완전한 치수 및 제작 데이터 없이 석영 유리 튜브를 소싱하면 시간이 낭비되고 프로젝트가 지연됩니다. 이 문서에서는 모든 사양 및 처리 기능에 대한 답변을 한 곳에서 제공합니다.
TOQUARTZ 석영 유리 튜브의 외경은 0.1mm~600mm, 벽 두께는 0.01mm~10mm, 길이는 최대 3,000mm에 이릅니다. 원시 치수 외에도 정밀 절단, 모따기, 연마, 화염 밀봉, 드릴링, 지상 접합 처리, 용접 및 직경 성형 등 전체 제작 서비스에는 추적 가능한 산업 공차에 따라 실행되는 모든 작업이 포함됩니다.
용융 실리카라고도 하는 용융 석영은 99.99% 이상의 순도 수준에서 이산화규소(SiO₂)로 생산됩니다. 거의 제로에 가까운 열팽창(계수 약 0.55 × 10-⁶/°C), 최대 1,200°C의 연속 사용 온도, 심자외선(200nm 이하)에서 적외선까지 광범위한 광학 투과율의 조합으로 붕규산 유리가 물리적 한계에 도달하는 모든 곳에서 선택되는 소재입니다.
용융 석영 유리관의 용도
모든 투명 무기 소재 중에서 퓨즈드 쿼츠는 물리적, 화학적 특성이 한 가지 성능 축에만 최적화되어 있지 않고 여러 성능 축에 걸쳐 동시에 극단적이기 때문에 독특한 위치를 차지하고 있습니다.
화학적으로 용융 석영은 불산과 뜨거운 인산을 제외한 거의 모든 산에 불활성이며, 붕규산 유리를 깨뜨릴 수 있는 열 사이클에서도 치수 안정성을 유지합니다. 열충격 저항성은 매우 낮은 열팽창 계수에서 직접적으로 비롯되는데, 1,000°C에서 평형을 이룬 튜브를 상온의 물에 넣어도 파손되지 않으며, 이는 기존의 실험실 유리에서는 불가능한 동작입니다. 광학적으로 고-OH 등급은 150nm의 짧은 파장을 투과하므로 다른 튜브형 유리로는 사용할 수 없는 자외선 살균, 분광학 및 엑시머 레이저 전달에 응용할 수 있습니다. 전기적으로 용융 석영의 체적 저항은 상온에서 10¹⁸ Ω-cm를 초과하여 고주파 반도체 확산로에서도 안정적인 절연을 제공합니다. 이러한 특성을 종합하면 다음과 같은 이유를 설명할 수 있습니다. 석영 유리 튜브 반도체 제조, UV 수처리, 할로겐 및 적외선 램프 전구, 고온 화학 반응기, 정밀 광학 기기 등 재료 고장이 튜브 자체의 비용을 훨씬 뛰어넘는 운영 또는 안전상의 결과를 초래하는 환경 전반에서 나타납니다.
토쿼츠 석영 유리관 전체 표준 치수
치수 범위는 모든 조달 엔지니어가 가장 먼저 적용하는 필터이며, 필요한 외경, 벽 두께 또는 길이를 필요한 허용 오차로 충족하지 못하는 공급업체는 기술 평가가 시작되기 전에 효과적으로 탈락됩니다. TOQUARTZ는 X-선 회절에 사용되는 밀리미터 미만의 모세관부터 태양전지 확산로에 사용되는 대구경 공정 튜브에 이르기까지 전체 산업 크기 스펙트럼에 걸쳐 석영 유리 튜브를 보유하고 제조합니다. 외경(OD), 내경(ID), 벽 두께(WT), 길이의 네 가지 파라미터에는 각각 고유한 적용 범위와 허용 오차 범위가 있으며, 맞춤형 주문을 제출하기 전에 네 가지 파라미터를 모두 이해해야만 치수 적합성을 확인할 수 있습니다.
모세관부터 대구경 튜브까지 외경 범위 확대
석영 유리 튜브는 세 가지 직경 세그먼트로 시판되며, 각 세그먼트는 구조적으로 다른 용도에 사용되며 서로 다른 드로잉 또는 성형 공정으로 제조됩니다.
그리고 모세혈관 세그먼트 에서 OD에 걸쳐 있습니다. 0.1mm ~ 약 5mm. 이 범위의 튜브는 다음과 같이 얇은 벽 두께로 그려집니다. 0.01 mm 주로 X-선 회절 샘플 마운팅, 미세 유체학 및 광섬유 정렬 슬리브에 사용됩니다. 0.1mm OD에서 모세관의 치수 공차는 ±0.05mm이며, 0.1~0.9mm 범위에서는 ±0.05mm로 조여지고 모세관 세그먼트 내 1.5mm 이상의 직경에서는 ±0.25mm로 약간 넓어지는데, 이는 즉시 배송할 수 있는 60개 이상의 모세관 크기를 보유하고 있는 Hampton Research 및 Charles Supper Company의 발표 데이터와 일치하는 수치입니다.
그리고 표준 산업 부문 에서 실행됩니다. OD 3mm ~ OD 300mm는 압도적으로 많은 실험실, 반도체, 조명 및 화학 처리 응용 분야를 포괄합니다. 롭슨 사이언티픽은 3.0mm~150.0mm OD 길이의 투명 용융 석영 튜브를 미터 길이로 제공하며, MICQstore는 OD 25 × WT 2, OD 40 × WT 3, OD 50 × WT 3, OD 60 × WT 3, OD 80 × WT 3, OD 100 × WT 3, OD 120 × WT 4, OD 150 × WT 5 등 표준 재고 크기와 함께 600mm OD까지 지속적인 맞춤형 서비스를 제공합니다. 이 세그먼트의 벽 두께는 일반적으로 0.7mm~10.0mm입니다.gauge-glass.net 데이터에서 확인된 사양은 OD 3-400mm, WT 0.7-10.0mm입니다.
그리고 대구경 세그먼트 커버 OD 100mm ~ OD 600mm. 이 범위의 튜브에는 다음이 필요합니다. 원심 주조1 또는 수직 드로잉이 아닌 핫 프레스 성형에 사용되며, 태양 광 확산로, 대형 CVD 반응로 및 산업용 UV 시스템에 사용됩니다. 이 직경의 표준 재고는 제한되어 있지만 TOQUARTZ 및 동급 제조업체는 길이가 1,000mm를 초과하는 대구경 튜브에 대한 맞춤형 주문을 받습니다.
외경 세그먼트 참조
| 지름 세그먼트 | OD 범위 | 일반적인 WT 범위(mm) | 주요 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 모세혈관 | 0.1mm - 5mm | 0.01 - 0.5 | XRD, 미세 유체학, 광섬유 광학 |
| 소규모 산업 | 3mm - 50mm | 0.7 - 3.0 | 실험실 기기, UV 램프, 센서 |
| 중간 산업 | 50mm - 150mm | 2.0 - 5.0 | 반도체 용광로 튜브, 원자로 |
| 대형 산업 | 150mm - 300mm | 3.0 - 8.0 | CVD 공정 튜브, 태양 광 확산 |
| 대형 보어 | 300mm - 600mm | 5.0 - 10.0 | 산업용 퍼니스 라이너, 대형 UV 시스템 |
내경 및 벽 두께 사양
모든 석영 튜브의 내경은 파생된 치수로, 제조업체에서 독립적으로 지정한 것이 아니라 다음과 같이 계산됩니다. ID = OD - 2 × WT. 즉, 튜브를 주문하려면 세 가지 값(OD, ID, WT) 중 두 개를 지정하고 세 번째 값은 계산을 통해 확인해야 합니다.
표준 벽면 튜브 산업 부문에서 일반적으로 1.0mm에서 3.0mm 사이의 벽 두께를 가지고 있어 기계적 무결성과 열 질량 사이에 최상의 균형을 제공합니다. 두꺼운 벽 튜브 내열성 및 내화학성 외에도 구조적 내하중이 요구되는 고압 반응기 및 진공 챔버에 4.0mm~10.0mm의 WT를 사용합니다. 얇은 벽 튜브특히 WT가 1.5mm 미만인 제품은 열 질량을 최소화하면 사이클 시간과 에너지 소비를 줄일 수 있는 할로겐 램프 봉투 및 적외선 히터 피복과 같이 빠른 열 반응이 필요한 애플리케이션에 선택됩니다. 일반적으로 재고가 있는 OD × WT × ID 조합은 다음과 같습니다: OD 25 × WT 2 × ID 21mm, OD 50 × WT 3 × ID 44mm, OD 100 × WT 3 × ID 94mm, OD 150 × WT 5 × ID 140mm.
