[發明專利]摻雜鈦的石英玻璃及其制備方法、制備裝置

有效

• 申請號: 201410571933.6
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104326646B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 邵竹鋒;饒傳東;向在奎;符博;聶蘭艦;王宏杰;王慧;王蕾;劉飛翔;王玉芬
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C03C3/06
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙)11348
• 代理人: 王偉鋒,劉鐵生

1.一種摻雜鈦的石英玻璃的制備方法，其特征在于，包括：

將含硅原料和含鈦原料均勻混合后放入以氫氧火焰為反應能源的燃燒器中，采用立式化學氣相沉積法制備低膨脹石英玻璃砣，將石英玻璃砣裝入高溫均化爐中均化處理，再經過冷加工制備得到摻雜鈦的石英玻璃；

其具體包括以下步驟：

(1)在燃燒器內通入氫氣和氧氣，燃燒反應形成氧化還原反應氛圍；

(2)將含硅原料和含鈦原料分別在物料控制下汽化蒸發，經過均勻混合裝置后，在載料氣體的帶動下送入燃燒器內進行反應，控制含鈦原料的質量為含硅原料質量的3％～10％；反應后生成的SiO₂和TiO₂顆粒沉積到燃燒爐內的托盤上，在1300～2000℃的高溫下逐層燒結形成低膨脹系數石英玻璃砣；托盤在基礎桿的200r/min～500r/min的轉速旋轉下，以0.2mm/h～0.5mm/h的速率慢速下降，石英玻璃砣逐漸長大；

(3)將石英玻璃砣經過均化和后續冷加工，所述高溫均化爐中，升溫速度為200～700℃/小時，升溫至1700～1900℃，最終形成摻雜鈦的石英玻璃。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含硅原料為四氯化硅，所述含鈦原料為四氯化鈦。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述沉積的速度為100～500克/小時。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高溫均化爐為密閉結構，工作時爐內保持真空或者充入氣體，所述氣體為惰性氣體或還原性氣體。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含硅原料的流量為800～1500g/h，所述含鈦原料的流量為24～150g/h。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述載料氣體為氫氣、氧氣或氬氣，所述含硅原料載料氣體流量為2-6L/min，所述含鈦原料載料氣體流量為含硅原料載料氣體流量的3％～10％。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，摻雜鈦的石英玻璃制備裝置包括氫氣控制系統、氧氣控制系統、四氯化硅控制系統、四氯化鈦控制系統及基礎桿，所述四氯化硅控制系統和四氯化鈦控制系統分別連接混料瓶，所述混料瓶連接燃燒器，所述氫氣控制系統和氧氣控制系統分別連接燃燒器，所述燃燒器位于立式燃燒爐的爐膛內，所述基礎桿一端設有托盤，所述托盤位于所述爐膛內，所述基礎桿另一端連接旋轉機構，所述旋轉機構連接升降系統，所述爐膛連接煙囪。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燃燒器為多層包裹管狀結構，所述的燃燒器的材料為耐高溫材料；所述燃燒器放置于爐膛的中部以上的位置，所述燃燒器的燃燒口對著爐膛內托盤的位置。