Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-05-04 Herkunft:中国粉体网
Solare polykristalline Siliziumzellen sind das am weitesten verbreitete und ausgereifteste Produkt in der Solarzellentechnologie. Allerdings stellt der Behälter, der das Polysilizium enthält, beim Schmelzen von Polysiliziumbarren hohe Anforderungen. Als feuerfestes Material, das Temperaturschwankungen standhält, gilt Quarzglaskeramik als der perfekte Behälter für Polysiliziumbarren.
Quarzglaskeramik besteht aus Quarzglas oder Quarzglas als Rohmaterial. Die durch Mahlen, Formen, Sintern und andere Verfahren hergestellten Produkte sind eine neue Art hochreiner und hochtemperaturbeständiger Quarzmaterialien, auch bekannt als gesinterte Quarzglasprodukte oder Quarzglaskeramik.
Quarzkeramik kann im Vergleich zu Quarzglas als umfassende Weiterentwicklung von Quarzglas angesehen werden. Die hervorragenden Eigenschaften von Quarzglaskeramiken spiegeln sich vor allem in folgenden Aspekten wider:
(1) Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, außer dass 300 °C heiße konzentrierte Phosphorsäure und Flusssäure damit reagieren können, es reagiert fast nicht mit anderen Säuren und Basen.
(2) Gute Thermoschockbeständigkeit: Proben, die mehr als 30 Mal einem Thermoschock von 25℃-1100℃ ausgesetzt sind, erzeugen keine Mikrorisse oder Oberflächenabplatzungen.
(3) Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist niedrig, die Temperatur beträgt 0℃-800℃, der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt nur 0,54X10-6/℃. Daher ist bei Verwendung der Quarzglaskeramik in diesem Temperaturbereich die Volumenänderung gering und die Thermoschockbeständigkeit gut, so dass die Quarzglaskeramik die raue Einsatzumgebung übersteht.
(4) Quarzglaskeramiken haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante und einen Dielektrizitätsverlust, die Wärmeleitfähigkeit beträgt 2,09 W/mK, die Dielektrizitätskonstante beträgt 3,1–3,8, der Dielektrizitätsverlust beträgt 4X10–4.
(5) Gute Isolierung, Widerstand bei Raumtemperatur 1015 Ω.
(6) Die Biegefestigkeit von Quarzglaskeramik nimmt mit steigender Temperatur zu. Die Biegefestigkeit bei 1000 °C ist 30–60 % höher als bei Raumtemperatur. Dies liegt daran, dass die Atomwanderungsgeschwindigkeit in Quarzglaskeramik bei hohen Temperaturen zunimmt, wodurch ein Teil der Rissspitze stumpf wird und sich somit die Biegefestigkeit erhöht.
In den 1960er Jahren wurde die Quarzglaskeramik erstmals vom Georgia Institute of Technology in den USA entwickelt. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften ist es in den entwickelten Ländern sehr beliebt und wird in den entwickelten Industriestädten der Vereinigten Staaten, Japans, Frankreichs und anderer Länder schnell gefördert und eingesetzt. Auch in unserem Land wurde 1972 mit der Produktion und Nutzung begonnen.
Die weltweit führenden Länder in der Verarbeitungstechnologie für geschmolzenes Quarz sind die Vereinigten Staaten, Deutschland, Japan und Russland, aber alle verhängen eine Technologieblockade gegen unser Land, die durch Reinigungstechnologie und Kosten eingeschränkt ist, und die groß angelegte Produktion von geschmolzenem Quarz-SiO2-Gehalt konnte 99,99 % nicht durchbrechen. Angesichts der geringen Wertschöpfung der Produkte, des hohen Energieverbrauchs, der vorherrschenden Umweltprobleme, der schwerwiegenden Ressourcenverschwendung und anderer Probleme.
Derzeit umfassen die Herstellungsmethoden für Quarzglaskeramiken hauptsächlich Gelspritzguss, Verfugungsformen, isostatisches Pressformen und Heißdruckgussformen, wobei Gelspritzguss eines der in China am häufigsten verwendeten Verfahren ist.
