​Warum muss Quarz geglüht werden?​

Quarzglas wird nach ​​Verfahren​​, ​​Anwendung​​ und ​​Aussehen​​ in Kategorien wie geschmolzenes transparentes Quarzglas, gasgereinigtes transparentes Quarzglas, synthetisches Quarzglas, opakes Quarzglas, optisches Quarzglas, Quarzglas für Halbleiterqualität und photoelektrisches Quarzglas eingeteilt. Basierend auf der Reinheit wird es weiter in ​​reine​​, ​​Standard-​​ und ​​dotierte​​ Typen unterteilt.

​​Entglasung​​ (Kristallisation) ist ein inhärenter Defekt in Quarzglas. Aufgrund seines ​​metastabilen Zustands​​ mit höherer innerer Energie als kristallines Cristobalit vibrieren SiO₂-Moleküle und lagern sich im Laufe der Zeit allmählich in kristalline Strukturen um. Dieser Prozess beschleunigt sich in Bereichen mit Verunreinigungen (z. B. Alkali-Ionen wie K, Na, Li, Ca, Mg), die die Viskosität verringern und die Keimbildung fördern. Die Kristallisation beginnt typischerweise an Oberflächen und breitet sich nach innen aus, wodurch Defekte entstehen.

· Bildung von thermischer Spannung​​

Als schlechter Wärmeleiter entwickelt Quarzglas während des Erhitzens/Abkühlens ​​Temperaturgradienten​​. Zum Beispiel:

• ​​Erhitzen​​: Oberflächenschichten dehnen sich schneller aus als das kühlere Innere, wodurch ​​Druckspannung​​ (Oberfläche) und ​​Zugspannung​​ (Inneres) erzeugt werden.
• ​​Abkühlen​​: Schnelles Abkühlen induziert ​​Zugspannung​​ an der Oberfläche und ​​Druckspannung​​ im Inneren.

Die hohe Druckfestigkeit von Quarz toleriert thermische Schocks während der Flammenbearbeitung (z. B. Wasserstoff-Sauerstoff-Flammschweißen). Schnelles Abkühlen (z. B. Abschrecken in Wasser bei >500 °C) verursacht jedoch Brüche aufgrund übermäßiger Zugspannung.

· Spannungsarten​​

1. ​Vorübergehende Spannung​​: Wird unterhalb des ​​Erweichungspunktes​​ erzeugt (wo die Viskosität den Spannungsausgleich begrenzt). Wird durch Temperaturausgleich behoben.
2. ​​Dauerhafte Spannung​​: Bleibt nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur bestehen, verursacht durch Temperaturgradienten während des Abkühlens oberhalb des Erweichungspunktes. Beeinflusst die nachfolgende Verarbeitung und erfordert ​​Glühen​​, um sie zu beseitigen.

· Glühprozess

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Das Glühen umfasst vier Stufen, um die innere Spannung umzuverteilen:

1. Erhitzen​​: Die Temperatur allmählich auf 1100 °C erhöhen, mit einer Rate von ​​4,5/R² °C/min​​ (R = Radius des Quarzprodukts), um einen Wärmeschock zu vermeiden.

​​2. Halten​​: Die Spitzentemperatur (1100–1150 °C) halten, um Temperaturgradienten zu homogenisieren und die Spannung zu reduzieren.

3. ​​Abkühlen​​:

• ​​1100–950 °C​​: 15 °C/h
• ​​950–750 °C​​: 30 °C/h
• ​​750–450 °C​​: 60 °C/h

Langsame Abkühlung minimiert die Restspannung.

​​4. Natürliche Abkühlung​​: Unter 450 °C die Ofenstromversorgung trennen und allmähliches Abkühlen auf <100 °C, dann Umgebungstemperatur, zulassen.

· Wichtige Überlegungen​​

• ​​Virtuelle Temperatur​​: Schnelles Abkühlen erzeugt einen metastabilen Zustand (virtuelle Temperatur > Glühtemperatur), der zu Dimensionsverschiebungen nach dem Glühen führt. Vorgespanntes Glühen minimiert diesen Effekt.

• ​​Optische Anwendungen​​: Entscheidend für spannungsfreie optische Komponenten; Restspannung verändert die Brechungsindex-Gleichmäßigkeit.

Durch die systematische Behandlung von Temperaturgradienten und Spannungsmechanismen gewährleistet das Glühen die mechanische Stabilität, die optische Klarheit und die langfristige Leistung von Quarzglas in Hochtemperatur- oder Präzisionsanwendungen.

ZMSH ist auf die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion von fortschrittlichen Glühprozessen für Quarzglas spezialisiert und bietet umfassende Lösungen von der Prozessentwicklung und der Entwicklung kundenspezifischer Geräte bis hin zu strengen Qualitätsprüfungen. Unsere Dienstleistungen richten sich an verschiedene Quarzprodukte, einschließlich Quarzkomponenten für Halbleiterqualität, optische Qualität, medizinische Qualität und industrielle Qualität, und erfüllen wichtige Glühanforderungen in allen Branchen.