​쿼츠는 왜 어닐링이 필요할까요?​

석영 유리는 ​​가공 방법​​, ​​응용 분야​​, ​​외관​​에 따라 융합 투명 석영 유리, 가스 정제 투명 석영 유리, 합성 석영 유리, 불투명 석영 유리, 광학 석영 유리, 반도체 등급 석영 유리, 광전 석영 유리와 같은 범주로 분류됩니다. 순도에 따라 ​​고순도​​, ​​표준​​, ​​도핑​​ 유형으로 더 세분화됩니다.

​​탈유리화​​ (결정화)는 석영 유리의 고유한 결함입니다. 결정질 크리스토발라이트보다 높은 내부 에너지를 가진 ​​준안정 상태​​로 인해 SiO₂ 분자는 진동하고 시간이 지남에 따라 점차 결정 구조로 재배열됩니다. 이 과정은 불순물(예: K, Na, Li, Ca, Mg와 같은 알칼리 이온)이 있는 영역에서 가속화되어 점도를 감소시키고 핵 형성을 촉진합니다. 결정화는 일반적으로 표면에서 시작하여 안쪽으로 전파되어 결함을 형성합니다.

· 열 응력 형성​​

열 전도성이 낮은 석영 유리는 가열/냉각 중에 ​​열 구배​​가 발생합니다. 예를 들어:

• ​​가열​​: 표면층은 더 차가운 내부보다 더 빠르게 팽창하여 ​​압축 응력​​(표면)과 ​​인장 응력​​(내부)을 생성합니다.
• ​​냉각​​: 급속 냉각은 표면에 ​​인장 응력​​과 내부에 ​​압축 응력​​을 유발합니다.

석영의 높은 압축 강도는 화염 처리(예: 수소-산소 화염 용접) 중의 열 충격을 견딜 수 있습니다. 그러나 급격한 냉각(예: 500°C 이상의 물에서 급랭)은 과도한 인장 응력으로 인해 파손을 일으킵니다.

· 응력 유형​​

1. ​임시 응력​​: ​​변형점​​(점도가 응력 완화를 제한하는 지점) 아래에서 생성됩니다. 온도 균등화로 해결됩니다.
2. ​​영구 응력​​: 변형점 이상에서 냉각 중 열 구배로 인해 발생하여 실온으로 냉각된 후에도 남아 있습니다. 후속 처리에 영향을 미치며 제거를 위해 ​​어닐링​​이 필요합니다.

· 어닐링 공정

​​

어닐링은 내부 응력을 재분배하기 위해 네 단계로 진행됩니다.

1. 가열​​: ​​열 충격을 피하기 위해 4.5/R² °C/min(R = 석영 제품의 반경)의 속도로 온도를 1100°C까지 점차적으로 올립니다.

​​2. 유지​​: 열 구배를 균질화하고 응력을 줄이기 위해 최고 온도(1100–1150°C)를 유지합니다.

3. ​​냉각​​:

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

느린 냉각은 잔류 응력을 최소화합니다.

​​4. 자연 냉각​​: 450°C 미만에서 전기로 전원을 끄고 점차적으로 냉각하여 <100°C, 그런 다음 주변 온도까지 냉각합니다.

· 주요 고려 사항​​

• ​​가상 온도​​: 급속 냉각은 준안정 상태(가상 온도 > 어닐링 온도)를 생성하여 어닐링 후 치수 변화를 일으킵니다. 사전 어닐링은 이러한 영향을 최소화합니다.

• ​​광학 응용 분야​​: 응력이 없는 광학 부품에 중요합니다. 잔류 응력은 굴절률 균일성을 변경합니다.

열 구배 및 응력 메커니즘을 체계적으로 해결함으로써 어닐링은 석영 유리의 기계적 안정성, 광학적 투명성 및 고온 또는 정밀 응용 분야에서의 장기적인 성능을 보장합니다.

ZMSH는 석영 유리에 대한 고급 어닐링 공정의 연구 개발 및 생산을 전문으로 하며, 공정 설계 및 맞춤형 장비 개발에서 엄격한 품질 테스트에 이르기까지 포괄적인 솔루션을 제공합니다. 당사의 서비스는 반도체 등급, 광학 등급, 의료 등급 및 산업 등급 석영 부품을 포함한 다양한 석영 제품에 적합하며, 업계 전반에 걸쳐 중요한 어닐링 요구 사항을 충족합니다.