【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、本专利技术涉及一种由石英玻璃制成的复合体，具体地涉及一种由石英玻璃制成的具有坯壁、至少1000mm的长度和至少250mm的内径的管状复合体。
2、本专利技术还涉及管状石英玻璃复合体的生产，具体地涉及一种用于以外部沉积方法生产管状石英玻璃复合体的方法，该方法包括以下方法步骤：
3、(a)提供基底管，该基底管具有连续通孔、基底管外径、基底管内径、基底管外夹套表面、基底管内夹套表面、和具有壁厚的基底管壁，
4、该连续通孔与该基底管的纵向轴线同轴延伸，
5、(b)使该基底管围绕与该基底管的该纵向轴线同轴或平行延伸的旋转轴线旋转，
6、(c)通过至少一个沉积燃烧器将sio2颗粒沉积在该基底管的该外夹套表面上，由该基底管和sio2烟灰体形成复合材料，
7、(d)通过在加热区中在烧结温度下加热来烧结该复合材料以形成该管状石英玻璃复合体，以及使用适合于在该加热区中将该复合体与该基底管的竖直取向的纵向轴线至少暂时保持在一起的保持装置。
8、由石英玻璃制成的预成形件、管、杆、凸缘、板、环、反应器、坩埚等形式的部件用于半导体生产和光纤生产。此类部件通常由石英玻璃制成的管状半成品通过热成形和/或机械处理而生产。由于生产率的提高，越来越多地寻求此类部件的较大尺寸，特别是在管状半成品中，这与较大的壁厚和内径相关联。
9、为了由合成生产的二氧化硅生产半成品，已知cvd过程(化学气相沉积)，其中sio2颗粒从气相沉积在基底上。缩写为“ovd”(外气相
10、根据沉积过程期间的温度，沉积在基底管上的合成sio2层仍然是多孔的并且在下文中也称为“烟灰层”或“烟灰体”，或者它形成或多或少透明的石英玻璃的致密层。在多孔烟灰层的情况下，该层在单独的方法步骤中烧结以形成或多或少透明的石英玻璃(烧结过程也称为“玻璃化”)。由如此生产的管状石英玻璃半成品，通过机械、化学和/或热后处理获得合成石英玻璃部件，诸如实心圆柱体、中空圆柱体或这些部件的零件，这些部件本身也可用作生产其他部件的半成品。
11、现有技术
12、美国专利8,316,671b2号描述了一种用于生产由石英玻璃制成的中空圆柱体的ovd外部沉积方法。提供了一种由石英玻璃制成的基底管，并且在其外表面上沉积多孔sio2烟灰层。由基底管和sio2烟灰层组成的复合材料以使得基底管内部保持低于变形温度的方式进行玻璃化。为此目的，可在玻璃化过程期间通过气体或液体冷却基底管的内孔。以此方式生产的石英玻璃的管状复合体的内壁由基底管形成；它是光滑的并且不再需要机械处理。
13、us2013/115391 a1公开了一种用于制造具有大外径的石英玻璃中空圆柱体的方法，其中通过ovd外部沉积过程将由二氧化硅炭黑制成的多孔烟灰体沉积在基底上。在移除基底后，烧结烟灰体以形成中空圆柱体。由此锯成环，该环由氯含量低且同时羟基含量低的石英玻璃制成，并且因此具有高粘度。石英玻璃环用作所谓的“等离子体蚀刻环”，用于将半导体晶片保持在等离子体蚀刻系统中。
14、为对烟灰体进行玻璃化，将烟灰体以其纵向轴线的竖直取向或水平取向保持在烧结炉中。如果纵向轴线竖直取向，则可将烟灰体直立在基座上进行玻璃化。然而，存在烟灰体由于其重量而变形并塌陷的风险。这可能导致形成周向褶皱的履带状结构，从而无法满足尺寸准确度要求；特别是可能超过规定的最小内径。
15、由ep 701 975a2已知的方法避免了这些缺点中的一些缺点。在所述方法中，将管状烟灰体插入玻璃化炉中并通过保持装置以竖直取向保持在该玻璃化炉中，该保持装置包括保持杆，该保持杆从上方延伸穿过烟灰体的内孔并且连接到保持脚，该烟灰体最初以其下端搁置在该保持脚上。保持杆由碳纤维增强石墨(cfc；碳纤维增强碳)组成，并且被由纯石墨制成的透气薄壁护套管紧密包围。在护套管上端上方的位置中，石墨支撑环嵌入烟灰体的内孔中，该石墨支撑环从烟灰体壁向内突出到烟灰体内孔中。
16、在玻璃化期间，烟灰体从其上端开始分区移动穿过环形加热元件。在该过程中，烟灰体相继塌陷到石墨护套管上并且长度也收缩，其中在第一烧结阶段，烟灰体直立在保持脚上。嵌入烟灰体中的石墨支撑环的位置被选择为使得石墨支撑环在第二烧结阶段由于长度收缩的增加而被支撑在石墨护套管上，使得烟灰体随后被保持悬浮在上端处。该方法在下文中也称为“悬浮玻璃化”。在玻璃化后，移除护套管，并且通过钻孔、磨削、珩磨或蚀刻对所得石英玻璃管的内孔进行再加工。
17、为了减少石墨接触表面，在根据de 103 03 290b3的该方法的修改中，在保持杆与待玻璃化的烟灰体之间设置合成石英玻璃的套筒。这种套筒的生产非常耗时且昂贵，并且它是石英玻璃管或成为石英玻璃管的一部分。
