A fibra de cuarzo, coa súa alta pureza, alta resistencia á temperatura, resistencia á ablación, baixa condutividade térmica, resistencia ao choque térmico, transmisión de ondas, excelentes propiedades dieléctricas e boa estabilidade química, desempeña un papel irremplazable en campos de fabricación de alta gama como a industria aeroespacial, as comunicacións electrónicas e a óptica. Non obstante, o proceso de preparación, desde o mineral de cuarzo natural de alta pureza ata o de alto rendementoprodutos de fibra de cuarzo, é unha busca esixente de artesanía en xeral e está influenciada por unha variedade de factores.
1. Materias primas
A atención ás materias primas inclúe principalmente a pureza, o tamaño das partículas e as inclusións de gas. En canto á pureza, as impurezas metálicas son un factor de influencia significativo. Mesmo os ións de metais alcalinos, alcalinotérreos ou de metais de transición presentes en concentracións de só unhas poucas partes por millón poden ter un impacto substancial nos produtos de fibra de cuarzo: reducen a resistencia á temperatura, facéndoos propensos á deformación e á falla a altas temperaturas; inducen a cristalización, acelerando a transformación do vidro de cuarzo dun estado amorfo a un estado cristalino de cristobalita a altas temperaturas, o que leva á fraxilidade da fibra e a unha forte diminución da resistencia; e afectan as propiedades dieléctricas, xa que os ións de impureza aumentan a perda dieléctrica, o que dificulta a súa aplicación na electrónica de alta frecuencia.
O tamaño das partículas e as inclusións de gas das materias primas determinan o contido de burbullas das varillas de cuarzo producidas. As varillas de vidro de cuarzo con alto contido de burbullas son propensas a desfiarse durante o estiramento por fusión e provocan un aumento dos microdefectos na superficie da fibra de cuarzo, o que afecta ata certo punto á calidade e ao rendemento dos produtos acabados de fibra de cuarzo.
2. Debuxo por fusión
A conversión de material sólido de cuarzo en fibras continuas e uniformes é un paso crucial para determinar a súa microestrutura e propiedades mecánicas. Tomando como exemplo o estiramento de varas de cuarzo usando unha chama oxihidróxena, a pureza, a presión e o caudal de hidróxeno e osíxeno, o control e axuste da temperatura, a ruta do proceso de estiramento e o equipo son determinantes directos da calidade do produto de fibra de cuarzo.
A temperatura de fusión contrólase principalmente polo caudal e a presión dos gases de combustión. Se a temperatura de fusión é demasiado alta, as fibras son propensas a fundirse e romperse; se a temperatura é demasiado baixa, a tensión de conformación aumenta, o que fai que sexa máis probable que se desfien e se rompan. Ademais, a limpeza ambiental tamén é moi importante, xa que todo o proceso de estiramento debe levarse a cabo nun ambiente ultralimpo. Calquera partícula de po no aire adherida á superficie da fibra converterase en puntos de concentración de tensión, o que reducirá significativamente a súa resistencia mecánica.
3. Microestrutura
A estabilidade defibras de cuarzoen ambientes de alta temperatura a longo prazo depende directamente da súa resistencia á cristalización. Como se mencionou anteriormente, a cristalización é o principal mecanismo de falla das fibras de cuarzo a altas temperaturas. A velocidade de cristalización ten unha relación exponencial coa temperatura. Os factores clave que afectan á cristalización inclúen:
* Estado da superficie: As microfendas, a contaminación e o desgaste na superficie da fibra poden converterse no punto de partida da cristalización. Polo tanto, o tratamento superficial e o revestimento protector son cruciais.
* Microdefectos: No caso de materiais fráxiles como as fibras de cuarzo, a súa resistencia é extremadamente sensible a defectos como microfendas superficiais e internas, burbullas e inclusións. Os procesos de postratamento, como o pulido con chama e o decapado con ácido, poden curar eficazmente as microfendas superficiais e mellorar a resistencia.
4. Axente de encolado
Durante o proceso de estirado da fibra de cuarzo, é necesario aplicar un axente especial de tratamento superficial sobre a superficie da fibra. Isto lubrica eficazmente a superficie da fibra, integra eficazmente os monofilamentos de fibra nun feixe e cambia o estado da superficie da fibra. Isto non só cumpre os requisitos do procesamento posterior do precursor da fibra, senón que tamén promove a unión entre a fibra de cuarzo e o polímero reforzado nos materiais compostos.
A calidade deprodutos de fibra de cuarzonon está determinada por un só paso, senón por un proceso de enxeñaría preciso que implica toda a cadea de pureza da materia prima, proceso de estiramento por fusión, control da microestrutura e tecnoloxía de posprocesamento.
Data de publicación: 20 de novembro de 2025
