Quartzo Fundido: Propriedades do Quartzo Fundido

This post is also available in: Holandês Inglês Francês Alemão Italiano Polonês Espanhol

Propriedades do Quartzo Fundido

Propriedades [Inglês, Métrica, Sistema Internacional de Unidades (SI) Valor]
Impurezas de traços
Cálculos de pressão
Diretrizes de utilização adequadas do quartzo fundido

Sílica é encontrada em quase todos os lugares da natureza, representa quase 1/3 da massa da crosta terrestre. Vitreous Slica é o termo genérico usado para descrever todos os tipos de vidro de sílica, com os fabricantes a referirem-se ao material como Quartzo Fundido ou Sílica Fundida.

Fabricados fundindo sílica cristalina natural, areia ou cristal de rocha, existe uma vasta gama de produtos que podem ser opacos, translúcidos ou transparentes. Se o dióxido de silício for derivado sinteticamente, o material produzido é vulgarmente chamado Sílica Fundida Sintética.

Vitreous Sílica, em todas as suas formas, oferece uma variedade de propriedades tais como:

Permeabilidade
Dureza Extrema
Coeficiente muito baixo de expansão térmica
Resistência à alta temperatura
Alta Pureza Química
Resistência à Corrosão Alta
Transmissão ótica extensiva de Ultra-Violeta a Infra-Vermelho
Excelentes qualidades de isolamento elétrico
Estabilidade notável sob bombardeamento atómico

PROPRIEDADE	INGLÊS & MÉTRICA VALOR DO SISTEMA	SISTEMA INTERNACIONAL VALOR DE UNIDADES (SI)
Densidade	2,2 gm/cm3	2,2 x 103 kg/m3
Dureza	Escala de 5.5-6.5 Mohs 570KHN100
Resistência à tensão do design	7.000 psi	4,8 x 107 Pa (N/m²)
Força compressiva de design	Maior que 160.000 psi	Maior que 1,1 x 109 Pa
Módulo a granel	5,3 x 106 psi	3,7 x 1010 Pa
Rigidez Modulus	4,5 x 106 psi	7.2 x 1010 Pa
Modulus de Young	10,5 x 106 psi	7.2 x 1010 Pa
Rácio Poisson	.17	.17
Coeficiente de Expansão Térmica	5,5 x 10-7 cm/cm°C (20°C – 320°C)	5,5 x 10-7 m/m°K (293°K – 593°K)
Condutividade Térmica (20°C)	3,3 x 10-3 gm calcm/cm²°C	1,4 W/m°K
Calor específico (20°)	.16gm cal/gm	670 J/kg°K
Ponto de amolecimento	1683°C	1956°
Ponto annealing	1215°C	1488°
Ponto de tensão	1120°C	1393°
Resistência Elétrica	7(107) ohmcm (350°C)	7(107)ohm-m
Propriedades Dielétricas	(20°C e 1 MHz)	(293°K e 1 MHz)
Constante	3.75	3.75
Força	5 x 107 volts/mil	5 x 107 V/m
Fator de Perda	Menos de 4 x 10-4	Menos de 4 x 10-4
Fator de dissipação	Menos de 1 x 10-4	Menos de 1 x 10-4
Índice de Refração	1.4585	1.4585
Constrigence (Valor Nu) Quartzo Fundido	67.56	67.56
Velocidade da onda de tesoura sonora	3,75 x 105 cm/seg	3,75 x 103 m/s
Velocidade da onda de compressão sonora	5,90 x 105 cm/seg	5,90 x 103 m/s
Atenuação sónica	Menos de 11 db/mMHz	Menos de 11 db/mMHz
Constantidades de Permeabilidade	(cmmm/cmseccm de Hg – 700°C/973°K)
Hélio	210 x 10-10
Hidrogénio	21 x 10-10
Deutrium	17 x 10-10
Néon	905 x 10-10

TRAÇO DE IMPUREZAS

TIPO (PPM)

Rio

Rio Li

Rio Zr

*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)

Rio Al

Como

Rio Au

Rio Ba

Ser

Rio Co

Rio

Rio Ga

Corning 7980 ®

<150

-40

N.D.

<100

<14

<10

<20

N.D.

<10

<13

<15

N.D.

Rio Li

Rio Mo

Sr.

Rio Zn

Rio Zr

<21

<25

<10

<150

<100

<40

<10

<30

CÁLCULOS DA PRESSÃO

CÁLCULOS DA PRESSÃO INTERNA FÓRMULA DE TUBAGEM Uma vez que o quartzo fundido é utilizado em aplicações que envolvam pressões internas, é útil saber a pressão máxima que pode ser aplicada a um tubo de quartzo fundido selecionado. A fórmula à direita pode aproximar esta informação à temperatura ambiente. S = pr/t Onde:S = Aro Stress em Pa
p = Pressão de trabalho (Pa)
r0 = Raio Interior (mm)
t = Espessura da parede (mm)

Esta fórmula não pode ser utilizada quando a pressão interna excede 100 psi.

