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Quarz (SiO₂) auf keramischem Produkt angewendet

Quarz ist eine Art Glas, wie der Name schon sagt, aber was es von gewöhnlichem Glas unterscheidet, ist, dass gewöhnliches Glas aus vielen Komponenten besteht, während Quarz nur aus SiO₂ besteht. Da Quarz nur sehr geringe Mengen an metallischen Verunreinigungen enthält, höchstens bis zu 10ppm (ein Hunderttausendstel), ist der Mindestzustand normalerweise nur 10ppb (eins zu einer Milliarde) oder weniger. Aufgrund seiner hohen Reinheit weist Quarz selbst Eigenschaften und Vorteile auf, die andere Gläser nicht aufweisen können.

Das Material Quarz (SiO₂) zeichnet sich durch einen äußerst geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Abriebfestigkeit, gute chemische Stabilität, elektrische Isolierung, geringe und stabile Verzögerung, nahezu ultraviolette (infrarote) Durchlässigkeit für sichtbares Licht, hohe mechanische Eigenschaften und vieles mehr aus.

Daher werden hochreine Quarzmaterialien in der modernen Elektroniktechnologie, Halbleitern, Telekommunikation, elektrischen Lichtquellen, Solarenergie, nationalen Verteidigungshochpräzisionsmessinstrumenten, Laborphysik- und Chemieinstrumenten, Kernenergie und Nanoindustrien weit verbreitet eingesetzt.

Halbleiteranwendungen
Bei der Herstellung von Halbleitern werden hauptsächlich Quarzmaterialien für Quarzrohröfen, Quarzboote, Quarzringe, Quarztanks, Fenster, Prozessausrüstungen und andere damit verbundene Quarzkomponenten verwendet.
Die Quarzverarbeitung umfasst: Oberflächenschleifen, Polieren, Zylinderschneiden, Schneiden, Nutbearbeitung, Kurvenbearbeitung, Sonderformbearbeitung, Ultraschalllochbohrung, Filmbeschichtung.

Eigenschaften von Quarz

1. Einfache Lichtdurchlässigkeit
Die einfache Lichtdurchlässigkeit von Quarz gilt nicht nur für sichtbares Licht. Auch Lichtwellenlängen von ultraviolett bis infrarot dringen gut durch.
2. Hohe Reinheit
Da es nur aus SiO₂ besteht, enthält es nur geringe Mengen an metallischen Verunreinigungen.
3. Hitzebeständigkeit
Mit einem Erweichungspunkt von etwa 1700°C kann es bei Temperaturen von bis zu 1000°C verwendet werden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient ist gering, sodass es starken Temperaturschwankungen standhalten kann.
4. Beständigkeit gegen chemische Erosion
Es zeichnet sich durch sehr stabile chemische Eigenschaften und eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit aus.

Quarz Material Eigenschaften Tabelle

1. Analyse des Gehalts an Materialverunreinigungen (SIO₂-Gehalt: ≥ 99,995%)

Fe	Mg	Mn	K	Li	Co	Ni	Cu	Na	B	Ti	Ca	Al
1,2	0,4	0,1	2,0	0,5	< 0,02	0,03	0,57	2,3	0,8	0,1	0,8	16

2. Optischer Test: Brechungsindex und Dispersionswerte (na = 1,45845)

Kategorie	20°C	UV	IR	Sichtbares Licht
Na-Wert	1.4586 ± 4 x 10^-4	1,5341 - 1,4942	1,4251 - 1,47451	1,4698 - 1,45413
Mean dispersion and dispersion coefficient / Nf-Nc=0.00674 ±3 x 10^-4 / Dispersion coefficient Y= 680

3. Wärmtest

Wärmeausdehnungskoeffizient	Temperatur °C	100	300		500	700	900		1100
Wärmeausdehnungskoeffizient	Thermal Expansion Coefficient x 10^-7	5.11	5.92		5.65	5.73	5.52		5.48
Wärmeleitfähigkeit W/m°C	Temperatur °C	20	100		200	300	400		950
Wärmeleitfähigkeit W/m°C	Wärmeleitfähigkeitskoeffizient	1.38	1.47		1.55	1.67	1.84		2.68
Thermische Energiemenge J/Kg°C	Temperatur °C	20		100		500		900
Thermische Energiemenge J/Kg°C	Thermische Energiemenge	690		772		964		1052

4. Elektrizitätstest

Elektrizitätsleistung	Dielektrizitätskonstante (E)	20°C	23°C	28°C
	Dielektrizitätskonstante (E)	3,7	3,77	3,81
	(Tgδ)	1 kHz	1-1000 MHz	3 x 10^-4MHz
	(Tgδ)	0,0005	0,0001	0,0004
	Widerstandsfaktor (Ω cm)	20°C	400°C	800°C	1200°C
	Widerstandsfaktor (Ω cm)	10¹⁶	10¹⁰	6.3 x 10⁶	1.3 x 10⁵

5. Reaktion von Material und Oxid

AIO₃	MgO	CaO	ZnO	Fe-Oxid	CuO	BaO	Basis-Oxid	PbO
> 1200°C	> 950°C	> 1000°C	> 800°C	> 950°C	> 950°C	> 900°C	> 800°C	Schmelzzustand

6. Mechanische Eigenschaften

Dichte	2,21 g/cm³	Druckfestigkeit	6000N/mm² 160000psi	Dehnfestigkeit	50 N/mm²	Drehmomentkraft	30 N/mm²
Mohs Härte	5,5 - 6,5 N/mm²	Drehmomentkoeffizient	3.1 x 10⁴ N/mm²	Biegefestigkeit	67 N/mm²	Schallgeschwindigkeit	5720m x s

7. Temperaturänderungen

Dehnpunkt: 1000 - 1125°C
Langzeitgebrauch: unter 1100°C
Glühtemperatur: 1180°C
Kurzzeitgebrauch: 1450°C
Erweichungspunkt: 1600 - 1710°C
Schmelzpunkt: 1730°C

Galerie

Halbleiterquarz
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