석영 튜브가 가공된 금속 플랜지 또는 PTFE 씰과 인터페이스해야 하는 반도체 웨이퍼 캐리어 튜브와 같은 고정밀 조립 애플리케이션의 경우, ID 공차가 중요한 치수가 되며 다음과 같이 유지됩니다. ±0.1 mm 중간 보어 튜브에서 더 단단한 등급을 사용할 수 있습니다. ±0.05 mm CNC 센터리스 연삭을 통해
일반적인 OD × WT × ID 조합
| OD(mm) | WT(mm) | ID(mm) | 벽 카테고리 |
|---|---|---|---|
| 12 | 1.0 | 10 | 얇은 벽 |
| 25 | 2.0 | 21 | 표준 벽 |
| 40 | 3.0 | 34 | 표준 벽 |
| 50 | 3.0 | 44 | 표준 벽 |
| 80 | 3.0 | 74 | 표준 벽 |
| 100 | 3.0 | 94 | 표준 벽 |
| 120 | 4.0 | 112 | 두꺼운 벽 |
| 150 | 5.0 | 140 | 두꺼운 벽 |
| 200 | 6.0 | 188 | 두꺼운 벽 |
| 300 | 8.0 | 284 | 무거운 벽 |
표준 및 사용자 지정 길이 범위
길이 가용성은 소구경과 대구경 튜브 재고 간에 크게 다르며, 기본 재고 길이를 이해하면 시스템 설계 시 비용이 많이 드는 가정을 방지할 수 있습니다.
최대 튜브의 경우 OD 50mm × ID 44mm(포함)업계 표준 스톡 길이는 48인치(약 1,220mm). 더 큰 직경의 경우, 특히 OD 50mm ID × OD 54mm 이상의 경우 표준 스톡 길이는 다음과 같이 확장됩니다. 60인치(약 1,524mm)최소 주문 수량이 적용될 수 있습니다. 이 수치는 GM Quartz의 공개된 재고 사양과 직접 일치합니다. 요청 시 전체 직경 범위에 걸쳐 맞춤형 비표준 길이를 제공할 수 있습니다.
맞춤 절단 길이는 5mm부터 시작하여 최대 3,000mm까지 확장됩니다.는 용융 석영 튜브에 대해 MICQstore와 microqsil.com에서 모두 확인한 한계치입니다. 대부분의 실험실 및 반도체 애플리케이션의 경우 500mm에서 1,500mm 사이의 길이가 실제 작업 범위를 나타냅니다. 직경 100mm 이상에서 길이가 2,000mm를 초과하는 튜브는 배송 중 처짐 및 취급 제약으로 인해 개별 엔지니어링 검토를 받아야 합니다.
비표준 길이로의 절단은 제작 서비스의 일부로 수행되며 길이 허용 오차는 다음과 같습니다. ±0.5mm 표준 정밀 절단 또는 ±0.1 mm 레이저 또는 고정밀 다이아몬드 휠 커팅이 지정된 경우.
표준 재고 및 사용자 지정 길이 매개변수
| 튜브 OD 범위 | 표준 재고 길이 | 최대 사용자 지정 길이 | 길이 허용 오차(표준 컷) |
|---|---|---|---|
| 0.1mm - 5mm(모세관) | 80mm / 300mm / 600mm | 600mm | ±0.05 mm |
| 3mm - 50mm | 1,220mm(48인치) | 3,000 mm | ±0.5mm |
| >50mm - 300mm | 1,524mm(60인치) | 3,000 mm | ±0.5mm |
| >300mm - 600mm | 주문별 맞춤 설정 | >1,000mm 이상(케이스별) | ±1.0mm |
치수 공차 및 정밀도 등급
공차가 엄격할수록 리드 타임과 가공 범위에 직접적인 영향을 미치는 추가 가공 단계가 필요하기 때문에 공차 선택은 재료 등급 다음으로 가장 중요한 사양 결정입니다.
용융 석영 튜브에 대해 게시된 OD 공차는 직경 눈금 눈금을 따릅니다. 모세관 끝(OD 0.1-0.9 mm), OD 허용 오차는 ±0.05 mm직경 1.0mm~2.5mm의 경우, 범위는 -0.05mm ~ +0.25mm 특정 크기에 따라 다르며, 3.0mm 이상의 직경의 경우 표준 공차가 다음과 같이 확대됩니다. ±0.25 mm - 햄튼 리서치에서 발표한 모세관 사양 표와 일치하는 데이터입니다. 25-150mm OD 범위의 산업용 튜브의 경우, 일반적으로 튜브 제조업체에서 도출한 OD 허용 오차는 다음과 같습니다. ±0.5mm ~ ±1.0mm를 사용하여 수직 드로잉 프로세스의 고유한 가변성을 반영합니다.
정밀 연마 튜브외경 또는 내경이 드로잉 후 정삭 가공된 경우 다음과 같은 OD 및 ID 공차를 달성할 수 있습니다. ±0.0001인치(약 ±0.0025mm) - CNC 센터리스 연삭 용융 석영 튜빙에 대해 특수 유리 제품에서 문서화한 사양입니다. 가장 까다로운 수준에서 반도체 등급 부품 생산에 사용되는 CNC 머시닝 센터는 다음과 같은 공차를 유지합니다. ±0.01 mm 모든 선형 차원에 걸쳐 있습니다. 길이 절단 허용 오차 표준 다이아몬드 휠 커팅의 경우 ±0.5mm로 줄일 수 있습니다. ±0.1 mm 레이저 커팅으로. 벽 두께 균일성은 일반적으로 다음과 같이 제어됩니다. 공칭 WT의 ±10% 그려진 튜브의 경우 ±0.05 mm 접지 튜브용.
용광로 튜브 끼워 맞춤 간격만 필요한 부품에 광학 등급 공차를 지정하면 불필요한 비용과 리드 타임이 추가되므로 제작 경로를 결정하기 전에 해당 어셈블리에 적용되는 공차 등급을 이해하는 것이 필수적입니다.
정밀도 등급별 치수 공차 기준
| 매개변수 | 그려진 대로(표준) | 정밀 접지 | CNC 가공 |
|---|---|---|---|
| OD 허용 오차 | ±0.25mm - ±1.0mm | ±0.01mm - ±0.025mm | ±0.01 mm |
| ID 허용 오차 | ±0.25mm - ±1.0mm | ±0.05mm - ±0.1mm | ±0.01 mm |
| WT 균일성 | 공칭 ±10% | ±0.05 mm | ±0.01 mm |
| 길이(컷) | ±0.5mm | ±0.1mm(레이저) | ±0.1 mm |
| 표면 Ra(OD) | 0.4 - 1.6 µm | 0.1 - 0.4 µm | <0.1 µm |
석영 유리관용 정밀 제작 - 절단
치수 범위만으로는 조달 요건을 충족하는 경우는 거의 없으며, 대부분의 애플리케이션에서는 사용 중 응력 파손이나 오염이 발생하지 않는 가장자리 조건으로 정밀한 작업 길이로 절단된 튜브가 필요합니다. 절단은 토쿼츠 제조 공정의 기본 단계이며, 다이아몬드 휠 습식 절단 또는 레이저 절단 중 선택한 방법에 따라 달성 가능한 길이 공차, 가장자리 프로파일 및 후속 가장자리 처리 필요 여부가 결정됩니다.
중소구경 튜브용 다이아몬드 휠 습식 커팅
습식 다이아몬드 휠 절단은 석영 튜브 길이에 대한 업계 표준 방법으로, 다음과 같은 보어 직경에 적용됩니다. 3mm OD ~ 최대 약 150mm OD 일관되고 반복 가능한 결과를 얻을 수 있습니다.
이 프로세스는 지속적인 냉각수 흐름으로 회전하는 다이아몬드 함침 연마 휠. 냉각수는 두 가지 용도로 사용되며, 공기 중 건강 위험을 유발할 수 있는 미세한 실리카 먼지를 억제하고 제품 품질 측면에서 더 중요한 것은 절단 부위의 국부적인 열 충격을 방지하는 것입니다. 절삭유가 없으면 건식 다이아몬드 커팅에서 발생하는 마찰 열로 인해 표면 미세 균열이 확대될 수 있습니다. 0.05mm ~ 0.2mm 를 튜브 벽에 삽입하여 이후 열 순환 과정에서 확산됩니다. 습식 절단은 이 표면 손상 영역을 아래로 줄입니다. 0.02 mm다음 제작 단계에서 표준 모따기 또는 불 연마로 완전히 제거되는 깊이입니다. 그레이트 레이크 글래스웍스는 3mm OD부터 150mm OD까지 다양한 보어에 대한 습식 절단 기능을 문서화합니다.튜브 정렬을 유지하고 절단 스트로크 동안 벽의 처짐을 방지하는 독점적인 고정 프로세스를 사용합니다.
습식 다이아몬드 휠 절삭을 사용하여 달성 가능한 길이 공차는 다음과 같습니다. ±0.5mm 표준 생산 조건에서 대부분의 실험실 장치, 용광로 튜브 시스템 및 램프 봉투 애플리케이션의 조립 요구 사항을 충족합니다. 레이저 투자 없이 더 엄격한 길이 제어가 필요한 애플리케이션의 경우, 평평한 다이아몬드 랩을 사용한 2차 페이싱 작업으로 길이 편차를 다음과 같이 줄일 수 있습니다. ±0.2mm.