18、在由de 100 64 730a已知的方法中，sio2颗粒沉积在围绕其纵向轴线旋转的细长基底管上，该基底管的外径在其长度上具有梯度。在移除阶梯式基底管之后，获得多孔中空圆柱形烟灰体，其内孔具有对应于基底管的外径轮廓的互补形状，即其具有阶梯式肩部。由此获得的烟灰体以竖直取向悬浮在炉中进行玻璃化，其中内孔的变窄区域布置在顶部处，并且从上方伸出到内孔中的保持杆接合在阶梯式肩部下方。可靠地保持重烟灰体需要在内孔上具有相对宽的肩部。
19、技术问题
20、随着石英玻璃圆柱体越来越大，待烧结的烟灰体的重量以及内外温差的增加使得制造过程更加困难。利用上述方法，难以在玻璃化期间可靠地保持重烟灰体，并且难以由石英玻璃可再现地制造管。具体地，应避免在该方法的后期阶段(诸如在对烟灰体进行玻璃化时)产生废料。
21、当对并非经由sio2烟灰途径生产的由多孔sio2制成的其他体(诸如经由已知的溶胶-凝胶途径或通过压制获得的多孔sio2体)进行玻璃化时，也会出现类似的问题。
22、因此，本专利技术的目的是提出一种用于通过外部沉积过程、特别是通过ovd沉积焊接过程，由石英玻璃制造此类大体积管状复合体的方法。
23、此外，本专利技术的目的是提出一种用于根据外部沉积过程可再现地制造由石英玻璃制成的具有大内径、特别是具有大于200mm的内径和大于25mm的壁厚的管状复合体的方法，该方法避免了上述缺点，并且特别是减少了产生废料的风险。
24、此外，本专利技术的目的是提出一种管状石英玻璃复合体，其特征一方面在于大尺寸，特别是大于200mm的内径、大于25mm的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在外部沉积方法中生产管状石英玻璃复合体的方法，所述方法包括以下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(c)的所述SiO2颗粒的所述沉积之前生产所述保持元件，其中根据方法步骤(c)的所述SiO2颗粒的所述沉积优选地以使得所述SiO2烟灰体覆盖所述保持区域的方式进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(c)的所述SiO2颗粒的所述沉积之后以及在根据方法步骤(d)的所述烧结之前或期间生产所述保持元件。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，所述保持元件被实现为所述基底管的所述内径的收缩部或所述基底管的所述外径的扩张部。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基底管内径的所述收缩部在所述基底管纵向轴线的方向上具有在20mm至200mm范围内、优选地在30mm至100mm范围内的纵向延伸，其中所述收缩部优选地引起所述基底管内径在4mm至80mm范围内、优选地在6mm至50mm范围内的最大减小。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的方法，其
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(d)的烧结期间，通过将上部基底管端部与放置在其上的成形体一起软化以及在所述成形体的重量的作用下将所述上部基底管端部向内弯曲来生产所述基底管通孔的所述渐缩部，所述上部基底管端部搁置在所述成形体上。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基底管的所述外径的所述扩张部在所述基底管的所述纵向轴线的方向上具有在20mm至200mm的范围内、优选地在30mm至100mm的范围内的纵向延伸。
9.根据权利要求4或8所述的方法，其特征在于，所述扩张部引起所述基底管的所述外径的在4mm至80mm的范围内、优选地在6mm至50mm的范围内的最大扩大。
10.根据权利要求4、8或9中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(d)的烧结期间，优选地通过以下方式来生产所述扩张部：将上部基底管端部与扩张装置一起软化，所述扩张装置具有可径向向外移动的扩张体并且在所述上部基底管端部的区域中抵靠在内壁上；以及在所述扩张装置的所述重量的所述作用下径向向外移动所述扩张体；以及在所述上部基底管端部的所述区域中使所述基底管壁在变形的同时形成隆起。
