制备石英玻璃的烧结装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术是关于一种制备石英玻璃的烧结装置及系统，涉及石英玻璃制备领域，主要目的在于避免或降低间接合成法工艺制备石英玻璃中气泡的产生，以及提高石英玻璃的烧结效率、降低成本。制备石英玻璃的烧结装置包括：炉体还具连通烧结空间的抽真空通道，用于对烧结空间抽真空至负压环境，使对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结中，所述二氧化硅疏松体中气孔在所述负压环境下排出，并将二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃。本实用新型专利技术中，制备石英玻璃的烧结装置可在负压环境下烧结，烧结后获得的石英玻璃成品中可减少其中含有的气泡含量，以提高石英玻璃的产品质量，并通过整体同时受热烧结，提高了二氧化硅疏松体的烧结效率、降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石英玻璃制备领域，特别是涉及一种制备石英玻璃的烧结装置及系统。
技术介绍
石英玻璃是具有良好性能，如耐高温、膨胀系数低、耐热震性、化学稳定性高和电绝缘性能好等优点，它是由二氧化硅作为主要组成的特种工业技术玻璃，按纯度分为高纯、普通和掺杂三类。目前，石英玻璃的制备工艺主要分为直接法制备工艺和间接法制备工艺，在直接法制备工艺中，石英玻璃用水晶、硅石、含硅化合物为原料，经高温熔化或化学气相沉积而成，熔制方法有电熔法、气炼法、化学气相沉积CVD和等离子化学气相沉积PCVD等。在间接法制备工艺中，用含硅原料，经过低温化学气相沉积合成制得二氧化硅疏松体，再将二氧化硅疏松体在常压或正压下进行区熔逐步烧结，即二氧化硅疏松体通过机械装置持续缓慢经过高温加热带，在很窄的加热区进行一段一段逐步烧结，将二氧化硅疏松体烧结成石英玻璃，整个过程需要24h以上。其中，在对玻璃中间体进行烧结时，由于二氧化硅疏松体中含有大量气孔，需要对二氧化硅疏松体自上而下通入大量的氦气，使二氧化硅疏松体中气孔内的气体排出，从而获得高质量的石英石英玻璃成品。在实现本技术过程中，技术人发现现有技术中至少存在如下问题：对于尺寸较大的二氧化硅疏松体，在烧结中，二氧化硅疏松体内部气孔的气体不易被排出，通过现有技术中通入氦气的方法，排出气体的效果较差，获得的石英玻璃中仍存留有较多的气孔，产品质量无法满足航空航天、激光核技术、精密光学与仪器、半导体、液晶显示等领域；现有区熔逐步烧结方法效率低，成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种制备石英玻璃的烧结装置及系统，主要目的在于避免或降低间接合成法工艺制备石英玻璃中气泡的产生，以及提高石英玻璃的烧结效率、降低成本。为达到上述目的，本技术主要提供如下技术方案：一方面，本技术的实施例提供一种制备石英玻璃的烧结装置，用于对二氧化硅疏松体烧结，获得石英玻璃成品，其中，所述二氧化硅疏松体内具有气孔；所述装置包括：炉体，所述炉体内具有用于容纳所述二氧化硅疏松体的烧结空间；所述炉体内还具有为所述烧结空间加热的加热器；所述炉体上还具连通所述烧结空间的抽真空通道，用于对所述烧结空间抽真空至负压环境，使对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结中，所述二氧化硅疏松体中气孔在所述负压环境下排出，并将二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃。本技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述烧结空间位于炉芯管内，所述加热器位于所述炉体的炉壁与所述炉芯管之间的加热空间内，所述加热器通过所述炉芯管向所述烧结空间内加热。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述炉芯管将所述烧结空间与所述加热空间隔离。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述抽真空通道还与所述加热空间连通。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述炉壁内还具有循环冷却液通道。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述炉芯管的基体采用碳化硅、氮化硅、氧化铝、石墨或石英玻璃中至少一种制成。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述炉芯管的基体的内壁和/或外壁上具有密封涂层。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述密封涂层为碳化硅、氮化硅或氧化铝涂层。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中还包括：驱动所述二氧化硅疏松体在所述烧结空间中旋转的驱动装置。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中还包括：与所述烧结空间连通的进气口，用于向所述烧结空间内通入气流；所述抽真空通道作为出气口，使从所述进气口通入的气流流经所述二氧化硅疏松体后从所述出气口抽出。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述炉芯管的工作段用于对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体的有效区域全部或二氧化硅疏松体的整体进行同时受热烧结，使所述二氧化硅疏松体有效区域中气孔在所述负压环境下排出，并将二氧化硅疏松体有效区域烧结为透明化的石英玻璃；所述加热器环绕在所述炉芯管的整体工作段的外围。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述加热器采用石墨电阻加热、感应加热、硅钼棒加热、硅碳棒加热或金属电阻丝加热。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中在所述炉芯管的工作段的长度方向上，所述加热器具有M个加热分段，M为大于等于1小于等于10的正整数。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中在所述加热器的发热体外具有保温层，所述保温层采用碳纤维毡、耐火砖、保温棉中的至少一种制成。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结装置，其中所述保温层的基体的内壁和/或外壁上具有碳化硅、氮化硅或氧化铝涂层。另一方面，本技术的实施例提供一种制备石英玻璃的系统，包括：低温化学气相沉积装置，用于将含硅原料经低温化学气相沉积合成制得二氧化硅疏松体，所述二氧化硅疏松体为高纯二氧化硅疏松体或掺杂二氧化硅疏松体，其中，所述高纯二氧化硅疏松体中二氧化硅的含量在99.99％以上；制备石英玻璃的烧结装置；所述制备石英玻璃的烧结装置包括：炉体，所述炉体内具有用于容纳所述二氧化硅疏松体的烧结空间；所述炉体内还具有为所述烧结空间加热的加热器；所述炉体上还具连通所述烧结空间的抽真空通道，用于对所述烧结空间抽真空至负压环境，使对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结中，所述二氧化硅疏松体中气孔在所述负压环境下排出，并将二氧化硅疏松体烧结为透明化的石英玻璃；抽真空机，其抽真空口与所述抽真空通道连接。借由上述技术方案，本技术技术方案提供的制备石英玻璃的烧结装置及系统至少具有下列优点：本技术实施例提供的技术方案中，在炉体上具连通所述烧结空间的抽真空通道，通过抽真空通道，可对所述烧结空间抽真空至负压环境，对具有气孔的二氧化硅疏松体进行烧结中，将二氧化硅疏松体置于负压环境内，在负压环境中烧结，气孔中的气体容易从二氧化硅疏松体内排出，现对于现有技术中，采用常压下区熔逐步烧结方法的烧结装置，本技术中，制备石英玻璃的烧结装置可在负压环境下烧结，烧结后获得的石英玻璃成品中可减少其中含有的气泡含量，以提高石英玻璃的产品质量，并通过整体同时烧结，提高了二氧化硅疏松体的烧结效率、降低成本。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本技术的实施例提供的一种制备石英玻璃的烧结方法的流程示意图；图2是本技术的实施例提供的一种具体的制备石英玻璃的烧结方法的流程示意图；图3是本技术的实施例提供的另一种具体的制备石英玻璃的烧结方法的流程示意图；图4是本技术的实施例提供的一种制备石英玻璃的烧结装置的剖视结构示意图；图5是本技术的实施例提供的另一种制备石英玻璃的烧结装置的剖视结构示意图；图6是本技术的实施例提供的一种制备石英玻璃的系统的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备石英玻璃的烧结装置，用于对二氧化硅疏松体烧结，获得石英玻璃成品，其中，所述二氧化硅疏松体内具有气孔；其特征在于，所述装置包括：炉体，所述炉体内具有用于容纳所述二氧化硅疏松体的烧结空间；所述炉体内还具有为所述烧结空间加热的加热器；所述炉体上还具连通所述烧结空间的抽真空通道，用于对所述烧结空间抽真空至负压环境。

【技术特征摘要】
1.一种制备石英玻璃的烧结装置，用于对二氧化硅疏松体烧结，获得石英玻璃成品，其中，所述二氧化硅疏松体内具有气孔；其特征在于，所述装置包括：炉体，所述炉体内具有用于容纳所述二氧化硅疏松体的烧结空间；所述炉体内还具有为所述烧结空间加热的加热器；所述炉体上还具连通所述烧结空间的抽真空通道，用于对所述烧结空间抽真空至负压环境。2.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述烧结空间位于炉芯管内，所述加热器位于所述炉体的炉壁与所述炉芯管之间的加热空间内，所述加热器通过所述炉芯管向所述烧结空间内加热。3.根据权利要求2所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述炉芯管将所述烧结空间与所述加热空间隔离。4.根据权利要求3所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述抽真空通道还与所述加热空间连通。5.根据权利要求4所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述炉壁内还具有循环冷却液通道。6.根据权利要求2所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述炉芯管的基体采用碳化硅、氮化硅、氧化铝、石墨或石英玻璃中至少一种制成。7.根据权利要求6所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述炉芯管的基体的内壁和/或外壁上具有密封涂层。8.根据权利要求7所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，所述密封涂层为碳化硅、氮化硅或氧化铝涂层。9.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，还包括：驱动所述二氧化硅疏松体在所述烧结空间中旋转的驱动装置。10.根据权利要求1-9中任一所述的制备石英玻璃的烧结装置，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂兰舰，向在奎，饶传东，王蕾，刘飞翔，邵竹锋，王慧，王宏杰，贾亚男，符博，张辰阳，王玉芬，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：新型
国别省市：北京;11