다이아몬드 휠 절삭 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 적용 가능한 OD 범위 | 3mm - 150mm |
| 냉각수 | 지속적인 탈이온수 홍수 |
| 길이 허용 오차 | ±0.5mm(표준) |
| 지표면 손상 깊이 | <습식 공정 시 0.02mm 미만 |
| 휠 그릿(일반) | 150 - 320 메쉬 다이아몬드 |
| 컷 후 가장자리 상태 | 모따기 또는 연마 필요 |
레이저 절단 및 정밀 길이 공차
레이저 절단은 다이아몬드 휠 공정이 제공할 수 있는 정밀도를 뛰어넘어 ±0.5mm보다 더 엄격한 길이 공차가 지정되거나 튜브 직경이 휠 기반 시스템의 기계적 제약을 초과할 때 선호되는 방법입니다.
CO₂ 레이저 절단10.6µm의 파장에서 작동하는 레이저는 용융 실리카에 효율적으로 흡수되어 열 영향 영역이 기계적 방법의 10밀리미터가 아닌 마이크로미터 단위로 측정되는 깨끗하고 좁은 커프 커팅을 가능하게 합니다. 10-80mm OD 범위의 석영 튜브에 대한 일반적인 가공 속도에서 레이저 커프 폭은 다음과 같습니다. 0.1~0.3mm이며, 달성된 길이 허용 오차는 ±0.1 mm - 표준 습식 절단에 비해 5배 개선되었습니다. 결정적으로, 기계적 접촉이 없기 때문에 휠 진동으로 인한 튜브 균열의 위험이 없으므로 레이저 절단은 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. WT가 1.5mm 미만인 얇은 벽 튜브 기계적 절단력이 골절 위험을 초래할 수 있습니다.
OD 150mm 이상의 대구경 튜브의 경우, 워터젯 절단은 연마제 에너지와 열 응력을 전혀 발생시키지 않는 공정을 결합하여 대안적인 경로를 제공합니다. 워터젯 절단 모서리는 연마재가 남긴 거친 표면을 제거하기 위해 연삭이 필요하지만, 이 방법은 다축 CNC 가공이 필요한 대구경 석영 튜브에서 대각선 절단, 노치 또는 슬롯형 끝과 같은 복잡한 윤곽 프로파일을 생성할 수 있는 독보적인 방법입니다.
레이저와 다이아몬드 휠 커팅 비교
| 속성 | 다이아몬드 휠 습식 컷팅 | 레이저 컷 | 워터젯 컷 |
|---|---|---|---|
| OD 범위 | 3mm - 150mm | 5mm - 200mm | 50mm - 600mm |
| 길이 허용 오차 | ±0.5mm | ±0.1 mm | ±0.3mm |
| 커프 너비 | 0.5 - 1.5mm | 0.1 - 0.3mm | 1.0 - 2.5mm |
| 열 스트레스 위험 | 낮음(습식 공정) | 매우 낮음 | 없음 |
| 엣지 후처리 | 챔퍼/파이어 광택 | 라이트 파이어 폴리쉬 | 연삭 필요 |
| 베스트 애플리케이션 | 표준 실험실/산업용 길이 | 정밀 부품 | 대구경 컨투어 컷 |
석영 유리관의 챔퍼링 및 모서리 처리
석영 유리 튜브의 모든 절단 끝은 기계적으로 취약한 상태로, 다이아몬드 휠 또는 레이저 절단으로 인해 남은 날카로운 90° 모서리는 튜브가 피팅에 삽입되거나 열 순환을 거치거나 설치 중에 취급될 때 응력을 집중시킵니다. 챔퍼링은 이러한 취약점을 제거하는 동시에 씰링 어셈블리, O링 그루브 및 푸시-핏 커넥터가 의존하는 제어된 가장자리 형상을 생성합니다.
기계식 연삭 및 일반적인 모따기 각도
기계적 챔퍼링은 다이아몬드 함침 연삭 휠 또는 정밀 원통형 그라인더를 사용하여 튜브 끝단을 정해진 각도 프로파일로 연마하여 생산 배치에서 일관되고 반복 가능한 형상을 생성합니다.
모따기 각도 15°~45°(튜브 축에서 측정) 는 쿼츠 튜브 끝단에 가장 일반적으로 적용되는 범위입니다. A 15°-20° 모따기 는 일반적으로 PTFE 또는 실리콘 O링 씰에 삽입되는 튜브에 지정되며, 완만한 테이퍼가 엘라스토머를 절단하지 않고 튜브 끝을 씰 보어 안으로 안내합니다. A 45° 모따기 는 각진 면이 토치 불꽃이 균일하게 가열할 수 있는 더 넓은 표면적을 제공하여 비대칭 연화의 위험을 줄여주기 때문에 후속 단계에서 화염 밀봉 또는 용융 용접할 튜브에 선호됩니다. OD 챔퍼링용 연삭 장비 프로파일링된 다이아몬드 휠에 튜브를 회전시키는 OD 원통형 그라인더를 사용합니다; ID 모따기 10mm 이상의 튜브 연삭은 보어 내부에서 지정된 각도로 장착된 포인트 그라인더를 사용하여 수행됩니다. 특수 유리 제품에서는 다음과 같은 OD 공차를 달성하는 OD 연삭 기능을 문서화합니다. ±0.0001인치(±0.0025mm) 뛰어난 표면 마감으로 정밀 등급 튜브의 챔퍼링이 단순한 마무리 작업이 아닌 계측학적 의미의 가공 작업임을 보여줍니다.
연마 후 챔퍼링된 표면은 무광택의 반투명 외관을 나타냅니다. UV 반응기 튜브의 입력 끝단과 같이 끝면이 UV 또는 가시광선을 투과해야 하는 애플리케이션의 경우, 프로스트 처리된 챔퍼 표면은 이후 불 연마를 통해 광학 투명성을 복원합니다.
모따기 각도 및 애플리케이션 참조
| 모따기 각도 | 지오메트리 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 15° - 20° | 부드러운 테이퍼 | O링 및 엘라스토머 씰 삽입 |
| 30° | 보통 테이퍼 | 푸시-핏 커넥터, 압축 피팅 |
| 45° | 표준 베벨 | 사전 용접면 준비, 일반 디버링 |
| 사용자 지정 | 도면당 | 진공 플랜지, 광학 인터페이스 |
보완 옵션으로서의 산성 에칭 디버링
내경이 10mm 미만인 석영 유리관의 경우 기계식 연삭 공구로는 보어 끝에 물리적으로 충분히 정밀하게 접근할 수 없으므로 산 에칭이 실질적인 디버링 경로가 될 수 없습니다.
일반적으로 1-5%의 농도로 불산(HF)을 희석하여 부피로 환산합니다.는 거시적인 튜브 형상을 변경하지 않고 절단 가장자리에 남은 날카로운 실리카 슬러버와 미세 균열을 선택적으로 용해합니다. 실온에서 희석된 HF에서 용융 석영의 에칭 속도는 대략 다음과 같습니다. 분당 0.5-2 µm따라서 일반적으로 10~30µm 깊이의 버 영역이 소모되면 제어된 재료 제거를 중단할 수 있습니다. 이러한 정밀한 제어 덕분에 50µm의 기계적 연삭 오버스텝으로도 벽 두께의 상당 부분이 소모되는 0.5~5mm의 모세관 튜브에 특히 HF 에칭이 유용합니다. 공정은 HF 등급의 화학 흄 후드에서 수행해야 합니다. HF는 낮은 노출 수준에서도 전신 독성이 있으므로 안면 보호대, 내화학성 장갑, HF 해독제 키트를 포함한 완전한 PPE를 갖추고 있어야 합니다.
에칭 단계가 끝나면 탈이온수로 튜브를 완전히 헹구고 선택적으로 묽은 중불화 암모늄 중화 세척을 합니다. 그 결과 내부 가장자리는 촉감이 매끄럽고 반도체 또는 분석 화학 흐름을 오염시킬 수 있는 결정성 실리카 입자가 잔류하지 않습니다.
산성 에칭 디버링 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 적용 가능한 ID 범위 | 0.1mm - 10mm(내부 가장자리 접근) |
| HF 농도 | 1 - 5% v/v |
| 에칭 속도 | 20°C에서 0.5 - 2 µm/min |
| 머티리얼 제거 깊이 | 10 - 50 µm(제어) |
| 에칭 후 헹굼 | 탈이온수, 3주기 이상 |
| 차원 영향 | 무시할 수 있는 수준(OD 기준 0.05mm 미만 변화) |
광학 및 반도체용 석영 유리관 연마 표준
석영 튜브 끝면의 표면 상태는 단순히 미관상의 문제가 아니라 광학 투과, UV 반응기 및 반도체 확산 애플리케이션에서 튜브 끝면의 표면 거칠기가 투과 효율, 입자 생성 위험 및 밀폐 씰의 품질을 직접적으로 결정합니다. 두 가지 연마 경로가 서로 다른 요구 사항을 충족합니다. 화염 연마는 절단면의 매끄러운 표면을 복원하고, 기계적 래핑 및 연마는 정밀 부품 인터페이스를 위한 광학 등급의 평탄도를 달성합니다.
