSIONE DI ROTTURA PER DISCHI E PIASTRE
La determinazione del differenziale di pressione è necessaria per molte applicazioni di dischi, piastre e vetri di quarzo fuso sollecitati. Le formule riportate di seguito possono essere utilizzate per applicazioni di tempture ambiente di parti con bordi bloccati o non bloccati.

A = Area non supportata in quadrati/pollici

T = Spessore (pollici)

F = Fattore di sicurezza (7)

M = Modulo di rottura (7.000 psi)

P = Pressione (psi)

I CALCOLI DELLA PRESSIONE DI CUI SOPRA SONO SOLO RACCOMANDAZIONI.
I PUNTI DI PRESSIONE EFFETTIVI POSSONO VARIARE A SECONDA DELLE APPLICAZIONI DELL’UTENTE

LINEE GUIDA PER L’USO CORRETTO DEL QUARZO FUSO

PULITURA

La pulizia del quarzo fuso è fondamentale prima di essere utilizzata in qualsiasi applicazione. Il quarzo fuso deve essere pulito ponendolo in una soluzione massima al 7% di bifluoruro di ammonio per non più di dieci (10) minuti, o in una soluzione massima di volume del 10% di acido idroflorico per non più di cinque (5) minuti. Dopo la pulizia, utilizzando il metodo di cui sopra, il quarzo fuso deve essere risciacquato in acqua deionizzata o distillata e quindi asciugato.

ESECUZIONE NELLA PROCEDURA

Al fine di aumentare la resistenza alla devitrificazione e all’abbassamento delle stoviglie, è necessario formare uno strato uniforme di cristobalite sulla superficie esterna dei tubi di quarzo. Esporre un nuovo tubo a una temperatura fino a 1200°C e ruotarlo di 90° ogni due (2) ore per le prime 12-24 ore.

IMMAGAZZINAMENTO

Spazio permettendo, il quarzo fuso deve essere conservato nel suo contenitore di spedizione originale. Se ciò non è pratico, almeno l’involucro dovrebbe essere mantenuto. Nel caso di tubi, i rivestimenti terminali devono essere mantenuti in posizione fino all’utilizzo del prodotto. Questo protegge le estremità dalle scheggiature e tiene fuori sporco e umidità che potrebbero compromettere la purezza e le prestazioni del tubo.

QUESTI PRODOTTI SONO RICOTTI

Sia il quarzo che il vetro di silice sono ricotti a circa 1150°C. Tuttavia, raggiungono un punto di deformazione a circa 1120 ° C. Questi prodotti in vetro, se rapidamente raffreddati dopo l’uso a temperature superiori a questo punto di deformazione, svilupperanno nuovamente la tensione. Prestare particolare attenzione quando si utilizzano prodotti di grandi dimensioni.

QUANDO SI UNISCE QUARZO FUSO E ALTRI MATERIALI

Il vetro al quarzo e silice si espande solo leggermente con l’aumento della temperatura, in contrasto con altri materiali. Bisogna fare attenzione quando questi prodotti in vetro sono collegati ad altri materiali e la temperatura aumenta, al fine di evitare lo sviluppo di crepe.

BISOGNA FARE ATTENZIONE DURANTE L’INSERIMENTO DEL FORNO

Il quarzo e il vetro di silice presentano una bassa conduttività termica. Se il prodotto in vetro si avvicina troppo a un elemento riscaldante o viene messo a diretto contatto con una fiamma, può riscaldarsi localmente e sviluppare crepe. I tubi di vetro lunghi possono anche deformarsi a temperature di 1100 ° C o superiori. Bisogna fare attenzione a supportare entrambi i tipi di vetro, in particolare i prodotti di grandi dimensioni.

DEVITRIFICAZIONE

La devitrificazione del quarzo e del vetro di silice significa la transizione da uno stato metastabile (vetrificato) a uno stato cristallizzato stabile di cristobalite. La devitrificazione si verifica quando il prodotto viene utilizzato ad alte temperature per un lungo periodo di tempo o viene riscaldato mentre le impurità aderiscono alla sua superficie. Anche impurità molto piccole sulla superficie possono avere una grande influenza. In tali condizioni, la devitrificazione può verificarsi anche a temperature di 1000 ° C o meno. Questo non si verifica quasi mai a temperature di 1150 ° C o meno, se la superficie del vetro è perfettamente pulita. La devitrificazione di solito inizia quando la temperatura sale a 1200 ° C o superiore, quindi si sviluppa ulteriormente all’aumentare della temperatura.

Fonte