Quartz usinable

Quartz usinable haute temperature

Présentation de quartz usinable

Final Advanced Materials utilise le quartz pour la fabrication d’une grande variété de produits réfractaires. Ce matériau très commun sur Terre est une espèce minérale dure et cristalline composée principalement de silicium et d'oxygène à l’état naturel.

Bien que le quartz soit utilisé dans de nombreuses industries, le domaine de la haute température l’apprécie tout particulièrement pour sa stabilité et sa résistance thermiques. Nos produits proviennent d’un sable de quartz, hautement raffiné. Ce processus permet d’obtenir un produit final de la plus grande pureté possible. 

Fabrication

Le sable de quartz est fondu dans un creuset métallique sous atmosphère neutre par le biais de résistances chauffantes électriques. La matière première est ensuite moulée pour en faire des éléments semi finis en quartz fondu électriquement (anglais : « electrically fused quartz »).

D’autres méthodes de fabrication existent : fonte par flamme ou par plasma, et fusion à l’arc électrique.

Applications de quartz usinable

  • Substrats pour applications laser : fenêtre, lentille, prisme, miroir, etc.
  • Écrans HT pour application semi-conducteur
  • Substrats pour applications IR et UV
  • Tubes pour fours horizontaux et verticaux
  • Nacelles
  • Injecteurs perforés au laser
  • Panneaux de porte
  • Socles
  • Récipients pour attaque chimique et nettoyage
  • Fenêtres optiques
  • Tubes de combustion pour analyseurs

Caractéristiques générales du quartz usinable

Caractéristiques électriques

Le quartz est considéré comme un bon isolant électrique car il conserve une résistivité élevée même à haute température ainsi que d’excellentes caractéristiques à haute fréquence.

Contrairement aux conducteurs typiques tels que les métaux, la résistivité du quartz diminue lorsque la température augmente. La constante diélectrique du quartz a une valeur d’environ 4, soit bien moins que celle des autres verres.

Caractéristiques thermiques

Le quartz a un très faible coefficient de dilatation, plusieurs fois inférieure à celui des autres matériaux courants. Cela permet au matériau de résister à un choc thermique très sévère.

Caractéristiques mécaniques

La résistance à la traction du quartz est déterminée par des éléments extérieurs : la qualité de la surface, la conception du produit et les effets chimiques de l’atmosphère. L’état de surface est très important : ses défauts sont la cause principale de rupture en tension.

Caractéristiques chimiques

Le quartz est très sensible aux composés alcalins et alcalino-terreux qui accélèrent sa dévitrification (recristallisation) à haute température. Par conséquent, il est recommandé de manipuler ce matériau avec des gants. 

Avantages du quartz usinable

  • Excellente isolation thermique
  • Haute résistance à la traction
  • Aucun liant ni lubrifiant
  • Bonne stabilité thermique
  • Faible accumulation thermique
  • Excellente stabilité chimique et résistance à la majorité des agents corrosifs
  • Très bonne flexibilité et résilience
  • Insensibilité aux chocs thermiques
  • Non cancérogène selon la note Q de la directive 97/69 EC

Mise en œuvre de quartz usinable

  • Travail à chaud (exemple : pour fermer un tube, couder une pièce)
  • Usinage à la commande numérique
  • Découpe laser
  • Découpe jet d’eau
  • Salle de contrôle avec équipement de métrologie 3D

Données techniques de quartz usinable

Propriété

Unité

Quartz par fusion électrique

N° Article

055-0040

Composition

Principal

%

SiO2: 99,98

Impuretés

Al :15
Ca :0,5
Cu < 0,05
Cr < 0,05
Fe :0,1
K :0,4

Li :0,6
Mg :0,05
Mn < 0,05
Na :0,3
Ti :1,1
Zr :0,7

Caractéristiques mécaniques à 20 °C

Masse Volumique

g/cm3

2,2

Dureté

Mohs

5,5-6,5

Knoop (MPa)

5 800 - 6 100

Module d'élasticité à 20 °C

MPa

7,25 x 104

Module de torsion

MPa

3 x 104

Coefficient de Poisson

0,17

Résistance à la compression

MPa

1 150

Résistance à la traction

MPa

50

Résistance à la flexion

MPa

67

Résistance à la torsion

MPa

30

Vitesse de propagation sonore

m/s

5 720

Caractéristiques thermiques

Température de ramollissement

°C

1 710

Température de recuit

°C

1 125

Tenue en température en continu

°C

1 160

Tenue en température de pointe

°C

1 300

Chaleur spécifique

0 - 100 °C

Jkg-1K-1

772

0 - 500 °C

964

0 - 900 °C

1 052

Conductivité thermique

à 20 °C

W.m-1.K-1

1,38

à 100 °C

1,47

à 200 °C

1,55

à 400 °C

1,84

à 950 °C

2,68

Coefficient de dilatation thermique

0 - 100 °C

10-6K-1

0,51

0 - 600 °C

0,54

0 - 900 °C

0,48

-50 - 0 °C

0,27

Caractéristiques électriques

Résistivité

à 20 °C

Ω.m

1016

à 400 °C

108

à 800 °C

6,3x104

à 1 200 °C

1,3x103

Rigidité diélectrique

à 20 °C

kV/mm

25-40

à 50 °C

4-5

Angle de perte diélectrique

à 1 kHz

tg δ

5x10-4

à 1 MHz

1x10-4

à 3 x 1 010 Hz

4x10-4

Constante diélectrique

0 - 106 Hz

ε

3,7

9 x 108 Hz

3,77

3 x 1 010 Hz

3,81

Les grandeurs physiques de cette documentation sont données à titre indicatif et ne représentent en aucun cas un engagement contractuel. Merci de consulter notre service technique pour tout renseignement complémentaire.

Céramique technique usinable (375.86k)

Fiche technique: Céramiques usinables.

Quartz usinable (269.69k)

Fiche technique: Quartz usinable

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