끝면 및 튜브 외관을 위한 방화 연마
파이어 폴리싱은 석영 튜브 끝면에 가장 널리 사용되는 마감 작업으로, 속도와 절단 시 발생하는 미세 균열을 치유하는 능력, 원래의 불에 의해 형성된 튜브의 깨끗한 표면 품질을 복원하는 능력으로 높이 평가됩니다.
이 프로세스는 집중된 산소-수소 또는 산소-프로판 불꽃 를 튜브의 축을 중심으로 회전하는 동안 튜브 끝으로 이동합니다. 작업 팁의 화염 온도가 다음을 초과합니다. 1,700°C용융 석영의 연화점(~1,665°C)보다 높지만 일반적으로 제어된 시간 동안 적용됩니다. 엔드당 3~15초 - 튜브 벽을 붕괴시키거나 튜브 OD를 크게 변경하지 않고 표면 실리카를 재용융하고 흐르게 하기에 충분합니다. 이 짧은 용융 간격 동안 표면 장력2 는 액체 실리카를 매끄럽고 거의 완벽에 가까운 평평한 끝면으로 밀어내는 동시에 기계적 절단으로 남아있는 표면 미세 균열을 밀봉합니다. GlobalQT는 주문된 용광로 튜브에 대한 황삭 및 연마와 함께 화염 연마를 표준 서비스로 명시적으로 나열하여 전문 일회성 작업이 아닌 생산 등급 프로세스로서의 위상을 확인합니다.
고순도 반도체 및 광학 응용 분야에서는 옥시-프로판보다 옥시-수소가 선호됩니다.수소가 연소하면 부산물로 수증기만 생성되고 실리카 표면에 탄소 침전물이 남지 않기 때문입니다. 옥시-프로판 불꽃은 더 뜨겁고 따라서 더 빠르지만 자외선 조명 아래에서 형광을 내는 미량의 탄화수소 오염을 유발하며 자외선 수처리 반응기나 분광 셀과 같은 응용 분야에서는 허용되지 않습니다.
파이어 폴리싱 공정 파라미터
| 매개변수 | 산소-수소 | 옥시-프로판 |
|---|---|---|
| 화염 온도 | ~2,000°C(작동 팁) | ~1,900°C |
| 연소 부산물 | H₂O 전용 | CO₂ + H₂O + 미량 탄소 |
| 오염 위험 | 무시할 수 있음 | 낮음(산업용으로 허용됨) |
| 적용 가능한 OD 범위 | 1mm - 300mm | 3mm - 300mm |
| 엔드당 처리 시간 | 3 - 15초 | 2 - 10초 |
| 미세 균열 치유 깊이 | 최대 0.2mm | 최대 0.2mm |
| 광택 후 표면 Ra | 0.05 - 0.2 µm | 0.1 - 0.4 µm |
기계식 래핑 및 광학 등급 표면 마감
화염 연마가 매끄럽지만 기하학적으로 자유로운 형태의 표면을 생성하는 경우(즉, 끝면이 평평하거나 튜브 축에 수직이 보장되지 않는 경우) 기계적 래핑은 치수가 제어되는 평평한 표면 간섭 측정 정밀도가 요구되는 애플리케이션을 위한 광학 등급의 부드러움을 제공합니다.
용융 석영 튜브 끝단의 기계적 연마 순서는 다음과 같이 시작됩니다. 탄화 붕소 또는 탄화 규소 연마 슬러리를 사용한 러프 래핑 주철 랩 플레이트에서 절단된 표면 손상의 대부분을 제거하여 약 Ra 0.5 µm. 중간 미세 래핑 단계에서는 3~5µm 입자 크기의 알루미나 연마재(Al₂O₃)를 사용하여 표면을 Ra 0.1-0.2 µm로 만듭니다. 최종 폴리싱 단계에서는 산화 세륨(CeO₂) 슬러리 폴리우레탄 또는 피치 랩과 같은 연마 패드에서 다음과 같은 표면 거칠기 값을 달성합니다. Ra < 0.5nm (서브 나노미터)로 표준 표면 마감 지정에 따라 광학 등급으로 분류합니다. 이 수준에서 석영 튜브의 끝면은 광학 창, 레이저 빔 진입 포트 또는 정밀 진공 플랜지 접촉면으로 적합합니다. 특수 유리 제품은 CNC 센터리스 연삭 및 연마가 다음과 같은 OD 및 ID 공차를 달성함을 확인했습니다. ±0.0001인치 뛰어난 표면 마감으로 연마 단계가 광학 등급 사양의 치수 제어와 분리될 수 없음을 보여줍니다.
플로우 셀 또는 광학 큐벳으로 사용되는 튜브에 중요한 연마된 튜브의 두 끝면 사이의 평행성은 다음과 같이 유지됩니다. ≤0.005 mm 실시간 레이저 마이크로미터 피드백이 가능한 양면 연마기를 사용합니다.
폴리싱 등급 및 표면 마감 참조
| 연마 등급 | 사용된 연마제 | 표면 Ra | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 산업용(불 연마) | Flame | 0.05 - 0.4 µm | 실험실 장치, 용광로 튜브, UV 램프 |
| 반정밀(랩핑) | Al₂O₃ 3-5 µm | 0.1 - 0.5 µm | 씰링 플랜지, 센서 인터페이스 |
| 광학 등급(CeO₂) | CeO₂ 슬러리 | <0.5nm(Ra) | UV 창, 분광 셀, 레이저 포트 |
| 초정밀 | CeO₂ + 피치 랩 | <0.1nm(Ra) | 간섭 계측, 레이저 빔 형성 |
석영 유리 튜브의 화염 밀봉 및 엔드 클로저 옵션
밀폐형 석영 튜브는 UV 수은 램프 봉투와 써모웰 보호 튜브부터 결정 성장을 위한 진공 앰플, 1,000°C 이상의 온도에서 무기 합성을 위한 밀폐형 반응 용기에 이르기까지 수십 가지 응용 분야에 걸쳐 사용됩니다. 열원, 화염 화학 및 성형 기술의 조합은 애플리케이션에 필요한 튜브 직경, 벽 두께 및 끝단 프로파일 형상에 정확하게 일치해야 합니다.
밀폐형 엔드 씰을 위한 산소-수소 토치 용접
석영 유리 튜브의 화염 밀봉에는 용융 실리카의 연화 온도에 도달하고 이를 유지할 수 있는 열원이 필요합니다. 1,665°C - 주변 튜브 섹션을 충분히 차갑게 유지하여 의도한 밀봉 영역 이상으로 변형되는 것을 방지합니다.
산소-수소 토치 은 수소/산소 불꽃이 작동 온도에 도달하기 때문에 밀폐 석영 밀봉에 보편적으로 선호됩니다. 1,800-2,000°C 반도체 및 과학 유리 커뮤니티에서 문서화된 유리 블로잉 관행에 따르면, 불꽃은 실리카 용융 영역을 오염시킬 수 있는 탄소 부산물을 생성하지 않기 때문입니다. 튜브 끝이 작업 온도에 도달하면 서서히 연화되는 유리라기보다 액점에서는 용융 금속처럼 작동하므로 딱딱한 상태에서 완전히 작업 가능한 상태로 전환이 급격하게 이루어지므로 작업자는 열 적용을 정밀하게 관리해야 합니다. 튜브는 지속적으로 회전해야 합니다. 대칭 용융 풀을 만들기 위해 가열하는 동안 비대칭 가열로 인해 벽이 고르지 않게 붕괴되어 열 순환에서 실패하는 내부 응력 집중으로 씰링이 생성됩니다. 밀봉 후 밀봉된 튜브 섹션은 토치의 외부 화염 감소 영역에서 천천히 냉각되어 완전 공기 담금질 전에 잔류 응력을 어닐링합니다. 올바르게 실행된 용융 석영의 산소-수소 화염 밀봉은 다음과 같습니다. 헬륨 누출 테스트 결과 <1 × 10-⁹ mbar-L/s로 확인됨를 사용하여 밀폐 진공 등급의 무결성을 확인합니다.
표준 생산에서 화염 밀봉을 위한 최대 OD는 대략 다음과 같습니다. 100mm이 직경을 초과하는 튜브의 열 질량에는 멀티 버너 접근 방식 또는 용광로 보조 밀봉 프로세스가 필요합니다.
