Gesmolten kwarts: eigenschappen van gesmolten kwarts

This post is also available in: Engels Frans Duits Italiaans Pools Portugees, Portugal Spaans

Eigenschappen van gesmolten kwarts

Eigenschappen [Engels, Metrisch, International System of Units (SI) Waarde]
Onzuiverheden traceren
Drukberekeningen
Richtlijnen voor het juiste gebruik van gesmolten kwarts

Silica komt bijna overal in de natuur voor, het vertegenwoordigt bijna 1/3 van de massa van de aardkorst. Glasachtig silica is de algemene term die wordt gebruikt om alle soorten silicaglas te beschrijven, waarbij fabrikanten naar het materiaal verwijzen als gesmolten kwarts of gesmolten silica.

Vervaardigd door het fuseren van natuurlijk voorkomend kristallijn silica, zand of bergkristal, is er een breed scala aan producten beschikbaar die ondoorzichtig, doorschijnend of transparant kunnen zijn. Als het siliciumdioxide synthetisch is afgeleid, wordt het geproduceerde materiaal gewoonlijk synthetisch gesmolten silica genoemd.

Glasachtig silica, in al zijn vormen, biedt een verscheidenheid aan eigenschappen, zoals:

Permeabiliteit
Extreme hardheid
Zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt
Weerstand tegen hoge temperaturen
Hoge chemische zuiverheid
Hoge corrosiebestendigheid
Uitgebreide optische transmissie van ultraviolet naar infrarood
Uitstekende elektrische isolatiekwaliteiten
Opmerkelijke stabiliteit onder atoombombardementen

EIGENSCHAP	NEDERLANDS & METRISCH SYSTEEMWAARDE	INTERNATIONAAL SYSTEEM VAN EENHEDEN (SI) WAARDE
Dichtheid	2,2 gm/cm3	2,2 x 103 kg/m3
Hardheid	5.5-6.5 Mohs’-schaal 570KHN100
Ontwerp treksterkte	7.000 psi	4.8 x 107 Pa (N/m²)
Ontwerp druksterkte	Meer dan 160.000 psi	Groter dan 1,1 x 109 Pa
Bulk Modulus	5,3 x 106 psi	3,7 x 1010 Pa
Stijfheid Modulus	4,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Young’s Modulus	10,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Poisson’s Ratio	.17	.17
Coëfficiënt van thermische uitzetting	5,5 x 10-7 cm/cm°C (20°C – 320°C)	5,5 x 10-7 m/m°K (293°K – 593°K)
Thermische geleidbaarheid (20°C)	3,3 x 10-3 gm calcm/cm²°C	1.4 W/m°K
Soortelijke warmte (20°)	.16gm cal / gm	670 J/kg°K
Verwekingspunt	1683°C	1956°
Gloeipunt	1215°C	1488°
Rekpunt	1120°C	1393°
Elektrische weerstand	7 (107) ohmcm (350°C)	7(107)ohm-m
Diëlektrische eigenschappen	(20°C en 1 MHz)	(293°K en 1 MHz)
Constant	3.75	3.75
Kracht	5 x 107 volt/mil	5 x 107 V/m
Verliesfactor	Minder dan 4 x 10-4	Minder dan 4 x 10-4
Dissipatiefactor	Minder dan 1 x 10-4	Minder dan 1 x 10-4
Brekingsindex	1.4585	1.4585
Constrigentie (Nu-waarde) Gesmolten kwarts	67.56	67.56
Snelheid van sound-shear wave	3,75 x 105 cm/sec	3,75 x 103 m/s
Snelheid van geluidscompressiegolf	5,90 x 105 cm/sec	5,90 x 103 m/s
Sonische demping	Minder dan 11 db/mMHz	Minder dan 11 db/mMHz
Permeabiliteitsconstanten	(cmmm/cmseccm van Hg – 700°C/973°K)
Helium	210 x 10-10 cm
Waterstof	21 x 10-10 uur
Deutrium	17 x 10-10 uur
Neon	905 x 10-10 cm

ONZUIVERHEDEN TRACEREN

TYPE (PPM)

ALS

*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

TYPE (PPB)

Als

Zijn

Corning 7980 ®

<150

-40

n.d.

<100

<14

<10

<20

n.d.

<10

<13

<15

n.d.

<21

<25

<10

<150

<100

<40

<10

<30

DRUKBEREKENINGEN

INTERNE DRUKBEREKENINGEN BREUKFORMULE VOOR SLANGEN Omdat gesmolten kwarts wordt gebruikt in toepassingen met interne drukken, is het nuttig om de maximale druk te kennen die kan worden toegepast op een geselecteerde gesmolten kwartsbuis. De formule rechts kan deze informatie benaderen bij kamertemperatuur. S = pr/t Waar:S = Hoop Stress in Pa
p = Werkdruk (Pa)
r0 = Binnenradius (mm)
t = Wanddikte (mm)

Deze formule kan niet worden gebruikt wanneer de interne druk hoger is dan 100 psi.

