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Cuarzo (SiO₂) aplicado a productos cerámicos

El cuarzo es un tipo de vidrio, como su nombre indica, pero lo que lo diferencia es que el vidrio común está compuesto por muchos componentes, mientras que el cuarzo solo está compuesto por SiO₂. Debido a que el cuarzo contiene una cantidad muy pequeña de impurezas metálicas, solo hasta 10 ppm (una centésima de milésima), el estado mínimo suele ser de solo 10 ppb (una billonésima) o menos, y debido a su alta pureza, el cuarzo presenta características y ventajas que otros vidrios no pueden presentar.

El material de cuarzo (SiO₂) presenta un coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la abrasión, buena estabilidad química, aislamiento eléctrico, retardación baja y estable, transmisión de luz visible de rayos ultravioleta (infrarrojos) cercanos, y altas propiedades mecánicas, entre otras.

Por lo tanto, los materiales de cuarzo de alta pureza se utilizan ampliamente en la tecnología electrónica moderna, semiconductores, telecomunicaciones, fuentes de luz eléctrica, energía solar, instrumentos de medición de alta precisión de defensa nacional, instrumentos de física y química de laboratorio, energía nuclear, nanoindustrias.

Aplicaciones de semiconductores
En el proceso de fabricación de semiconductores, los principales materiales de cuarzo se utilizan para el horno de tubo de cuarzo, barco de cuarzo, anillo de cuarzo, tanque de cuarzo, ventanas, equipos de proceso y otros componentes de cuarzo relacionados.
El procesamiento de cuarzo incluye: rectificado de superficie, pulido, corte de cilindro, corte, procesamiento de ranuras, procesamiento de curvas, procesamiento de formas especiales, perforación de agujeros ultrafinos, recubrimiento de películas.

Características del cuarzo

1. Fácil penetración de la luz
La fácil penetración de la luz en el cuarzo no solo se aplica a la luz visible. La luz de longitud de onda que va desde la luz ultravioleta hasta la luz infrarroja también presenta una buena penetración.
2. Alta pureza
Al estar compuesto solo por SiO₂, contiene solo cantidades mínimas de impurezas metálicas.
3. Resistencia al calor
Con un punto de ablandamiento de aproximadamente 1700°C, se puede utilizar a una alta temperatura de 1000°C. El coeficiente de expansión térmica es pequeño, lo que le permite resistir cambios de temperatura drásticos.
4. Resistencia a la erosión de medicamentos
Presenta propiedades químicas bastante estables con una excelente resistencia química.

Tabla de características del material de cuarzo

1. Análisis del contenido de impurezas del material (contenido de SIO₂: ≥ 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. Prueba óptica: valores de índice de refracción y dispersión (na = 1.45845)

Categoría	20°C	UV	IR	Luz visible
Valor de Na	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. Prueba térmica

Coeficiente de expansión térmica	Temperatura °C	100	300		500	700	900		1100
Coeficiente de expansión térmica	Thermal Expansion Coefficient x 10^-7	5.11	5.92		5.65	5.73	5.52		5.48
Conducción de calor W/m°C	Temperatura °C	20	100		200	300	400		950
Conducción de calor W/m°C	Coeficiente de conducción de calor	1.38	1.47		1.55	1.67	1.84		2.68
Tasa de energía térmica J/Kg°C	Temperatura °C	20		100		500		900
Tasa de energía térmica J/Kg°C	Tasa de energía térmica	690		772		964		1052

4. Prueba de Electricidad

Rendimiento de Electricidad	Constante Dieléctrica (E)	20°C	23°C	28°C
	Constante Dieléctrica (E)	3.7	3.77	3.81
	(Tgδ)	1 kHz	1-1000 MHz	3 x 10^-4MHz
	(Tgδ)	0.0005	0.0001	0.0004
	Factor de resistividad (Ω cm)	20°C	400°C	800°C	1200°C
	Factor de resistividad (Ω cm)	10¹⁶	10¹⁰	6.3 x 10⁶	1.3 x 10⁵

5. Reacción de Material y Óxido

AIO₃	MgO	CaO	ZnO	Óxido de Fe	CuO	BaO	Óxido Básico	PbO
> 1200°C	> 950°C	> 1000°C	> 800°C	> 950°C	> 950°C	> 900°C	> 800°C	Estado de fusión

6. Propiedades mecánicas

Densidad	2.21 g/cm³	Fuerza de compresión	6000N/mm² 160000psi	Fuerza de extensión	50 N/mm²	Fuerza de torsión	30 N/mm²
Dureza de Mohs	5.5 - 6.5 N/mm²	Coeficiente de torsión	3.1 x 10⁴ N/mm²	Resistencia a la flexión	67 N/mm²	Velocidad del sonido	5720m x s

7. Cambios de temperatura

Punto de deformación: 1000 - 1125°C
Uso a largo plazo: por debajo de 1100°C
Punto de recocido: 1180°C
Uso a corto plazo: 1450°C
Punto de ablandamiento: 1600 - 1710°C
Fusión: 1730°C

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