화염 봉인 프로세스 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 열원 | 산소-수소 토치 |
| 불꽃 끝 온도 | 1,800 - 2,000°C |
| SiO₂ 연화점 | ~1,665°C |
| 적용 가능한 OD 범위 | 1mm - 100mm |
| 봉인 후 어닐링 | 필수(토치 존 냉각) |
| 누출 무결성 | <1 × 10-⁹ mbar-L/s(He 누출 테스트) |
| 부산물 오염 | 없음(H₂O만 해당) |
라운드 바닥 및 플랫 바닥 폐쇄형 구성
닫힌 끝의 기하학적 구조는 단순히 미적인 측면뿐만 아니라 압력 분포, 청소 접근성, 외부 지지대 없이 튜브를 똑바로 세울 수 있는지 여부를 결정합니다.
둥근 바닥(반구형) 폐쇄형 끝단 는 튜브 말단에 연화된 실리카를 추가 재료 없이 표면 장력 하에서 돔 형태로 축적하여 형성됩니다. 그 결과 곡면 전체에 내부 압력이 균일하게 분산되므로 양압과 음압(진공) 모두에서 작동하는 밀봉 앰플, 고압 반응 튜브 및 열전대 보호 웰에 둥근 바닥 마개가 선호되는 기하학적 구조가 됩니다. 돔 정점의 벽 두께는 일반적으로 다음과 같습니다. 원래 튜브 벽 두께의 80-110%표면 장력 형성 과정에서 화염 체류 시간에 따라 약간 얇아지거나 두꺼워질 수 있기 때문입니다. 바닥이 둥근 튜브는 지지대 없이 평평한 표면에서 자립할 수 없으므로 실험실 설치 설계 시 이를 고려해야 합니다.
평평한 바닥으로 닫힌 끝 는 실리카가 플라스틱 상태인 상태에서 평평한 맨드릴 프레스에서 튜브 끝을 접거나 평평한 용융 석영 플레이트에 화염 밀봉하여 생산됩니다. 그 결과 수직으로 지지대 없이 세워진 튜브가 만들어지며, 이는 석영 보트와 샘플 튜브가 평평한 용광로 바닥에 놓여야 하는 튜브 용광로에서 실질적인 이점이 됩니다. 그러나 평면 마개는 반구형 마개에 비해 균일한 내부 압력에 기계적으로 덜 견디며, 위의 압력에서 사용하면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 0.3MPa(게이지) 엔지니어링 검토가 필요합니다.
폐쇄형 지오메트리 비교
| 속성 | 둥근 바닥 | 평평한 바닥 |
|---|---|---|
| 형성 방법 | 표면 장력(화염 전용) | 맨드릴 프레스 + 불꽃 |
| 압력 분배 | 유니폼(최적) | 코너에서의 스트레스 집중 |
| 최대 권장 내부 압력 | 최대 1.0MPa(게이지) | 최대 0.3MPa(게이지) |
| 셀프 스탠딩 | 아니요(지원 필요) | 예 |
| 일반적인 애플리케이션 | 앰플, 써모웰, 반응 용기 | 퍼니스 튜브 인서트, 샘플 보트 |
| 정점 벽 두께 | 80 - 110%의 공칭 WT | 90 - 120%의 공칭 WT |
석영 유리관을 통한 드릴링 및 조리개 가공
석영 유리 튜브에 구멍을 뚫으면 열전대 삽입 포트, 가스 입구/출구 연결, 샘플링 포트, 광섬유 피드스루 등 어떤 튜브 끝 처리 작업으로도 구현할 수 없는 기능을 구현할 수 있습니다. 금속과 달리 용융 석영은 기존의 트위스트 드릴로는 드릴링할 수 없습니다. 모스 7 및 부서지기 쉬운 골절 거동은 플라스틱 절단이 아닌 제어된 마모로 재료를 제거하는 특수 드릴링 방법을 필요로 합니다.
작은 직경의 구멍을 위한 초음파 드릴링
초음파 드릴링은 조리개 직경이 대략 다음과 같이 떨어지는 용융 석영에 구멍을 뚫는 데 사용되는 방법입니다. 5mm 벽 두께는 5mm 이하입니다.
이 공정은 텅스텐 카바이드 또는 붕소 카바이드 공구 팁을 진동시켜 작동합니다. 초음파 주파수(일반적으로 20~40kHz) 의 진폭으로 10-50 µm연마 입자 슬러리(일반적으로 탄화붕소 B₄C 또는 탄화규소 SiC)가 작업 영역에 넘쳐 흐릅니다. 진동 도구가 연마 입자를 석영 표면에 두드리는 타악기 동작을 통해 대략 다음과 같은 속도로 재료를 제거합니다. 분당 0.1-0.5mm 튜브 벽에 상당한 횡력을 전달하지 않고도 드릴링이 가능하므로 깨지기 쉬운 얇은 벽 튜브의 경우 로터리 드릴링에 비해 중요한 이점이 있습니다. 용융 석영에서 초음파 드릴링으로 달성할 수 있는 문서화된 최소 구멍 직경은 다음과 같습니다. 0.8mm마이크로쿼츠닷컴의 공개된 CNC 가공 데이터에서 확인되었습니다. 초음파로 드릴링된 구멍의 위치 공차는 일반적으로 ±0.05 mm직경 허용 오차 포함 ±0.02 mm - 열전대 피복과 모세관 삽입 피팅의 정렬 요구 사항을 충족하는 수치입니다.
초음파 드릴링 후 구멍 입구와 출구는 기계식 또는 산성 에칭으로 챔퍼링하여 제거해야 합니다. 0.05-0.1 mm 림 파손 영역 연마 도구가 석영 벽의 출구면을 뚫을 때 형성됩니다.
초음파 드릴링 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 최소 홀 직경 | 0.8mm |
| 최대 홀 직경 | ~5mm |
| 빈도 | 20 - 40kHz |
| 도구 진폭 | 10 - 50 µm |
| 연마 매체 | 물에 담긴 B₄C 또는 SiC 슬러리 |
| 재료 제거율 | 0.1 - 0.5mm/min |
| 직경 공차 | ±0.02 mm |
| 위치 허용 오차 | ±0.05 mm |
더 큰 조리개와 엄격한 공차를 위한 CNC 다이아몬드 드릴링
구멍 직경이 5mm 이상인 경우 CNC 다이아몬드 코어 드릴링은 초음파 방식을 대체하여 더 높은 치수 정확도, 더 빠른 사이클 시간 및 최대 튜브에 구멍을 생성하는 기능을 제공합니다. 300mm OD 튜브 벽 두께가 코어 드릴 체결에 충분한 재료를 제공하는 경우.
CNC 다이아몬드 코어 드릴링 용도 중공 다이아몬드 함침 코어 드릴 비트 연속 탈이온수 냉각수 아래에서 회전하면서 튜브 벽에서 용융 석영의 원통형 플러그를 제거합니다. 스핀들 속도에서 300-1,500 RPM 의 인피 드율과 회전당 0.02~0.1mm를 사용하면 절단면에서 발생한 열이 열 미세 균열을 시작하기 전에 냉각수로 방출됩니다. 특수 유리 제품에는 다음까지 구멍을 뚫을 수 있는 기능이 문서화되어 있습니다. 0.017인치(0.43mm) 이 접근 방식을 사용하여 용융 석영에서 다축 밀링 센터는 일반적으로 5축 CNC에서 직경 300mm, 길이 최대 750mm의 튜브 직경을 기계의 외피까지 처리할 수 있습니다. 5~50mm 범위의 CNC 드릴 구멍의 직경 공차는 ±0.02mm입니다.에 게시된 데이터와 일치합니다. 가스 매니폴드 또는 다중 포트 리액터 설계에서 더 높은 위치 정확도가 필요한 홀의 경우 CNC 공구 경로 프로그래밍을 통해 다음을 달성할 수 있습니다. 위치 허용 오차 ±0.01mm 튜브 축을 기준으로 합니다.
드릴링 후 모든 조리개에는 표준 45° 모따기 를 입구와 출구 양쪽 면에 적용하여 응력 집중을 제거합니다. 이는 열 하중 하에서 균열 전파를 방지하기 위해 석영 가공 문헌에서 명시적으로 권장하는 단계입니다.
CNC 다이아몬드 드릴링 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 최소 홀 직경 | 0.43mm(0.017인치) |
| 최대 홀 직경 | 벽 두께에 따라 제한됨(일반적으로 ≤ OD × 0.6) |
| 스핀들 속도 | 300 - 1,500rpm |
| 인피드 속도 | 0.02 - 0.1 mm/rev |
| 냉각수 | 연속 탈이온수 |
| 직경 공차 | ±0.02 mm |
| 위치 허용 오차 | ±0.01 mm |
| 드릴 후 가장자리 처리 | 45° 모따기(필수) |
석영 유리 튜브의 그라운드 조인트 및 젖빛 입 처리
석영 부품으로 구축된 실험실 및 산업 시스템은 표준화된 상호 연결을 통해 접착제나 기계적 패스너 없이 기밀 또는 진공 밀폐 어셈블리를 달성할 수 있습니다. 정밀 가공된 원추형, 구형 또는 평면 플랜지 인터페이스인 접지 조인트를 사용하면 석영 유리 튜브를 전 세계적으로 표준화된 크기의 시스템에서 다른 석영, 붕규산 또는 유리 세라믹 장치와 상호 교환적으로 연결할 수 있으므로 적절하게 결합하고 그리스를 바르면 기밀 밀봉을 제공할 수 있습니다.
