[发明专利]一种高纯不透明石英玻璃、制造方法及其应用

说明书

一种高纯不透明石英玻璃的制造方法，包括以下步骤：制备料浆，将高纯石英玻璃砂进行球磨制备料浆，球磨料浆的粒度：3‑30μm，含水率：16‑20％，粘度：100‑500cp，密度：1800‑1850g/cm³；成型，所述成型采用湿法浇注工艺；脱模，将成型后的坯体进行脱模，然后静放烘干；烧结，1350‑1550℃，恒温1‑5h。本方法制得的石英玻璃高密度、可焊接、红外光的遮光性优异。

技术领域

本公开的实施例一般涉及石英玻璃生产领域，并且更具体地，涉及一种高纯不透明石英玻璃的制造方法。

背景技术

石英是地球上最丰富的矿藏之一，发育在许多不同的地质背景中，主要用于制造各种玻璃。不同类型的终端市场需要不同级别的二氧化硅含量，极少矿藏可以被归类为高纯石英(HPQ)，定义高纯石英的二氧化硅含量至少为99.995％(Industrial Minerals,2013)。

高纯石英砂是由天然石英矿物经过一系列物理的和化学的提纯技术生产的、具有某种粒度要求的高纯非金属矿物原料。国际公认的高纯石英砂是高于美国尤尼明(UNIMIN)公司IOTA-CG标准，十二种元素杂质(Al,K,Na,Li,Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Cr,Ni,B)的含量小于20ppm，其中碱金属(K,Na,Li)分别小于1ppm的高技术产品。

高纯石英砂是生产透明的高纯石英玻璃管、棒、板、坨、碇，以及石英玻璃坩埚等的主要原材料。石英玻璃为二氧化硅单一组分的玻璃，这种玻璃的硬度高，可达模式七级，具有耐高温、膨胀系数低、抗热震性能好、耐腐蚀，以及透光率高的优点。以这些优良的物理和化学性能而被广泛应用在高端电光源、半导体、太阳能电池、光纤、激光、航天、军事等行业中。此外，不透明石英玻璃，即乳白石英玻璃，在需要热阻断领域有重要用途，尤其在半导体行业和光伏行业，作为半导体制造装置用构件是不可或缺的。

热阻断性与红外光的遮光性有关系，遮光性越高的不透明石英玻璃的热阻断性越优异。以往，作为不透明石英玻璃的制造方法，已知有：(1)在晶质二氧化硅或非晶态二氧化硅中添加氮化硅、碳化硅等发泡剂并熔融的方法(日本国特开平4-65328号公报，日本国特开平5-254882号公报，日本国特开平7-61827号公报)。由这样的制造方法制造的不透明石英玻璃通常存在发泡剂发生气化而形成气孔的平均直径较大、气孔的含有丰度较低、不透明石英玻璃的密度和红外光的遮光性较低等缺陷。(2)通过将非晶态二氧化硅粉末与造孔剂粉末混合并成型后，在规定的温度下进行烧结，制造不透明石英玻璃(授权公告号：CN106029586 B)。该方法使用的造孔剂为石墨粉末、无定形碳粉末、酚醛树脂粉末、丙烯酸类树脂粉末、聚苯乙烯粉末等。前两种造孔剂往往含有较高和较多的杂质元素，很难保证石英玻璃的纯度；后三种造孔剂，在热分解时产生的气体成分有害，可能对环境造成污染。此外，在将非晶态二氧化硅粉末与造孔剂粉末混合时也有可能发生二次污染，而且很难混合均匀，最终会导致不透明石英玻璃的密度和遮光率不均匀。(3)由合成的无定形SiO2初始粒子，制成局部疏松多孔的SiO2颗粒烧结体，在将该SiO2颗粒烧结体干法制成型坯，利用电弧熔融型坯，制造不透明石英玻璃。是一种合成石英不透明石英玻璃的制造方法。(公开号：CN1413175A)。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种高密度、可焊接、红外光的遮光性优异的不透明石英玻璃和其制造方法。包括以下步骤：

(1)制备料浆，将高纯石英玻璃砂进行球磨制备料浆，球磨料浆的粒度：3-30μm，含水率：16-20％，粘度：100-500cp，密度：1800-1850g/cm³；

(2)成型，所述成型采用湿法浇注工艺；所述成型采用注浆成型，将料浆缓慢浇注到石膏模具中，直到料浆上口液面不再下降，24-48小时后脱模；

(3)脱模，将成型后的坯体进行脱模，然后静放烘干：脱模后的坯体在室温条件下静放24h-48h，然后100℃烘干15h；