BREUKDRUKBEREKENINGEN VOOR SCHIJVEN EN PLATEN
Het bepalen van het drukverschil is vereist voor vele toepassingen van gespannen gesmolten kwartsschijven, platen en kijkglazen. De onderstaande formules kunnen worden gebruikt voor ruimtetemperatuurtoepassingen van onderdelen met geklemde of niet-verlichte randen.

A = Niet-ondersteund gebied in vierkante /inch

T = Dikte (inches)

F = Veiligheidsfactor (7)

M = Breukmodulus (7.000 psi)

P = Druk (psi)

DE BOVENSTAANDE DRUKBEREKENINGEN ZIJN SLECHTS AANBEVELINGEN.
WERKELIJKE DRUKPUNTEN KUNNEN VARIËREN AFHANKELIJK VAN DE GEBRUIKERSTOEPASSINGEN

RICHTLIJNEN VOOR HET JUISTE GEBRUIK VAN GESMOLTEN KWARTS

REINIGING

Het reinigen van gesmolten kwarts is van cruciaal belang voordat het in een toepassing wordt gebruikt. Het gesmolten kwarts moet worden gereinigd door het gedurende niet meer dan tien (10) minuten in een maximale oplossing van 7% ammoniumbifluoride te plaatsen, of gedurende niet meer dan vijf (5) minuten in een maximale oplossing van 10% van het waterbloemzuur. Na reiniging, met behulp van de bovenstaande methode, moet het gesmolten kwarts worden gespoeld in gedeïoniseerd of gedestilleerd water en vervolgens worden gedroogd.

UITVOEREN IN PROCEDURE

Om de weerstand tegen devitrificatie en verzakking van uw kwartswerk te verhogen, moet een gelijkmatige laag cristobaliet worden gevormd op het buitenoppervlak van kwartsbuizen. Stel een nieuwe buis bloot aan een temperatuur tot 1200°C en draai hem de eerste 12 tot 24 uur om de twee (2) uur 90°.

OPSLAG

Als de ruimte het toelaat, moet gesmolten kwarts worden opgeslagen in de originele zeecontainer. Als dat niet praktisch is, moet in ieder geval de verpakking behouden blijven. In het geval van slangen moeten de eindbedekkingen op hun plaats worden gehouden totdat het product wordt gebruikt. Dit beschermt de uiteinden tegen afbrokkelen en houdt vuil en vocht buiten, wat de zuiverheid en prestaties van de slang in gevaar kan brengen.

DEZE PRODUCTEN ZIJN GEGLOEID

Zowel kwarts- als silicaglas worden gegloeid bij ongeveer 1150°C. Ze bereiken echter een rekpunt bij ongeveer 1120°C. Deze glasproducten zullen, indien snel afgekoeld na gebruik bij temperaturen boven dit rekpunt, opnieuw spanning ontwikkelen. Speciale voorzichtigheid is geboden bij het gebruik van grote producten.

BIJ HET VERBINDEN VAN GESMOLTEN KWARTS EN ANDERE MATERIALEN

Kwarts en silicaglas zetten slechts licht uit met temperatuurstijgingen, in tegenstelling tot andere materialen. Voorzichtigheid is geboden wanneer deze glasproducten zijn aangesloten op andere materialen en de temperatuur stijgt, om de ontwikkeling van scheuren te voorkomen.

VOORZICHTIGHEID IS GEBODEN BIJ HET INBRENGEN VAN DE OVEN

Kwarts- en silicaglas hebben een lage thermische geleidbaarheid. Als het glasproduct te dicht bij een verwarmingselement komt of in direct contact komt met een vlam, kan het lokaal worden verwarmd en scheuren ontwikkelen. Lange glazen buizen kunnen ook vervormen bij temperaturen van 1100°C of hoger. Er moet voor worden gezorgd dat beide glastypen worden ondersteund, met name producten van grote omvang.

DEVITRIFICATIE

Devitrificatie van kwarts en silicaglas betekent de overgang van een metastabiele (verglaasde) toestand naar een stabiele gekristalliseerde toestand van cristobaliet. Devitrificatie treedt op wanneer het product gedurende een lange periode bij hoge temperaturen wordt gebruikt, of het wordt verwarmd terwijl onzuiverheden zich aan het oppervlak hechten. Zelfs zeer kleine onzuiverheden op het oppervlak kunnen een grote invloed hebben. Onder dergelijke omstandigheden kan devitrificatie zelfs optreden bij temperaturen van 1000 °C of minder. Dit gebeurt bijna nooit bij temperaturen van 1150°C of minder, als het glasoppervlak perfect schoon is. Devitrificatie begint meestal wanneer de temperatuur stijgt tot 1200 °C of hoger, en ontwikkelt zich vervolgens verder naarmate de temperatuur stijgt.

Bron