由于SiO2是難熔氧化物,高溫下黏度很大,要獲得結構均勻的摻雜石英玻璃較為困難,因此人們采用了多種摻雜方法,主要有以下五種。
1、 多孔質SiO2浸潤法,用氧分解SiCl-4原料,制成多孔質二氧化硅基體,再將該基體浸入到需要摻雜的氧化物的鹽溶液中,干燥后,再加熱使其玻璃化而透明,稱為摻雜石英玻璃。該摻雜方法多用于制造塊狀或異形摻雜石英玻璃。
2、 溶膠-凝膠摻雜法,以硅酸乙酸為原料,將硅酸乙酯、乙醇和水混合后,加入摻雜劑的氧化物鹽類,使其變為均勻的混合液,將該混合液水解、凝膠化、收縮固化,成為均勻的膠體,在1100℃下加入該膠體,從而得到均勻的摻雜石英玻璃。該方法多用于塊狀摻雜石英玻璃。
3、 氣相沉積工藝,以SiCl4和摻雜物的低沸點化合物為原料,在一定蒸汽壓下,用氫氣分別對上述液體原料鼓泡帶料,使氣相混合料從燃燒器中心成霧狀噴出,在高溫下水解、熔化成均勻的SiO2-MxOy或多元組分玻璃,這種摻雜方法很多用于制造管或棒狀摻雜石英玻璃,如光導纖維預制棒和低膨脹石英玻璃等。
4、 粉體摻雜,即直接摻雜的氧化物和SiO2粉料攪拌混勻后熔化成石英玻璃。用這種摻雜方法制造出的石英玻璃微觀上摻雜不均勻,優點是節省人力物力,更為可取的是不污染環境,當摻雜量少或對玻璃的均勻性要求不高時,此方法當屬首先。
5、 對SiO2粉料進行液體摻雜,將要摻雜的氧化物的鹽類化合物用去離子水溶解,與SiO2粉料攪拌均勻,再將原料干燥煅燒,熔制成石英玻璃,該摻雜方法摻雜均勻,但最大的缺點是,在原料干燥煅燒時,由于摻雜的鹽類分解成氧化物,會產生有害氣體污染環境,因此,煅燒設備上應安裝廢氣回收裝置,對廢氣進行回收,分解。
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