표준 테이퍼 조인트 - 크기 표기 및 정밀 연삭
표준 테이퍼 접지 조인트는 다음 형식의 두 숫자 표기로 설명됩니다. XX/YY여기서 XX는 수(내부) 조인트의 좁은 끝의 외경(밀리미터)이고 YY는 지면 표면의 길이(밀리미터)입니다.
일반적인 표준 사이즈는 14/20, 19/22, 24/40입니다.는 ASTM E-676 미국 표준 테이퍼 조인트 및 ISO 383 / DIN 12242 유럽 표준에 해당합니다. 모든 표준 조인트의 테이퍼 비율은 다음과 같습니다. 1:10 - 조인트 길이가 10mm 늘어날 때마다 직경이 1mm씩 증가하는데, 이는 제조업체에 관계없이 동일한 XX 지정을 공유하는 두 조인트가 결합할 수 있도록 국제적으로 표준화된 기하학적 구조입니다. 쿼츠 테이퍼 조인트의 제작은 2단계 연삭 순서를 따릅니다: 거친 연삭 실리콘 카바이드 또는 다이아몬드 연마재를 사용하면 튜브 벽 재료의 대부분을 제거하여 원뿔 모양을 만들 수 있습니다. 미세 분쇄 더 미세한 연마제를 사용하여 표면을 반투명(무광택) 마감 소켓과 결합하고 아피에존 또는 실리콘 스톱콕 그리스와 같은 적절한 그리스로 윤활하면 기밀 밀봉을 형성합니다. 반투명 표면은 미세한 이형 결합을 통해 결합면 사이의 물리적 연동을 제공하며, 투명하고 광택이 있는 테이퍼 조인트는 가스 투과성이 있습니다. DWK Life Sciences는 2단계 연삭 공정을 통해 ISO 383 및 DIN 12242 정확도 요구 사항을 능가하는 조인트를 생산하며 대기 및 진공 밀폐 밀봉 모두에 충분한 표면 품질을 제공한다고 설명합니다.
제대로 조립하고 기름칠을 한 결과 조인트는 다음과 같습니다. 대기압에서 기밀 및 10-³ mbar 이상의 진공 기밀 유지 표준 실리콘 그리스를 사용하여 다음까지 확장 가능 10-⁶ mbar 아피에존 H 또는 M 고진공 그리스를 사용하세요.
표준 테이퍼 조인트 크기 참조
| 크기 지정 | 상단 지름(mm) | 조인트 길이(mm) | 호환 가능한 표준 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|
| 10/19 | 10 | 19 | ISO 383 | 마이크로 규모 실험실 장치 |
| 14/20 | 14 | 20 | ASTM E-676 | 표준 실험실 유리 제품 |
| 14/23 | 14 | 23 | ISO 383 | 표준 실험실 유리 제품(EU) |
| 19/22 | 19 | 22 | ASTM E-676 | 중간 규모 장치 |
| 24/29 | 24 | 29 | ISO 383 | 중간 규모 장치(EU) |
| 24/40 | 24 | 40 | ASTM E-676 | 반응 플라스크, 증류 |
| 29/32 | 29 | 32 | ISO 383 | 대규모 장치 |
| 45/50 | 45 | 50 | 맞춤형 / 산업 | 산업 규모의 원자로 |
볼-앤-소켓 및 플랫-플랜지 접지 조인트 변형
표준 테이퍼 조인트는 결합 부품 간의 정밀한 축 정렬이 필요하며, 몇 도의 각도 오차만 있어도 조인트 넥에 응력이 집중되어 조립 또는 열 순환 중에 파손될 위험이 있습니다. 볼-소켓 조인트와 플랫 플랜지 접지 조인트는 각도 편차를 허용하거나 평평한 면에 밀봉 하중을 분산하는 기하학적 변형을 통해 이러한 제한을 해결합니다.
볼-소켓 조인트 (구형 접지 조인트라고도 함) 정밀하게 연마된 구형 수 볼 구성 요소와 표준 'S' 크기로 제조된 일치하는 오목한 암 소켓으로 구성됩니다: S13, S19 및 S29여기서 숫자는 밀리미터 단위의 공칭 보어 직경을 나타냅니다. 구형 지오메트리는 최대 각도 오정렬 ±10° 밀봉 무결성을 손상시키지 않으므로 열 팽창으로 인해 가열 주기 동안 구성 요소 축이 서로 상대적으로 이동하는 복잡한 다중 포트 원자로 어셈블리에서 필수적인 조인트입니다. 볼과 소켓의 결합 표면은 테이퍼 조인트에 사용되는 것과 동일한 프로스트 마감으로 정밀 연마되어 있으며, 적절한 클램핑력이 적용될 때 진공 상태에서 밀봉 성능은 테이퍼 조인트와 일치합니다. Aoxin Quartz는 고순도 용융 석영으로 제작된 S13, S19, S29 사이즈의 재고가 있으며, 표준 제품의 일부로 튜브 생크에 용융 부착이 가능합니다.
플랫 플랜지 접지 조인트 튜브가 가공된 금속 또는 석영 플랜지와 결합해야 하는 진공 챔버 및 반응기 용기에 사용되는 정밀 래핑으로 생산된 평평한 평면 씰링 표면을 제공합니다. 평평한 표면은 다음과 같은 표면 거칠기로 래핑됩니다. Ra 0.1-0.5 µm 의 평탄도와 플랜지 면 전체에 걸쳐 ≤0.01mm압축 엘라스토머 또는 PTFE 개스킷으로 금속과 석영을 밀봉할 수 있습니다. 이 조인트 유형은 특히 최대 600°C의 진공 상태에서 작동하는 반도체 확산 튜브 엔드 캡과 광화학 반응기 플랜지에서 흔히 사용됩니다.
접지 조인트 유형 비교
| 조인트 유형 | 각도 허용 오차 | 표준 크기 | 씰 등급 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|
| 표준 테이퍼 | 0°(축 방향만 해당) | 14/20, 19/22, 24/40, 24/29, 29/32 | 기압 ~ 10-⁶ mbar | 실험실 유리 제품, 증류, 합성 |
| 볼-앤-소켓 | ±10° 각도 플렉스 | S13, S19, S29 | ~ 10-⁴ 기압 | 복잡한 어셈블리, 열팽창 |
| 플랫 플랜지 | N/A(평면형) | OD별 사용자 지정 | 기압 ~ 10-⁶ mbar | 진공 챔버, 반도체 플랜지 |
| O-링 플랜지 | N/A | 보어별 맞춤 설정 | ~ 10-⁸ 기압 | 초고진공, 클린룸 |
석영 유리 튜브의 용접, 튜브 확장 및 직경 감소
단일 부품 제조 외에도 많은 엔지니어링 애플리케이션에서 석영 유리 튜브를 여러 섹션 어셈블리로 결합하거나 플랜지를 장착하거나 길이에 따라 직경을 변경하여 성형해야 하는데, 이러한 경우 가공이 아닌 열 성형이 필요합니다. 용접, 튜브 확장(플레어링) 및 직경 축소(네킹)는 석영 유리 튜브에 적용되는 세 가지 주요 열성형 작업이며, 각각 화염 온도, 유리 점도 및 성형 후 정밀한 제어가 필요합니다. 어닐링3 를 사용하여 잔류 스트레스 없이 관절과 전환을 생성합니다.
튜브 간 및 플랜지 조인트를 위한 산소-수소 융합 용접
석영 대 석영 융착 용접은 필러 재료, 전극, 외부 차폐 가스가 없다는 점에서 금속 용접과 근본적인 차이가 있습니다. 접합부는 두 결합 표면을 고온의 불꽃으로 동시에 부드럽게 만들어 분자 수준에서 함께 흐르게 함으로써 완전히 형성됩니다.