4.1 Vergussformteil
Das Verfugen ist ein Produktionsprozess, bei dem Materialien in die Lösung einiger wasserlöslicher organischer Substanzen gegeben, gleichmäßig gerührt und zu einer Aufschlämmung geformt und dann in die poröse Form (im Allgemeinen Gipsform) eingespritzt werden. Die Kapillarkraft der porösen Form und die Wasserabsorptionsfunktion von Gips werden genutzt, um die Feuchtigkeit in der Aufschlämmung zu absorbieren und die Bildung der Aufschlämmung zu bewirken.
Das Verfahren zur Herstellung von Quarzglaskeramik durch Verfugen ist einfach, kostengünstig und eignet sich für die Herstellung von Produkten mit komplexen Formen. Es gibt jedoch einige Probleme wie lange Umformzeiten und eine schlechte Gleichmäßigkeit des Knüppels.
4.2 Spritzguss
Beim Spritzgießen werden Keramikpulver und Lösungsmittel zu einer bestimmten Beschaffenheit und Funktion des organischen Trägers hinzugefügt, gleichmäßig erhitzt und durch die Ausrüstung mit sehr hoher Geschwindigkeit in die Form geleitet, um die Probe natürlich formen zu lassen und schließlich die organische Substanz im Körper des Knüppels durch eine komplexere chemisch-physikalische Methode loszuwerden.
Beim Spritzgießen kann es sich um eine groß angelegte Produktion und Automatisierung handeln, aber die Probe erzeugt leicht Fehler, die Erfolgsquote des Produkts ist gering und das organische Bindemittel im Spritzgussprozess haftet an der Form und ist besonders schwer zu entfernen.
4.3 Art der Kondensateinspritzung
Das Gelsystem wird in die geschmolzene Quarzaufschlämmung eingebracht, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden, sodass die Keramikpartikel vor Ort zu einem Rohling ausgehärtet werden können. Bei der In-situ-Härtung sollen die Partikel in der ursprünglichen Position der Suspension gehalten werden, wobei auf die Kraft zwischen den Partikeln und dem Gelsystem zurückgegriffen wird, so dass die Aufschlämmung von flüssig zu fest wird, um den Körper zu erhalten.
Beim Spritzgießen handelt es sich um eine Art Formverfahren, das dem Verfugen und Spritzgießen ähnelt. Im Vergleich zum Verfugungsformen sind die durch Spritzgießen hergestellten Produkte innen gleichmäßiger, präziser und nahezu endformatig geformt. Im Vergleich zum Spritzgießen bietet das Spritzgießen weitere Vorteile. Beim Spritzgießen sind keine teuren Formen erforderlich, es benötigt nur eine geringe Menge organischer Stoffe und kann als Medium Wasser für die automatisierte Produktion verwendet werden.
4.4 Warmdruckguss
Beim Heißdruckguss werden die rheologischen Eigenschaften organischer Stoffe (hauptsächlich Paraffin) bei hoher Temperatur genutzt, um die Aufschlämmung in die Paraffinform zu gießen. Im Allgemeinen wird die Aufschlämmung durch Erhitzen in einen geschmolzenen Zustand versetzt. Nach dem Abkühlen wird es in der Metallform zusammengefügt, um zu einem Rohling zu erstarren.
Der Vorgang des Heißdruckgießens ist einfach, die Umformzeit ist kurz, die Umformprodukte erfordern im Grunde keine Nachbearbeitung, die Sinterprodukte haben eine gute Dichte. Aufgrund der oben genannten Vorteile ist das Heißdruckgießen weit verbreitet.
Der Heißdruckgussprozess ist jedoch komplex, verbraucht viel Energie, die Kosten sind relativ hoch und die Menge an Paraffin und Tensid (Ölsäure, Stearinsäure) beeinflusst auch die Fließfähigkeit des geschmolzenen Quarzes und die Festigkeit des Knüppels und beeinflusst dann den Umformprozess.