11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，提供至少部分地由第一石英玻璃品质的石英玻璃组成的基底管，并且所述烟灰体由第二石英玻璃品质的石英玻璃组成，其中所述第一石英玻璃品质在烧结温度下的材料特定粘度高于所述第二石英玻璃品质的材料特定粘度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在1350℃的测量温度下，所述第一石英玻璃品质的所述粘度的常用对数比所述第二石英玻璃品质的所述石英玻璃的所述粘度的所述常用对数高至少0.25log(dPa·s)、优选地高至少0.4log(dPa·s)、并且特别优选地高至少0.6log(dPa·s)。
13.一种由石英玻璃组成的管状复合体，所述管状复合体的长度为至少1000mm，管壁的厚度为至少25mm并且内径为至少250mm，其特征在于，所述管壁具有内壁区域和外壁区域，其中所述内壁区域包括保持元件，所述保持元件被设计为所述基底管内径的收缩部或被设计为所述基底管外径的扩张部。
14.根据权利要求13所述的由石英玻璃组成的复合体，其特征在于，所述内壁区域至少部分地由第一石英玻璃品质的石英玻璃组成，并且所述外壁区域由第二石英玻璃品质的石英玻璃组成，其中在1350℃的测量温度下，所述第一石英玻璃品质的所述粘度高于所述第二石英玻璃品质的所述粘度。
15.根据权利要求13或14所述的管状复合体用于生产压力容器或半导体制造用蚀刻环的用途，其中通过移除所述内壁区域来生产石英玻璃中空圆柱体，并且处理所述圆柱体以形成所述蚀刻环或所述压力容器。
...【技术特征摘要】
1.一种用于在外部沉积方法中生产管状石英玻璃复合体的方法，所述方法包括以下方法步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(c)的所述sio2颗粒的所述沉积之前生产所述保持元件，其中根据方法步骤(c)的所述sio2颗粒的所述沉积优选地以使得所述sio2烟灰体覆盖所述保持区域的方式进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(c)的所述sio2颗粒的所述沉积之后以及在根据方法步骤(d)的所述烧结之前或期间生产所述保持元件。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，所述保持元件被实现为所述基底管的所述内径的收缩部或所述基底管的所述外径的扩张部。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基底管内径的所述收缩部在所述基底管纵向轴线的方向上具有在20mm至200mm范围内、优选地在30mm至100mm范围内的纵向延伸，其中所述收缩部优选地引起所述基底管内径在4mm至80mm范围内、优选地在6mm至50mm范围内的最大减小。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的方法，其特征在于，所述收缩部被设计为所述基底管的所述内夹套表面的局部凹陷部以及/或者被设计为所述保持区域中的所述基底管通孔的渐缩部。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据方法步骤(d)的烧结期间，通过将上部基底管端部与放置在其上的成形体一起软化以及在所述成形体的重量的作用下将所述上部基底管端部向内弯曲来生产所述基底管通孔的所述渐缩部，所述上部基底管端部搁置在所述成形体上。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基底管的所述外径的所述扩张部在所述基底管的所述纵向轴线的方向上具有在20mm至200mm的范围内、优选地在30mm至100mm的范围内的纵向延伸。
9.根据权利要求4或8所述的方法，其特征在于，所述扩张部引起所述基底管的所述外径的在4mm至80mm的范围内、优选地在6mm至50mm的范围内的最大扩大。...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·莱曼，KU·巴德克，M·胡纳曼，M·亨斯特曼，
申请(专利权)人：贺利氏石英玻璃有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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