[发明专利]用于生产不透明石英玻璃的方法，和由不透明石英玻璃制得的坯料

说明书

本申请涉及用于生产不透明石英玻璃的方法，和由所述不透明石英玻璃制得的坯料。在一种用于生产不透明石英玻璃的已知方法中，从含有精细的非晶形SiO₂粒子和粗糙的SiO₂增强体的滑流产生生坯且以烧结处理的方式将所述生坯烧结为由所述不透明石英玻璃制得的坯料。具有比密度D_K1的所述增强体在此处内嵌于具有玻璃比密度D_M的SiO₂基质中。以此为起始物，为了提供较不易受裂解且甚至在较小壁厚的情况下显示均匀透射的不透明石英玻璃坯料，根据本发明建议使用可烧结增强体，所述可烧结增强体在烧结处理之前的比密度D_K0低于所述玻璃比密度D_M，且所述可烧结增强体由于所述烧结处理而达到与所述玻璃比密度D_M相差小于10％的比密度D_K1。

技术领域

本发明涉及一种用于生产不透明石英玻璃的方法，所述方法是通过从含有精细的非晶形SiO₂粒子和粗糙的SiO₂增强体的滑流产生生坯且通过以烧结处理的方式将其烧结为由不透明石英玻璃制得的坯料。

此外，本发明处理SiO₂增强体内嵌于具有玻璃比密度D_M的多孔SiO₂基质中的不透明石英玻璃坯料。

背景技术

用于从不透明石英玻璃生产不透明、闭孔材料的方法公开于DE 43 38 807 C1中。出于此目的，天然存在的石英原料经纯化，通过电融合融合至石英玻璃中，且石英玻璃随后研磨为具有大于99.99％纯度的SiO₂的精细SiO₂粒子。此SiO₂颗粒具有80％的粒子具有在355-2000μm的范围内的尺寸，19％小于355μm且1％大于2000μm的粒度分布。此SiO₂颗粒另外通过使用石英玻璃研磨珠在去离子水中湿磨240h而捣碎。在湿磨之后，粒度在0.45μm与50μm之间的范围内，其中约60％的SiO₂粒子的粒度在1μm至10μm范围内。进而产生的分散液(也被称为“滑流”)具有约78％的固体含量且浇铸至石膏模中，干燥成生坯，且生坯通过在1400℃的温度下持续60分钟的保持时间烧结而压实，以获得不透明石英玻璃的闭孔组件。

获得的不透明石英玻璃材料的孔隙率在0.5％至2.5％范围内，其中至少80％的孔隙的孔径小于20μm，优选小于10μm。其特征在于至少99.9％SiO₂的高化学纯度，在至少2.15并且优选地至多2.18g/cm³范围内的密度，和由其不透明度所致的低光谱透射。这定义与入射光强度相关的从某一波长的组件发射的光强度比例(不考虑由光透射期间的表面反射引起的损失)。在190nm至2650nm的波长范围内，光谱透射以几乎恒定水准低于10％。

由此不透明石英玻璃制成的组件因此尤其适合于高温下的热绝缘，且其还展现石英玻璃的典型和有利特性，如针对许多工艺介质的低热膨胀系数、高温稳定性和良好耐化学性。出于此原因，此类组件已持续多年尤其用于半导体制造以加工半导体组件和优化处理室中的热管理。组件通常采取反应器、设备、托架、钟、坩埚、保护罩或简单石英玻璃组件，如管、棒、板、凸缘、环或区块的形式。

但是，滑移浇铸法由于生坯在干燥和烧结期间的收缩而引起基本问题。确切地说，可能出现收缩和烧结裂纹。这些不能在低烧结温度下消除，而是仅以使玻璃完全熔融的方式，但是，这将意味着石英玻璃的不透明度的损失。在生坯的脱模期间，力必然作用于所述主体且可能由于低塑性而已经导致形成裂纹。

此问题随着组件尺寸增加而增加。这尤其适用于收缩裂纹形成。但是，由于烧结组件的不透明度，常规的透视法仅可检测接近表面的材料缺陷。为了检测和定位不透明组件的体积中的尤其重要的裂纹，需要复杂的检查方法，例如超声波检查方法，所述方法不始终产生可靠的结果。