산소-수소 토치 용접 는 연소 시 수증기만 생성되어 실리카 용융 영역이 화학적으로 깨끗하고 순도를 떨어뜨리는 탄소, 수산화물 오염 또는 알칼리 침전물이 없는 상태로 유지되므로 반도체, 제약 또는 광학 서비스를 위한 모든 쿼츠 접합에 필수적인 방식입니다. 용융된 석영은 대략 다음과 같은 작동 온도까지 균일하게 가열되어야 합니다. 1,800°C유리 선반 또는 다축 포지셔너에서 지속적으로 회전하여 비대칭 흐름을 방지합니다. 조인트는 결합면 영역의 100%에 걸쳐 긴밀한 분자 접촉이 이루어져야 합니다.간격, 기포 또는 부분적으로 융합되지 않은 영역은 첫 번째 열 사이클 동안 파손을 시작하는 응력 상승을 일으킵니다. 융합 후 조인트 영역은 약 800~1,000°C의 냉각 감소 영역인 토치의 외부 화염에 유지되어 제어됩니다. 벽 두께 1밀리미터당 30~90초의 어닐링 기간를 거쳐 점진적으로 공기 냉각합니다. 석영은 열팽창이 거의 없으므로 급속 냉각 시 거시적인 치수 변화가 발생하지 않지만, 어닐링되지 않은 용접 부위에 잔류하는 점성 응력은 제작 후 며칠 또는 몇 주 후에 자연 파단을 일으키기에 충분하기 때문에 이 어닐링 단계는 타협할 수 없는 문제입니다. 전문 유리 블로워와 반도체 물리학자들의 커뮤니티 문서에서는 산소 수소가 깨끗한 석영 용접에 허용되는 유일한 열원이며, 석영은 CTE가 사실상 0이기 때문에 표준 유리와 비교할 수 있는 후접합 정규화가 필요하지 않다고 일관되게 강조하고 있습니다.
플랜지-튜브 용접 는 동일한 공정을 따르지만 접합 시 열 충격 파괴를 방지하기 위해 접촉 전에 플랜지 부품을 작동 온도에 가깝게 예열해야 합니다. Axquartz.com과 fgquartz.com은 모두 용접을 표준 맞춤형 제작 기능으로 나열하고 있으며, 이 공정에 적용되는 ISO 9001:2015 인증을 받았습니다.
퓨전 용접 공정 파라미터
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 열원 | 산소-수소 토치 전용(생산 등급) |
| 작동 온도 | 관절면 ~1,800°C |
| 적용 가능한 OD 범위 | 3mm - 200mm(표준), >200mm 멀티 버너 |
| 어닐링 기간 | WT 30~90mm당 30~90초 |
| 냉각수 / 차폐 가스 | 필요 없음 |
| 공동 순도 | 필러 없음; 100% 용융 실리카 |
| 누출 무결성(용접 후) | <1 × 10-⁹ mbar-L/s(He 누출 테스트 가능) |
| 최대 재료 순도 | 최대 99.999% SiO₂(튜브 등급과 일치) |
튜브 확장 및 넥다운 직경 성형
튜브 섹션이 광구경 플랜지와 결합하기 위해 더 큰 OD로 확장되거나 노즐 또는 전환 피팅을 만들기 위해 더 작은 OD로 축소되는 직경 전환은 성형 영역을 플라스틱 상태로 가열하고 맨드릴, 다이에 제어된 기계적 힘을 가하거나 내부 압력(블로잉)을 활용하여 생산됩니다.
튜브 확장(플레어링) 는 튜브의 국부 영역이 약 1,700-1,800°C 대략 다음과 같은 길이에 걸쳐 타겟 플레어 OD의 1.5-2배. 완전히 플라스틱이 되면 원뿔형 흑연 맨드릴을 삽입하고 튜브 끝을 눌러 지름을 바깥쪽으로 확장합니다. 확장된 끝의 결과 OD는 일반적으로 다음과 같습니다. 원래 튜브 OD의 1.3배 ~ 2.0배벽 두께는 직경 비율의 역제곱에 비례하여 감소하며, 원래 WT가 3mm인 튜브가 OD에서 1.5배 확장된 경우 확장된 끝의 벽 두께는 대략 다음과 같습니다. 1.3mm (부피 보존으로 계산). 플레어 끝단은 다단계 UV 반응기 설계에서 볼 조인트 입구 플랜지, O링 압축을 위한 대구경 씰링 립, 서로 다른 튜브 직경 사이의 전이 섹션을 만드는 데 사용됩니다. 플레어 각도 - 일반적으로 10° ~ 30° 반각 - 는 맨드릴 프로파일에 의해 결정되며 결합 구성 요소 도면과 일치해야 합니다.
직경 감소(넥킹) 는 회전하는 흑연 패들 또는 프로파일 다이를 사용하여 가열 영역에 압축을 가하여 튜브 끝의 OD를 줄여 보어 감소 노즐, 계단식 전환 또는 유량 측정을 위한 수축을 생성합니다. 재료 보존에 따라 OD가 감소함에 따라 네크 영역의 벽 두께가 증가합니다. 원래 WT가 3mm인 OD 50mm에서 OD 30mm로 네크된 튜브의 경우 네크의 벽 두께는 대략 다음과 같습니다. 8.3mm열 설계에서 고려해야 할 수 있습니다. 확장 및 축소 작업 모두 어닐링이 뒤따르며, 두 작업 모두 다음 범위의 튜브 직경에 대해 TOQUARTZ에서 맞춤형 제작 서비스로 제공됩니다. 5mm ~ 200mm OD.
직경 성형 파라미터
| 매개변수 | 확장(플레어링) | 감소(넥킹) |
|---|---|---|
| 적용 가능한 OD 범위 | 5mm - 200mm | 5mm - 200mm |
| 난방 온도 | 1,700 - 1,800°C | 1,700 - 1,800°C |
| 성형 도구 | 흑연 원뿔형 맨드릴 | 그라파이트 패들 / 프로파일 다이 |
| 일반적인 직경 변화 비율 | 1.3배 - 2.0배 OD 증가 | 0.3× - 0.8× OD 감소 |
| 성형된 끝단의 벽 두께 | 감소(OD 증가) | 증가(OD 감소) |
| 플레어/전환 하프앵글 | 10° - 30° | 5° - 20° |
| 성형 후 어닐링 | 필수 | 필수 |
| 성형된 끝단에서의 OD 공차 | ±1.0mm(표준) | ±0.5mm(표준) |
정밀하게 제작된 석영 튜브에 의존하는 산업 분야
가공된 쿼츠 튜브는 아래 산업에서 소모품이 아닌 필수 구성 요소로 사용되며, 제대로 작동할 때는 그 존재가 눈에 보이지 않고 고장이 발생하면 즉각적인 결과를 초래합니다.
-
반도체 확산 및 CVD: 석영 유리 튜브는 실리콘 웨이퍼 산화, 도핑 및 화학 증착을 위한 수평 및 수직 확산로의 주요 공정 튜브입니다. O₂, N₂, HCl, 디클로로실란 등의 공정 가스를 사용하여 900~1,200°C에서 연속적으로 작동하는 이 튜브는 다음을 유지해야 합니다. 99.995% 이상의 SiO₂ 순도 를 사용하여 서브 ppb 수준의 웨이퍼 금속 오염을 방지합니다. 튜브 직경은 OD 100mm(4인치 웨이퍼 생성)에서 OD 300mm 이상(12인치 및 고급 노드)까지 다양합니다. 정밀 가공된 플랫 플랜지와 용접 엔드 캡이 이 애플리케이션의 표준 사양입니다. 반도체 등급 공정 튜브의 사양은 종종 ±0.1mm의 OD 공차와 연마 오염을 배제하는 표면 마감 요구 사항을 준수합니다.
-
자외선 소독 및 수처리: 석영 유리 튜브는 UV 반응기 시스템에서 수은 증기 램프와 물 흐름 흐름 사이의 외부 보호 슬리브 및 UV 투과 창 역할을 합니다. 일반적으로 JGS1 또는 합성 용융 실리카 같은 저-OH, 고투과율 석영이 필요하며 UV 투과율은 다음과 같습니다. 254nm에서 90% 를 사용하여 살균 효능을 보장합니다. 이 애플리케이션의 외경은 일반적으로 OD 22mm ~ OD 45mm, 길이는 500mm ~ 1,500mm입니다.
-
적외선 및 할로겐 램프 봉투: OD 6-16mm 및 WT 0.7-1.5mm의 얇은 벽 석영 튜브는 할로겐 램프, 적외선 방출 튜브 및 석영-텅스텐-할로겐(QTH) 광원의 봉투를 형성합니다. 튜브는 콜드 스타트부터 작동 온도(500°C 필라멘트 영역 이상)까지 반복되는 열 충격을 파손 없이 견뎌야 하며, 내화 연마 및 밀봉된 끝단이 표준입니다.
-
태양 광 발전 확산로: 대구경 석영 튜브(OD 150-300mm, 길이 최대 1,800mm)는 태양 전지 생산에서 인 및 붕소 확산을 위한 공정 챔버로 사용됩니다. 큰 OD에서 높은 열 질량과 확장된 길이가 이 세그먼트의 중요한 치수 요구 사항입니다.
-
화학 및 제약 처리: 부식성 화학 공정의 석영 튜브 반응기, 플로우 셀 및 사이트 글라스는 HF를 제외한 모든 산에 대한 석영의 내성을 활용할 수 있습니다. 이 분야에서는 용접 플랜지 어셈블리와 그레이드 씰을 통한 붕규산 장치와의 접지 조인트 연결이 표준입니다.
