Excellentes propriétés thermiques et chimiques de silice fondue comme matériau de creuset

Électro-quartz
Quartz fondu
Morceau de silice fondue

Brève description

La silice fondue est fabriquée à partir de silice de haute pureté, utilisant une technologie de fusion unique pour garantir la plus haute qualité. Notre silice fondue est amorphe à plus de 99 % et présente un coefficient de dilatation thermique extrêmement faible et une résistance élevée aux chocs thermiques. La silice fondue est inerte, présente une excellente stabilité chimique et une conductivité électrique extrêmement faible.

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Applications

La silice fondue est une excellente matière première pour une utilisation dans le moulage de précision, les réfractaires, les fonderies, les céramiques techniques et d'autres applications qui nécessitent un produit homogène et de haute pureté avec une très faible dilatation thermique.

Composition chimique	Première année	Typique	Deuxième année	Typique
SiO2	99,9 %min	99.92	99,8 %min	99,84
Fe2O3	50 ppm maximum	19	80 ppm maximum	50
Al2O3	100 ppm maximum	90	150 ppm maximum	120
K2O	30 ppm maximum	23	30 ppm maximum	25

Processus de production et caractéristique

Le quartz fondu possède d'excellentes propriétés thermiques et chimiques en tant que matériau de creuset pour la croissance de monocristaux à partir de la fusion, et sa grande pureté et son faible coût le rendent particulièrement attrayant pour la croissance de cristaux de haute pureté. Cependant, dans la croissance de certains types de cristaux, un Une couche de revêtement de carbone pyrolytique est nécessaire entre la masse fondue et le creuset en quartz.

Propriétés clés de la silice fondue

La silice fondue présente plusieurs caractéristiques remarquables tant au niveau de ses propriétés mécaniques, thermiques, chimiques qu'optiques :
• Il est dur et robuste, et pas trop difficile à usiner et à polir. (On peut également appliquer le micro-usinage laser.)
• La température de transition vitreuse élevée rend la fusion plus difficile que celle des autres verres optiques, mais cela implique également que des températures de fonctionnement relativement élevées sont possibles. Cependant, la silice fondue peut présenter une dévitrification (cristallisation locale sous forme de cristobalite) au-dessus de 1 100 °C, notamment sous l'influence de certaines impuretés traces, ce qui altèrerait ses propriétés optiques.
• Le coefficient de dilatation thermique est très faible – environ 0,5 · 10−6 K−1. C'est plusieurs fois inférieur à celui des lunettes classiques. Une dilatation thermique encore plus faible autour de 10−8 K−1 est possible avec une forme modifiée de silice fondue avec du dioxyde de titane, introduite par Corning [4] et appelée verre à ultra faible expansion.
• La résistance élevée aux chocs thermiques est le résultat de la faible dilatation thermique ; il n'y a qu'une contrainte mécanique modérée, même lorsque des gradients de température élevés se produisent en raison d'un refroidissement rapide.
• La silice peut être chimiquement très pure, selon la méthode de fabrication (voir ci-dessous).
• La silice est chimiquement assez inerte, à l'exception de l'acide fluorhydrique et des solutions fortement alcalines. À des températures élevées, il est également quelque peu soluble dans l’eau (beaucoup plus que le quartz cristallin).
• La zone de transparence est assez large (environ 0,18 μm à 3 μm), permettant l'utilisation de silice fondue non seulement dans toute la région spectrale visible, mais également dans l'ultraviolet et l'infrarouge. Cependant, les limites dépendent largement de la qualité du matériau. Par exemple, de fortes bandes d'absorption infrarouge peuvent être provoquées par la teneur en OH et par l'absorption UV des impuretés métalliques (voir ci-dessous).
• En tant que matériau amorphe, la silice fondue est optiquement isotrope – contrairement au quartz cristallin. Cela implique qu'il n'a pas de biréfringence et que son indice de réfraction (voir Figure 1) peut être caractérisé avec une seule formule de Sellmeier.