Applications des creusets en quartz fondu

Les creusets en quartz fondu sont une référence incontournable en matière de performances dans les applications à haute température dont l’environnement de travail quotidien implique couramment des chimies de procédés exigeantes. Les matériaux sous-jacents et les configurations de creusets ont considérablement varié au fil du temps, ce qui n’a sans doute rien d’étonnant puisque ce sont des éléments fondamentaux des essais de matériaux depuis des millénaires.

Les premiers creusets étaient dérivés de la poterie artisanale et du travail de l’argile, mais il leur manquait des propriétés réfractaires clés qui se sont révélées cruciales à mesure que les processus industriels sont devenus à la fois plus complexes et plus difficiles à exécuter. Les conteneurs en dioxyde de silicium (SiO2) ont précédé les creusets en quartz fondu et fait la preuve des avantages que présentent les matériaux à base de silice dans des conditions de traitement extrêmement difficiles, notamment dans le cas de températures extrêmes supérieures à 1 000 °C et d’environnements chimiques exigeants.

Dans cet article de blog, Saint-Gobain Advanced Ceramic Composites décrit brièvement l’histoire du développement des creusets en quartz fondu avant d’étudier plus profondément leurs principales applications.

Une brève histoire des creusets en quartz fondu

Bien que des matériaux aussi variés que l’alumine (Al2O3), la porcelaine, la mullite ou la zircone (ZrO2) aient été utilisés pour élaborer des creusets thermiquement résistants et chimiquement inertes pour les applications de traitement des matériaux à haute température, ils sont souvent incapables de répondre à des exigences de traitement fondamentales. Cela est particulièrement vrai lorsque l’objectif du traitement consiste en partie à éviter la diffusion de tout contaminant dans le matériau extrêmement pur placé dans le creuset à des fins de fusion ou de frittage.

La grande variété de matériaux hautes performances pouvant être utilisés dans la fabrication de creusets permet de satisfaire les exigences des ingénieurs de procédés dans une large gamme de domaines d’application. Le quartz, par exemple, est un matériau de choix pour la cristallisation industrielle des lingots de silicium (Si) par la méthode de Czochralski, l’une des principales applications des creusets en quartz fondu.

Applications des creusets en quartz fondu

Le raffinage des métaux précieux et la fabrication d’alliages spéciaux figurent parmi les plus anciennes applications des creusets en quartz. Ces marchés difficiles exigent des conteneurs hautes performances capables de résister aux opérations sans compromettre la qualité du matériau fini. Dans certains secteurs industriels, l’introduction d’impuretés par diffusion, ne serait-ce qu’à hauteur d’une partie par million (ppm), peut conduire à un rejet de produits catastrophique. Saint-Gobain ACC possède une connaissance inégalée de ces chimies complexes et conçoit régulièrement des composants sur mesure offrant une utilisation optimale en matière de cycles de fusion et de durée de vie sur les marchés des métaux précieux et des alliages spéciaux. La croissance cristalline est peut-être l’application la plus connue des creusets en quartz fondu, un domaine qui ne cesse de se développer en raison de la demande croissante de substrats électroniques de haute pureté extraits de lingots de silicium synthétiques.

Le silicium de qualité semi-conducteur possède un point de fusion d’environ 1 425 °C. Cette température doit être conservée tout au long du procédé de Czochralski car un grain de cristal monté sur une tige est plongé dans le mélange fondu et aspiré par le haut hors du creuset. En raison de leurs caractéristiques de dilatation négligeables et de leur résistance élevée aux chocs thermiques, les creusets en quartz fondu sont l’un des seuls composants convenant à la méthode de Czochralski, qui consiste à cultiver des lingots de silicium monocristallin. Les creusets en quartz ont en outre la propriété d’être non conducteurs, avec une résistivité nominale de 1 x 108 Ω.m à 1 000 °C.

Saint-Gobain Advanced Ceramic Composites fournit des creusets en quartz fondu de haute pureté à revêtement baryum pour répondre aux exigences les plus strictes de l’industrie des semi-conducteurs. Ce revêtement exclusif est très résistant aux rayures, ce qui évite les problèmes potentiels lors de l’étape de chargement. Il présente une durée de conservation illimitée et, contrairement aux autres revêtements baryum, ne masque aucun défaut esthétique sur la surface interne du creuset.

Nous fournissons des creusets en quartz dans des formats standard et de haute pureté, cela dans de nombreuses configurations pour répondre à une gamme de domaines d’application qui vont au-delà des procédés de croissance cristalline. Ces domaines sont notamment les suivants :

• Calcination d'alumine et poudres fluorescentes et phosphorescentes
• Traitement chimique.
• Production de terres rares.
• Applications de recherche standard et spécialisées.

Grâce à sa longue expérience et à la flexibilité de ses procédés, Saint-Gobain ACC est capable de concevoir des solutions sur mesure. Une grande variété de formes sont disponibles et peuvent être adaptées pour répondre aux besoins de chaque client. Alors que la plupart des entreprises se concentrent exclusivement sur des produits de masse, l’équipe technique de Saint-Gobain ACC travaille couramment sur des petites ou moyennes séries et veille à offrir à terme à ses clients un coût de propriété optimal pour leurs procédés de fabrication.

Creusets en quartz fondu de Saint-Gobain

Saint-Gobain Advanced Ceramic Composites développe et fournit des conteneurs hautes performances pour des domaines d’application exigeants. Nos creusets en quartz fondu à arc sont totalement non poreux et existent en qualité opaque et transparente pour répondre aux exigences de nos clients.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les formats et les spécifications de nos creusets en quartz fondu, il vous suffit de contacter un membre de l’équipe de Saint-Gobain dès aujourd’hui.