CÁLCULOS DE PRESSÃO DE RUTURA PARA DISCOS E PLACAS
É necessário determinar o diferencial de pressão para muitas aplicações de discos de quartzo fundidos stressados, placas e óculos de visão. As fórmulas abaixo podem ser utilizadas para aplicações de temperança ambiente de peças com arestas presas ou não firmes.

A = Área não suportada em sq/polegadas

T = Espessura (polegadas)

F = Fator de Segurança (7)

M = Módulo de Rutura (7.000 psi)

P = Pressão (psi)

OS CÁLCULOS DE PRESSÃO ACIMA REFERIDOS SÃO APENAS RECOMENDAÇÕES.
OS PONTOS DE PRESSÃO REAIS PODEM VARIAR DEPENDENDO DAS APLICAÇÕES DO UTILIZADOR

DIRETRIZES DE UTILIZAÇÃO ADEQUADAS DO QUARTZ FUNDIDAS

LIMPEZA

A limpeza do quartzo fundido é fundamental antes de ser utilizada em qualquer aplicação. O quartzo fundido deve ser limpo colocando-o numa solução máxima de 7% de bifluoto de amónio durante um máximo de dez (10) minutos, ou uma solução máxima de 10% de volume de ácido hidroflorílico durante um máximo de 5 (5) minutos. Após a limpeza, utilizando o método acima, o quartzo fundido deve ser enxaguado em água desionizada ou destilada e depois seca.

CORRENDO EM PROCEDIMENTO

Para aumentar a resistência à devitrificação e sag do seu quartzo, uma camada uniforme de cristobalita deve ser formada na superfície externa dos tubos de quartzo. Expor um tubo novo a uma temperatura de até 1200°C e rode-o 90° a cada duas (2) horas durante as primeiras 12 a 24 horas.

ARMAZENAMENTO

O espaço permite que o quartzo fundido seja armazenado no seu contentor de transporte original. Se isso não for prático, pelo menos o embrulho deve ser conservado. No caso da tubagem, as coberturas finais devem ser mantidas no lugar até à utilização do produto. Isto protege as extremidades de lascar e mantém fora a sujidade e a humidade que podem comprometer a pureza e o desempenho da tubagem.

ESTES PRODUTOS SÃO ANNEALED

Tanto o vidro de quartzo como o vidro de sílica estão annealed a aproximadamente 1150°C. No entanto, atingem um ponto de tensão a cerca de 1120°C. Estes produtos de vidro, se arrefecidos rapidamente após a utilização a temperaturas acima deste ponto de tensão, voltarão a desenvolver tensão. Deve-se ter especial cuidado ao utilizar produtos de grande porte.

AO JUNTAR QUARTZO FUNDIDO E OUTROS MATERIAIS

O vidro de quartzo e sílica expande-se apenas ligeiramente com aumentos de temperatura, em contraste com outros materiais. Deve ter cuidado quando estes produtos de vidro estão ligados a outros materiais e o aumento da temperatura, a fim de evitar o desenvolvimento de fissuras.

O CUIDADO DEVE SER TOMADO DURANTE A INSERÇÃO DO FORNO

Quartzo e vidro de sílica apresentam baixa condutividade térmica. Se o produto de vidro se aproximar demasiado de um elemento de aquecimento, ou for colocado em contacto direto com uma chama, pode aquecer localmente e desenvolver fissuras. Os tubos de vidro compridos também podem deformar-se a temperaturas igual ou superiores a 1100°C. Deve-se ter cuidado para suportar ambos os tipos de vidro, produtos expecialmente grandes.

DEVITRIFICAÇÃO

Devitrificação de quartzo e vidro de sílica significa transição de um estado metaestável (vitrificado) para um estado cristalizado estável de cristobalita. A devitrificação ocorre quando o produto é utilizado a altas temperaturas durante um longo período de tempo, ou é aquecido enquanto as impurezas aderem à sua superfície. Mesmo pequenas impurezas na superfície podem ter uma grande influência. Nestas condições, a devitrificação pode mesmo ocorrer a temperaturas igual ou inferiores a 1000°C. Isto quase nunca ocorre a temperaturas de 1150°C ou menos, se a superfície de vidro estiver perfeitamente limpa. A devitrificação geralmente começa quando a temperatura sobe para 1200°C ou superior, e depois desenvolve-se à medida que a temperatura aumenta.

Fonte