石英玻璃的制备方法及石英玻璃与流程

文档序号:12238221阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石英玻璃的制备方法,其特征在于,包括:

通过溶解剂将第一掺杂化合物、第二掺杂化合物溶解混合形成掺杂混合溶液,所述第一掺杂化合物为含铝化合物,所述第二掺杂化合物包括含Zr化合物、含Y化合物、含La化合物、含Sc化合物、含Th化合物、含V化合物、含Ti化合物中的至少一种;

由含硅原料在500~1200℃的燃烧火焰中,反应生成二氧化硅颗粒,使所述二氧化硅颗粒沉积形成二氧化硅疏松体,所述二氧化硅疏松体中具有气孔;

将所述二氧化硅疏松体在所述掺杂混合溶液中浸泡,获得浸泡后的二氧化硅疏松体;

将所述浸泡后的二氧化硅疏松体经过烧制工艺烧制为石英玻璃成品,其中,所述石英玻璃成品中包含有经所述掺杂混合溶液中的第一部分烧制转化而成的Al2O3、经所述掺杂混合溶液中的第二部分烧制转化而成的ZrO2、Y2O3、La2O3、Sc2O3、ThO2、V2O5、TiO2中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述溶解剂包括用于溶解所述第一掺杂化合物的第一溶解剂,所述第一溶解剂包括甲醇、乙醇、乙酸、盐酸、硝酸、蒸馏水、双氧水中的至少一种;

所述第一掺杂化合物包括水合硝酸铝Al(NO3)3·H2O、九水合硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、六水合氯酸铝Al(ClO3)3·6H2O、氯化铝AlCl3中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述溶解剂包括用于溶解所述第二掺杂化合物的第二溶解剂,所述第二溶解剂包括甲醇、乙醇、乙酸、盐酸、硝酸、蒸馏水、双氧水中的至少一种;

所述含Zr化合物包括硝酸锆Zr(NO3)4·5H2O、碳酸锆铵ZrO(CO3)2(NH4)2·nH2O、碳酸锆ZrOCO3·nH2O、八水氧氯化锆ZrOCl2·8(H2O)、氯化锆ZrCl4、八水碱式氯化锆ZrOCl2·8H2O中的至少一种;

所述含Y化合物包括草酸钇Y2(C2O4)3·10H2O、硝酸钇Y(NO3)3·6H2O、水合碳酸钇Y2(CO3)3·3H2O、氯化钇六水YCl3·6H2O、水合氯化钇YCl3H2O中的至少一种;

所述含La化合物包括氯化镧LaCl3、六水合氯化镧LaCl3·6H2O、硝酸镧La(NO3)3·6H2O、碳酸镧La2(CO3)3.8H2O中的至少一种;

所述含Sc化合物包括六水氯化钪ScCl3·6H2O、氯化钪ScCl3、硝酸钪Sc(NO3)3·3H2O、硝酸钪Sc(NO3)3·4H2O、硝酸钪Sc(NO3)3·5H2O、硝酸钪Sc(NO3)3·6H2O、六水草酸钪Sc2(C2O4)3·6H2O中的至少一种;

所述含Th化合物包括硝酸钍Th(NO3)4·4H2O、草酸钍Th(C2O4)2、四氯化钍ThCl4、高氯酸钍Th(ClO4)4中的至少一种;

所述含V化合物包括氯化钒VCl3、硝酸钒酰VO2NO3中的至少一种;

所述含Ti化合物包括硝酸钛Ti(NO3)4

4.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述Al2O3与所述石英玻璃成品中SiO2的重量比在0.5~10%;和/或

ZrO2、Y2O3、La2O3、Sc2O3、ThO2、V2O5、TiO2中的至少一种与所述石英玻璃成品中SiO2的重量比在0.5~5%。

5.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述含硅原料包括四氯化硅、甲硅烷、乙硅烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十四甲基环七硅氧烷、十六甲基环八硅氧烷、十八甲基环九硅氧烷、二十甲基环十硅氧烷中的至少一种;所述二氧化硅疏松体的气孔率在20~90%。

6.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述将所述二氧化硅疏松体在所述掺杂混合溶液中浸泡,具体包括:

在10-500摄氏度下,对所述二氧化硅疏松体在所述掺杂混合溶液中浸泡1-10小时。

7.根据权利要求1所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述将所述二氧化硅疏松体在所述掺杂混合溶液中浸泡,具体包括:

驱动所述二氧化硅疏松体在所述掺杂混合溶液中以5-60转/分钟转速旋转浸泡。

8.根据权利要求1~7中任一所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述将所述浸泡后的二氧化硅疏松体经过烧制工艺烧制为石英玻璃成品,具体包括:

对所述浸泡后的二氧化硅疏松体加热至加热温度,使所述二氧化硅疏松体在所述加热温度下干燥与脱羟基,形成掺杂二氧化硅疏松体,所述加热温度在100~1000摄氏度;

经所述掺杂二氧化硅疏松体制备出所述石英玻璃成品。

9.根据权利要求8所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述使所述二氧化硅疏松体在所述加热温度下干燥与脱羟基,具体包括:

对干燥与脱羟基所述掺杂混合料的反应室通入气氛,所述气氛包括载料气体和脱羟基气体,所述载料气体包括氮气N2、氩气Ar、氦气He中的至少一种,所述脱羟基气体包括氯气Cl2、二氯化氧硫SOCl2中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述经所述掺杂二氧化硅疏松体制备出所述石英玻璃成品,具体为:

在1000~1700摄氏度下,将所述掺杂二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃,冷却后,由所述透明化的石英玻璃获得所述石英玻璃成品。

11.根据权利要求10所述的石英玻璃的制备方法,其特征在于,

所述将所述掺杂二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃,具体为:

对烧结掺杂二氧化硅疏松体的烧结空间抽真空至负压环境,对位于烧结空间内的掺杂二氧化硅疏松体进行烧结,使所述掺杂二氧化硅疏松体中气孔在所述负压环境下排出,并将掺杂二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃。

12.一种石英玻璃,其特征在于,包括:

石英玻璃成品,所述石英玻璃成品采用上述权利要求1-11中任一所述的石英玻璃的制备方法制备而成。

13.根据权利要求12所述的石英玻璃,其特征在于,

所述石英玻璃成品为石英玻璃砣、石英玻璃棒、石英玻璃管、石英玻璃片、石英玻璃环、石英玻璃支架、石英玻璃板、石英玻璃法兰、石英玻璃刻槽舟或石英玻璃清洗槽。

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