我々/ 石英

応用
1.我々は溶融石英とも呼ばれ、理化化学用度や光ファイバーの材料などとして幅広く使用されています。
2. 融点が高くて耐熱性のよい我々はハロゲンランプに使用されて、高輝度・長寿命を実現します。
3.我々は耐熱性がよく、透明性が高く、紫外線域の透過特性に優れてフォトマスク基板に使用されています。
4.我々は、高温安定性の特性により半導体製造用炉芯管の材料として非常に優れた材料です。
5.溶融石英は、多くの用途で理想的な光学材料として平面鏡(例えば: 望遠鏡)の製造に使用されています。
6. 溶融石英は耐熱形状安定性の高い部材の製造(例えば: ルツボ、フォトマスク、皿)、熱処理プロセスや焼流し鋳造、ガラス製造に使用されています。この耐熱形状は耐熱衝撃性とほとんどの元素や化合物の化学的に不活性であります。半透明石英管は、ヒーター、工業用炉やその他に使用されています。

物理的性質
溶融石英は0.55 ppm/°C (20-320°C)程度の極めて低い熱膨張係数で耐熱衝撃性に優れ、快速な温度変化があっても不破裂します。
UV グレード合成我々「登録商標HPFS 、Spectrosil、Suprasil」は金属不純物の含有量が低いため、紫外(UV) 領域において卓越した透過率を得ることが可能です。光ファイバー 厚さ1cm、波長が170 nmの透過率が50%、波長が160 nmまで透過します。
赤外線(IR)グレード我々「登録商標はInfrasil、Vitreosil IR」は電気溶融石英、金属不純物(波長が250 nmのUV透過率を抑制)が多く、含水率(3.6μmの波長領域での赤外線伝送を実現)が低いです。あらゆるグレードの透明我々の物理的性質はほとんど同じです。
溶融我々は製造工程で含水率と赤外線透過率を決めています。熔融石英材料は含水率が非常に高く、赤外線IRグレード材料は、[OH]含有量(ppm)<10です。

光学的性質
我々は通常のガラスに比べ高純度、光学的性能にも優れていますので、半導体工業用製品や理化学用実験器具等にいろんな用途に応用されています。紫外線透過率が良くて、溶融石英はレンズや紫外線スペクトル等光学用途で使用されています

波長 透過率%
nm 合成石英 溶融石英 赤外光学石英
170 50 10 0
180 80 50 3
190 84 65 8
200 87 70 20
220 90 80 60
240 91 82 65
260 92 86 80
280 92 90 90
300 92 91 91
320 92 92 92
340 92 92 92
360 92 92 92
380 92 92 92
400-2000 92 92 92
2500 85 87 92
2730 10 30 90
3000 80 80 90
3500 75 75 88
4000 55 55 73
4500 15 25 35
5000 7 15 30

熱的性質
我々は平均5.0 × 10 –7/ °Cの熱膨張係数で、一般的なガラスに比べて極めて低熱膨張係数です。例えば1 m3 のホウケイ酸ガラスと我々を一緒に炉に入れて500 °C加熱するとき、ホウケイ酸ガラスは5リットル以上に体積が大きくなり、我々は1リットル未満で大きくなります。我々は低熱膨張係数による耐熱衝撃性を持っています。
1000 ° C焼成した我々を直接氷水の中に投下しても割れません。しかしながら、耐熱衝撃性は熱膨張係数により、表面状態や幾何学的形状にもよります。熱膨張係数がほぼ同じて、各種の二酸化珪素と溶融石英を結合しても熱破損を起こすリスクが増加しません。

技術仕様 酸水素炎溶融石英 溶融石英 電気溶融石英
温度パラメーター
軟化温度(°C) 1660 1600 1710
焼きなまし温度(°C) 1160 1100 1220
ひずみ温度(°C) 1070 1000 1125
連続使用温度 最大(°C) 1110 950 1160
短期使用温度 最大(°C) 1250 1200 1300
平均比熱(J/kg · K)
0 ... 100 °C 772 772 772
0 ... 500 °C 964 964 964
0 ... 900 °C 1052 1052 1052
熱伝導率(W/m · K)
20 °C 1.38 1.38 1.38
100 °C 1.47 1.46 1.47
200 °C 1.55 1.55 1.55
300 °C 1.67 1.67 1.67
400 °C 1.84 1.84 1.84
950 °C 2.68 2.68 2.68
平均線膨張係数(K–1)
0 ... 100 °C 5.1 × 10 –7 5.1 × 10 –7 5.1 × 10 –7
0 ... 200 °C 5.8 × 10 –7 5.8 × 10 –7 5.8 × 10 –7
0 ... 300 °C 5.9 × 10 –7 5.9 × 10 –7 5.9 × 10 –7
0 ... 600 °C 5.4 × 10 –7 5.4 × 10 –7 5.4 × 10 –7
0 ... 900 °C 4.8 × 10 –7 4.8 × 10 –7 4.8 × 10 –7
– 50 ... 0 °C 2.7 × 10 –7 2.7 × 10 –7 2.7 × 10 –7