Quarzglaskeramik weist eine starke Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit, eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hervorragende Leistung auf und wird als Struktur- und Funktionsmaterial in der Glasindustrie, Metallurgieindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Polysiliziumindustrie, Elektronikindustrie und vielen anderen Bereichen eingesetzt.
5.1 Glasindustrie
In der Glasindustrie wird es aufgrund der guten thermischen Stabilität von Quarzglaskeramikprodukten als Quarzglaswalze, Luftdüse, keramischer Innengießbecher, Rammstein in Floatglas usw. verwendet.
5.2 Metallurgische Industrie
In der metallurgischen Industrie werden geschmolzene Quarzkeramiken aufgrund ihrer hohen Festigkeit, geringen Wärmeausdehnung, guten Temperaturwechselbeständigkeit und anderer hervorragender Eigenschaften als Steigrohr für geschmolzenen Quarz, Düse für geschmolzenen Quarz usw. verwendet.
5.3 Luft- und Raumfahrtindustrie
In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden Quarzglaskeramikprodukte in Radarsystemen und Kommunikationskomponenten für die Luft- und Raumfahrt eingesetzt und erfüllen aufgrund ihres geringen Verlusts und ihrer geringen Verzerrung bei der Radarwellenübertragung die Anforderungen an die Form und Festigkeit von Flugkörpern.
5.4 Polysiliziumindustrie
In der Polysiliziumindustrie ist der Quarzglas-Keramiktiegel ein unverzichtbarer Bestandteil für die Herstellung von Solar-Polysiliziumbarren. Da die Zusammensetzung des Quarzglaskeramiktiegels der von Polysilizium ähnelt, weist er einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine gute Temperaturwechselbeständigkeit sowie eine hohe Volumendichte und Biegefestigkeit auf. Gleichzeitig ist der Tiegel ein Einweg-Verbrauchsmaterial bei der Herstellung von Polysiliziumbarren, und die Quarzglaskeramikprodukte können auch viel Kosten sparen.
5.5 Elektrotechnikindustrie
In der Elektroindustrie werden Quarzglaskeramikprodukte aufgrund ihrer hohen Durchbruchspannung, der niedrigen Dielektrizitätskonstante, des geringen Tangentenverlustwerts, der guten Thermoschockstabilität und anderer Vorteile häufig als Isolierabdeckung für Gasentladungsräume, Umleitungsheizgeräte und Komponenten für Gaslaserentladungsräume verwendet.
1. Woraus bestehen Quarzglaskeramiken?
- Quarzglaskeramik besteht aus hochreinen Quarzmaterialien, die geschmolzen und miteinander verschmolzen wurden, um ein langlebiges und hitzebeständiges Keramikmaterial zu schaffen.
2. Wie wird Quarzglaskeramik in industriellen Anwendungen eingesetzt?
- Quarzglaskeramiken werden aufgrund ihrer hervorragenden thermischen und chemischen Beständigkeit häufig in industriellen Anwendungen wie der Halbleiterherstellung, der chemischen Verarbeitung und Hochtemperaturöfen eingesetzt.
3. Welche Vorteile bietet die Verwendung von Quarzglaskeramik gegenüber herkömmlichen Keramikmaterialien?
- Quarzglaskeramiken bieten eine hervorragende thermische Stabilität, geringe Wärmeausdehnung, hohe Reinheit und eine hervorragende Beständigkeit gegen thermischen Schock und chemische Korrosion, was sie ideal für anspruchsvolle Anwendungen macht, bei denen herkömmliche Keramikmaterialien möglicherweise versagen.
4. Können Quarzglaskeramiken für bestimmte Anwendungen angepasst werden?
- Ja, Quarzglaskeramik kann in Form, Größe und Eigenschaften individuell angepasst werden, um den spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden und so optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
5. Sind Quarzglaskeramiken umweltfreundlich?
- Quarzglaskeramiken sind umweltfreundliche Materialien, da sie ungiftig, inert und recycelbar sind, was sie zu einer nachhaltigen Wahl für Branchen macht, die ihre Umweltbelastung reduzieren möchten.
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