Le Quartz

Le quartz

Le quartz est un minéraux les plus communs composé de dioxyde de silicium de formule SiO_2,  silice naturelle sous sa forme de cristaux relativement dure, il raie le verre. Le quartz a l’aspect du verre, incolore quand il est pur mais on le trouve aussi colorés ou fumés par divers oxydes métalliques.

Il se présente sous la forme d’un prisme hexagonal régulier terminé à l’une ou à ses deux extrémités par des pyramides hexagonales. Il est faiblement biréfringent, très bon conducteur thermique et transparent dans l’ultraviolet et l’infrarouge.

Les cristaux sont extraits des carrières puis transformés en produits brut sous forme de tubes, baguettes, blocs, plaques. De là, multiples transformations surviennent, soient par soufflage, étirage ou usinage. Le quartz est utilisé dans bien des domaines industriels ou de recherches. On le retrouve aussi à domicile pour les chauffages infrarouge, les lampes halogènes, les phares de voiture (H4) et bien des objets qui montent à haute températures. Il est utilisé en optique pour ses propriétés physiques et sa pureté.

Ses propriétés lui confèrent une résistance à des températures allant jusqu’à 1260°C,  ceci selon l’épaisseur et la forme de la pièce réalisée. Il a une excellente résistance aux chocs thermiques du fait de son faible coefficient de dilatation ce qui fait du quartz le produit verrier le plus utilisé dans les applications à très haute température, mais aussi le plus onéreux.

Pour arriver à un produit final il va falloir encore transformer ces tubes ou baguettes. C’est là qu’interviennent les souffleurs de verre. Le soufflage du quartz est relativement différent du verre puisque sa température de ramollissement est élevée (1730°C). Contrairement au verre le quartz impose au souffleur de verre de le travailler dans la flamme du chalumeau et dans une plage de température de 1700 à 2200°C, à la limite de son point d’ébullition (2230°C).

A de telles températures et en fonction de la taille de la pièce à réaliser, le souffleur de verre est contraint de se protéger des rayonnements et de la chaleur. Il utilise des lunettes filtrant les UV et l’éblouissement des gants en coton et parfois plusieurs paires, un masque, une combinaison si la pièce est conséquente.

Caractéristiques mécaniques
selon température, géométrie et état de surface	Conditions	Valeur	Unité
Formule chimique		SiO2
Densité	20°C	2.20	g/cm3
Force de compression	20°C	1150	N/mm²
Force de tension	20°C	50	N/mm²
Force de courbure	20°C	68	N/mm²
Module d’élasticité	20°C	7.5 x 104	N/mm²
Dureté Mohs	20°C	5.5 – 6.5
Soluble dans le HF4  et la soude concentrée
Comportement chimique très stable
Caractéristiques thermiques	Conditions	Valeur	Unité
Coefficient de dilatation linéaire moyen	a 20/300°C	5.5 x 10-7	K-1
Échelle des températures de transformation		1075 à 1210	°C
Température de contrainte	h=1014.5 dPa.s	1075	°C
Température de recuisson	h=1013.0 dPa.s	1090	°C
Température de ramollissement	h=107.6 dPa.s	1730	°C
Échelle des températures de travail du quartz	h=105-8 dPa.s	1700- 2100	°C
Température maximale d’utilisation		1260	°C
Température maximale pour utilisation de courte durée		1300	°C
Température d’ébullition		2230	°C
Caractéristiques électriques	Conditions	Valeur	Unité
Résistance électrique spécifique	20°C	10 18	W.cm
Résistance électrique spécifique	400°C	10 10	W.cm
Résistance électrique spécifique	800°C	6.3 x 10 6	W.cm
Résistance électrique spécifique	1200°C	1.3 x 10 5	W.cm
Facteur de pertes diélectrique tg d	7.5 GHz	» 5 x 10-4
Constante diélectrique e	20°C et 7.5 GHz	» 3.7
Force diélectrique	20°C	250 – 400	kW/cm
Force diélectrique	500°C	40 – 50	kW/cm

Risques

Le travail du quartz au chalumeau dégage de la silice amorphe. La toxicité de la silice amorphe demeure faible, contrairement à celle des silices cristallines (poussières), toutefois il convient d’être équipé d’une bonne aspiration.     https://www.inrs.fr/risques/silice-cristalline/ce-qu-il-faut-retenir.html

Les cristaux sont extraits des carrières puis transformés en produits brut