機械的性質
溶融石英は圧縮に対して非常に強く、設計圧縮強度は1.1 x 10 9 Pa (160,000 psi)を超えます。あらゆるガラスは、表面欠陥が本来の強度を低下し、引張り強度にも大きな影響を及ぼします。溶融石英の表面状態が良い場合、設計引張り強度は4.8×107Pa(7000psi)を超えし、推奨設計応力は0.68×107Pa(1,000psi)です。

機械的性質 基準値
密度 2.203g/cm3
圧縮強度 >1100Mpa
曲げ強度 67Mpa
引張り強度 48.3Mpa
ポアソン比 0.14~0.17
弾性率  71700Mpa
剛性率 31000Mpa
モース硬度 5.3~6.5(Moths Scale)
屈伏点 1280℃
比熱(20~350℃) 670J/kg.℃
熱伝導度(20℃) 1.4W/m.℃
屈折率 1.4585
熱膨張係数 5.5×10-7cm/cm.℃
熱間使用温度 1750~2050℃
短期使用温度 1300℃
長期使用温度 1100℃
抵抗率 7×107Ω.cm
絶縁耐力 250~400Kv/cm
誘電率 3.7~3.9
誘電吸収係数 <4×104
誘電損失係数 <1×104

化学的特性
溶融石英は、結晶構造を持たず二酸化珪素(SiO2)からつくられるガラスで、我々、溶融シリカなどとも呼ばれます。
高純度の溶融石英は、原材料、製造方法及び後処理プロセスにより決めます。一般的にアルミ(Al)、ナトリウム(Na)、鉄(Fe)等金属不純物と水(OH 基)や塩素が極めて少なく存在して、我々の粘度や光吸収、電気的性質に影響を及ぼします。そのため、ZCQは生産過程中すべての段階で特殊措置を行って、高純度を確保しています。その他、ZCQは様々な精製過程を経て、石英砂(珪砂)の品質を向上します。

単位 X10-4%
Al Fe Ca Mg Yi Cu Mn Ni pb Sn Cr B K Na Li OH
溶融石英 16 0.92 1.5 0.4 1.0 0.01 0.05 <0.3 <0.3 <0.3 <0.3 0.2 1.49 1.67 <0.3 400
高純度合成石英 0.37 0.31 0.27 0.04 0.03 0.03 0.01 <0.03 <0.03 <0.03 <0.03 0.02 0.5 0.5 <0.03 1200
赤外線グレード石英 35 1.45 2.68 1.32 1.06 0.22 0.07 <0.03 <0.03 <0.03 <0.03 0.3 2.2 3 <0.3 5
紫外線グレード石英 3.9 0.4 3.5 1.2 0.45 0.1 0.02 0.06 0.04 0.02 0.03 0.1 0.5 1.5 0.05 1200

電気的性質
溶融石英(我々)には、温度変化にも非常に安定して優れる電気強度を持っています。電気抵抗率は25 ℃時(10 to 17th power) ohms/cc、1000 ℃時(10 to 17th power) ohms/cc。

温度 ℃ 電気抵抗率℃M 温度 ℃ 電気抵抗率 ℃M
20 100 200 300 400 500 600 10×1018 1×1018 10×1015 0.2×1012 5×109 0.3×109 60×106 700 800 900 1000 1100 1200 1300 10×106 4×106 2×106 1×106 0.7×106 0.5×106 0.4×106

失透
「過冷却液体」とは、通常ガラスを言います。我々は元来熱力学的には不安定状態にあるので、結晶化するために起こる構造変化が失透であります。特に付着したナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属やその他の不純物によってネットワーク構造が崩され粘度が低下して、失透が促進されます。
各種雰囲気中での加熱温度、時間により失透が起こり、高温になるとガラス状態から石英の高温結晶形-クリストバライトの結晶になります。
クリストバライトは表面から見るとシリカガラスと密度がほぼ同じです。でも275 ° Cまで冷却する時、クリストバライトにおける高温型(β)から低温型(α)の構造変化、βからα転移に伴う大きな体積変化が、冷め割れを引き起こします。

我々
我々には製造方法によりいろんな種類がありますが、大きく「溶融我々」と「合成我々」に分類されます

溶融我々
溶融我々は通常透明で、天然の水晶の粉末を電気炉やガス/酸素の溶融炉を使用して2000°Cで溶融します。溶融我々は、溶融我々は半導体製造用炉心管、治具、ランプ部材等として使用されています。

合成石英
合成石英は、シリコーンなどと同様ケイ素を原料にして酸化や連続火炎中加水分解プロセスによって形成され。通常、四塩化ケイ素(SiCl4)から作られます。光学的な均質性や透過率に優れてレンズやプリズムなどの光学部品、半導体や液晶製造用フォトマスクに最適です。

透明我々の主な性質
極めて低い熱膨張係数。
非常に高く耐熱性。
金属の不純物が少なく、高純度。
耐食性に優れる。
紫外線域から赤外線域まで透過特性に優れる。
電気絶縁性が良い。

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