石英玻璃的制备方法

2021/11/25 10:26:24

背景及概述[1]

石英玻璃具有高的机械强度、优良的化学稳定性、优异的光学特性,从而在电光源、光纤、电子信息、半导体以及航空航天等行业占据重要的地位。

石英玻璃有透明和不透明石英玻璃两种,透明和不秀明石英玻璃是工业和科研使用的具有经济价值的材料。其制造(采用熔炼方法)所用的原料为水晶或高纯、超高纯石英砂(透明石英玻璃)和白色石英砂(不透明石英玻璃)。这两种原料都存在于自然界,它的成份为很纯的SiO2所组成。

石英玻璃和水晶具有相同的化学成份,但在结构上大不相同。一个是玻璃态,另一个是晶态。水晶经不起高温热冲击,它遇高温就会破裂并转化成其它晶体变态,而石英玻璃经得起极高温的冲击。制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高温下进行,因为结晶SiO2在1713℃以上才能熔化。

制备[1]

一种高纯石英玻璃的制备方法,包括如下步骤:

(1)原料提纯:将多晶硅生产尾气先经过一级精馏塔,控制塔顶温度为40℃,塔顶绝对压力为3KPa,回流比为1:6,塔底温度为80℃,在塔顶采出溶有富含SiCl4的混合气体,经检测此时SiCl4的含量为35%;然后再将塔顶引出的混合气体引入二级精馏塔进行除杂提纯处理,控制塔顶温度为40℃,塔顶绝对压力为3KPa,回流比为1:6,塔底温度为100,塔顶采出气体,经检测SiCl4的含量为98.8%;其余杂质气体收集后统一处理或利用;

(2)化学汽相沉积制备石英玻璃锭:将步骤(1)中纯化后的SiCl4在汽化器内加热至50℃使之挥发,汽化挥发量为150ml/L,然后经由压力为0.1MPa,流量为0.8m3/h的高纯氢气携带,送至汽相沉积反应炉内的供料管中,经由燃烧器的出口处与氢氧焰反应,其中,燃烧氢的压力1.1kg/cm2,流量25m3/h;燃烧氧的压力6.0kg/cm2,流量10m3/h;燃烧后在160℃下生成玻璃态的SiO2,并在一定条件下将所述SiO2沉积在沉积靶面上,形成石英玻璃锭;所述沉积条件为:沉积靶距220mm,沉积靶转速10r/min,沉积速率80g/h,累计沉积时间3天;

(3)后处理:将步骤(2)中得到的石英玻璃锭进行退火处理,得到所述高纯石英玻璃。所述退火工艺为:在程序加热炉内以500℃/h的速率升温至1500℃,保持20min;然后以3℃/min的速率降温至950℃,再关闭加热炉的电源,随炉自然冷却到室温。

参考文献

[1] [中国发明] CN201510878146.0 一种高纯石英玻璃的制备方法

免责申明 ChemicalBook平台所发布的新闻资讯只作为知识提供,仅供各位业内人士参考和交流,不对其精确性及完整性做出保证。您不应 以此取代自己的独立判断,因此任何信息所生之风险应自行承担,与ChemicalBook无关。如有侵权,请联系我们删除!
阅读量:681 0