-
분석 기기: ICP-OES 및 ICP-MS 플라즈마 토치는 일반적으로 OD 및 동심도가 엄격하게 제어되는 정밀 석영 튜브를 사용합니다. OD 18-22mm 외부 토치 튜브, OD 15-18mm 중간 튜브 - 치수 변화는 플라즈마 안정성과 분석 정밀도에 직접적인 영향을 미칩니다.
석영 유리관용 소재 등급 - JGS1, JGS2 및 JGS3
올바른 재료 등급을 선택하는 것은 석영 튜브가 광학, 열 또는 순도 환경에서 예상대로 작동할지 여부를 결정하는 최종 사양 파라미터이며, 세 가지 표준 중국 국가 등급인 JGS1, JGS2 및 JGS3은 OH 함량/투과율/내열성 트레이드 오프 공간에서 뚜렷한 지점을 나타냅니다.
-
JGS1 는 사염화규소(SiCl₄)의 화학 기상 증착으로 생산되는 합성 용융 실리카입니다. 그 특징은 OH(수산화물) 함량 1ppm 미만는 ~2.7µm OH 흡수 대역이 적외선 투과를 감쇠시키는 것을 방지하고 동시에 자외선 투과를 약 2.7µm까지 최대화합니다. 150nm. JGS1은 UV 분광 셀, 엑시머 레이저 빔 전달, UV 수처리 슬리브 및 250nm 미만의 투과가 중요한 모든 애플리케이션에 지정된 등급입니다. 열 변형 온도가 1,650°C1,200°C 이상에서 탈변성 없이 연속 서비스에 적합한 유일한 JGS 등급입니다.
-
JGS2 는 고순도 천연 석영 결정의 전기 아크 융합으로 생산되는 천연 융합 석영입니다. OH 함량이 JGS1보다 높습니다. 150-400ppm - 자외선 투과 차단을 대략 250nm따라서 JGS2는 딥 UV 애플리케이션에는 적합하지 않지만 가시광선 및 근자외선 작업(300-400nm 범위)에는 전적으로 적합합니다. JGS2는 반도체 확산로 튜브, 화학 반응기 튜브 및 UV 투과가 요구되지 않는 고온 실험실 장치에 주로 사용되는 등급입니다. JGS1에 비해 생산 비용이 낮기 때문에 열 응용 분야에서 합리적인 기본 선택입니다.
-
JGS3 는 천연 미네랄 불순물과 OH 함량이 높은 천연 석영에서 생산됩니다 - 일반적으로 >400 ppm OH - 자외선 투과율은 약 파장 이상의 파장으로 제한됩니다. 350nm. JGS3는 광학 성능과 구조적 견고성, 비용 효율성을 모두 만족하는 제품으로 가시광선 및 적외선 투과율만 중요한 할로겐 램프 봉투, 적외선 히터 튜브, 산업용 용광로 라이너에 널리 사용됩니다. 연속 사용 온도는 대략 1,100°C - 는 탈리화 역학에 미치는 미량의 불순물 영향으로 인해 각각의 최대값에서 JGS1 및 JGS2보다 낮습니다.
재료 등급 선택 참조
| 속성 | JGS1 | JGS2 | JGS3 |
|---|---|---|---|
| 생산 방법 | CVD(SiCl₄ 증기) | 전기 아크(천연 석영) | 전기 아크(천연 석영) |
| OH 콘텐츠 | <1 ppm | 150 - 400 ppm | >400ppm 초과 |
| 자외선 투과 차단 | ~150nm | ~250nm | ~350nm |
| 254nm에서 전송 | >90% | 40 - 80% | <20% |
| 연속 서비스 온도(°C) | 1,250 | 1,200 | 1,100 |
| 데비트리피케이션 위험 | 매우 낮음 | 낮음 | 보통 |
| 일반적인 애플리케이션 | UV 광학, 엑시머 레이저, 분광학 | 반도체 용광로, 화학 반응로 | 할로겐 램프, IR 히터, 산업용 용광로 |
| 상대적 생산 비용 | 최고 | 보통 | 최저 |
석영 유리관 프로젝트에 대한 맞춤형 사양 요청하기
이 문서에 설명된 모든 치수 세그먼트와 제작 기능에 걸쳐 TOQUARTZ는 대부분의 튜브 크기에 대해 최소 주문 수량 없이 맞춤형 주문을 받고 있으며, 엔지니어링 타당성 평가는 도면 제출 후 24시간 이내에 회신됩니다.
처음 연락할 때 완전한 사양을 제출하면 앞뒤로 왔다 갔다 하는 번거로움이 없어지고 견적도 빨라집니다. 맞춤형 석영 유리관에 대한 정확한 견적을 생성하는 데 필요한 매개 변수는 다음과 같습니다:
- OD × ID × WT(mm): 세 개 중 두 개를 지정하면 세 번째는 계산됩니다.
- 길이(mm): 필요한 길이와 허용 공차(표준 ±0.5mm, 레이저 절단 ±0.1mm)를 지정합니다.
- 소재 등급: JGS1, JGS2 또는 JGS3(지정하지 않은 경우 기본값은 JGS2).
- 제작 작업: 전체 목록에서 절단, 모따기, 불 연마, 기계적 연마, 화염 밀봉(원형/평면 바닥), 드릴링(구멍 직경 및 위치 명시), 그라운드 조인트(크기 표기 명시), 용접, 확장 또는 축소 등 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.
- 최종 사용 환경: 최대 서비스 온도, 화학 물질 노출, 자외선 투과 요구 사항, 진공/압력 수준(해당되는 경우).
- 수량: 반복 주문이 예상되는 경우 단위 수량 및 배치 빈도.
결론
TOQUARTZ 석영 유리 튜브는 0.1mm 모세관부터 600mm 대구경 튜브까지 외경 범위가 다양하며 벽 두께는 0.01mm~10mm, 맞춤형 길이는 최대 3,000mm입니다. 치수 공차는 지정된 정밀도에 따라 도면대로 ±0.25mm에서 CNC 연삭 ±0.01mm까지 다양합니다. 절단(±0.5mm ~ ±0.1mm), 모따기, 불 연마, 기계적 광학 연마(Ra <0.5nm), 산소-수소 화염 밀봉, 드릴링(최소 0.8mm 구경, ±0.02mm 공차), 지상 접합 가공(14/20 ~ 45/50 및 맞춤형), 용융 용접, 튜브 확장 및 축소 등 전체 제작 기능 세트는 부품이 바로 설치 가능한 상태로 납품되므로 2차 가공 비용이 발생하지 않는다는 것을 뜻합니다. JGS1, JGS2, JGS3의 소재 선택은 튜브의 스펙트럼, 열 및 순도 특성을 각 애플리케이션의 요구 사항에 맞게 조정합니다.
자주 묻는 질문
석영 유리 튜브에 사용할 수 있는 표준 외경 크기는 어떻게 되나요?
용융 석영 유리 튜브의 표준 재고 크기는 일반 산업용 범위에서 OD 3mm에서 OD 150mm까지이며, 일반적인 크기에는 OD 25, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150mm가 있습니다. 캐필러리 튜브는 OD 0.1mm부터 사용할 수 있습니다. 최대 OD 600mm의 맞춤형 직경도 주문할 수 있습니다.
석영 유리 튜브의 최소 벽 두께는 얼마입니까?
용융 석영 모세관 튜브의 최소 벽 두께는 0.1-5.0mm OD의 X-선 회절 모세관에 대해 문서화된 대로 0.01mm입니다. OD 3mm 이상의 표준 산업용 튜브의 경우, 시중에서 판매되는 최소 벽 두께는 약 0.7mm입니다.
석영 유리 튜브를 서로 또는 유리 플랜지에 용접할 수 있나요?
예. 용융 석영 튜브는 충전재 없이 약 1,800°C에서 두 실리카 표면을 융합하는 산소-수소 불꽃 융합 용접으로 결합됩니다. 그 결과 어닐링 후 헬륨 누출 무결성이 1 × 10-⁹ mbar-L/s보다 우수한 모놀리식 조인트가 탄생합니다. 플랜지는 동일한 융착 공정으로 부착되며 평면 또는 원뿔형 구성이 가능합니다.
JGS1, JGS2, JGS3 쿼츠 글라스의 차이점은 무엇인가요?
JGS1은 OH 함량이 1ppm 미만인 합성 용융 실리카로, 자외선을 ~150nm까지 투과하며 1,250°C까지 연속 서비스에 적합합니다. JGS2는 OH 함량이 150~400ppm인 천연 용융 석영으로, 최대 250nm까지 투과하며 최대 1,200°C의 반도체 용광로 및 화학 반응기 응용 분야에 사용됩니다. JGS3는 OH 함량이 400ppm 이상인 천연 용융 석영으로, ~350nm까지 투과하고 최대 1,100°C까지 투과하며 주로 할로겐 램프 봉투 및 적외선 히터에 사용됩니다.
참조:
