制备石英玻璃的烧结方法及石英玻璃技术

本发明专利技术是关于一种制备石英玻璃的烧结方法及石英玻璃，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。用于将二氧化硅疏松体在烧结空间中进行烧结；所述方法包括：对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使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；对透明化的石英玻璃冷却后，获得所述石英玻璃成品。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】

本专利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方法及石英玻璃。
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玻璃成品。在实现本专利技术过程中，专利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，本专利技术提供一种制备石英玻璃的烧结方法及石英玻璃，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，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术的实施例提供一种制备石英玻璃的烧结方法，用于将二氧化硅疏松体在烧结空间中进行烧结，获得石英玻璃成品，其中，所述二氧化硅疏松体内具有气孔；所述方法包括：对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使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；对烧结后制得的透明化的石英玻璃冷却后，获得所述石英玻璃成品。本专利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方法，其中所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，具体为：对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间的负压保持在恒定压力范围值内。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，具体为：包括至少2个模式，随烧结时间依次包括第一模式和第二模式；在第一模式下，对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间内的负压环境在第一负压值，在第二模式下，对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间内的负压环境在第二负压值，其中，所述第一负压值与所述第二负压值不同。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中在第一模式下，对所述二氧化硅疏松体的烧结温度在第一温度值，在第二模式下，对所述二氧化硅疏松体的烧结温度在第二温度值，其中，所述第一温度值小于所述第二温度值，或所述第一温度值大于所述第二温度值。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中保持所述第一模式的时间和保持所述第二模式的时间分别在1～50h。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述负压环境在0.01～500pa。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，之后，还包括：从所述烧结空间的进气口通入烧结气体气流，对所述烧结空间的出气口进行抽真空，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，并使所述烧结空间保持负压环境。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述从所述烧结空间的进气口通入烧结气体气流，对所述烧结空间的出气口进行抽真空，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，并使所述烧结空间保持负压环境，之前还包括：对所述烧结空间内加热至第一温度；所述对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，具体包括：对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体加热至第二温度，使所述二氧化硅疏松体进行烧结，所述第二温度大于所述第一温度。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，具体为：驱动所述二氧化硅疏松体在所述烧结空间中旋转，并进行烧结。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，具体为：对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结的烧结温度在500～1700℃，烧结时间在1～50h。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述二氧化硅疏松体由含硅原料经低温化学气相沉积合成制得，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。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述掺杂二氧化硅疏松体的掺杂元素包括硼B、铝Al、氟F、铁Fe、钛Ti、铈Ce、钙Ca、镁Mg、钠Na、钾K、钡Ba、钇Y、镧La、锆Zr、锗Ge中的至少一种。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使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，具体为：将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。可选的，前述的制备石英玻璃的烧结方法，其中所述二氧化硅疏松体的气孔率在20～90％。另一方面，本专利技术的实施例提供一种石英玻璃，包括：石英玻璃成品，所述石英玻璃成品制备石英玻璃的烧结方法制备而成，制备石英玻璃的烧结方法，用于将二氧化硅疏松体在烧结空间中进行烧结，获得石英玻璃成品，其中，所述二氧化硅疏松体内具有气孔；所述方法包括：对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使所述气孔中的气体从位于所述负压环境下的二氧化硅疏松体内排出；对烧结后的二氧化硅疏松体降温，获得所述石英玻璃成品。借由上述技术方案，本专利技术技术方案提供的制备石英玻璃的烧结方法及石英玻璃至少具有下列优点：本专利技术实施例提供的技术方案中，在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，对于现有技术中，采用常压/正压下区熔逐步烧结方法，本专利技术中，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。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利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，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备石英玻璃的烧结方法，用于将二氧化硅疏松体在烧结空间中进行烧结，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，所述方法包括：对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使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；对烧结后制得的透明化的石英玻璃冷却后，获得所述石英玻璃成品。

【技术特征摘要】
1.一种制备石英玻璃的烧结方法，用于将二氧化硅疏松体在烧结空间中进行烧结，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，所述方法包括：对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，使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；对烧结后制得的透明化的石英玻璃冷却后，获得所述石英玻璃成品。2.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，具体为：对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间的负压保持在恒定压力范围值内。3.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，对位于烧结空间内的二氧化硅疏松体进行烧结，具体为：包括至少2个模式，随烧结时间依次包括第一模式和第二模式；在第一模式下，对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间内的负压环境在第一负压值，在第二模式下，对所述烧结空间抽真空，使所述烧结空间内的负压环境在第二负压值，其中，所述第一负压值与所述第二负压值不同。4.根据权利要求3所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，在第一模式下，对所述二氧化硅疏松体的烧结温度在第一温度值，在第二模式下，对所述二氧化硅疏松体的烧结温度在第二温度值，其中，所述第一温度值小于所述第二温度值，或所述第一温度值大于所述第二温度值。5.根据权利要求4所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，保持所述第一模式的时间和保持所述第二模式的时间分别在1～50h。6.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，所述负压环境在0.01～500pa。7.根据权利要求1所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，所述对所述烧结空间抽真空至负压环境，之后，还包括：从所述烧结空间的进气口通入烧结气体气流，对所述烧结空间的出气口进行抽真空，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，并使所述烧结空间保持负压环境。8.根据权利要求7所述的制备石英玻璃的烧结方法，其特征在于，所述从所述烧结空间的进气口通入烧结气体气流，对...

【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：发明
国别省市：北京;11