[发明专利]一种纯石英玻璃中空圆柱体的制造方法

说明书

本发明涉及一种纯石英玻璃中空圆柱体的制造方法，采用外部气相沉积法沉积中空玻璃圆柱体粉棒，沉积腔体为垂直靶棒沉积方式，所述的沉积靶棒为耐高温耐氧化的陶瓷、合金或者以合金为基底外覆陶瓷层的复合沉积靶棒，沉积靶棒表面保持一定的粗糙度，所述的喷灯组件与上下前后移动的滑座相连，沉积时，上、下旋转卡盘带动沉积靶棒旋转，开启喷灯组件向沉积靶棒喷射沉积粉料并沿与沉积靶棒轴线平行的方向上下移动，开启抽风口，整根沉积靶棒被加热区域的温度差控制在350℃以内，待沉积完成冷却之后从粉末预制棒中抽出靶棒，将其烧结成透明纯二氧化硅石英玻璃中空圆柱体。本发明保证粉棒的沉积成型质量，增强了加工稳定性，并简化了工艺，降低了加工成本。

技术领域

本发明涉及一种纯石英玻璃中空圆柱体的制造方法，更确切地说，它涉及一种具有中心通孔的纯二氧化硅石英玻璃中空圆柱体的制造方法，该纯石英玻璃中空圆柱体可应用于光纤通信和光学玻璃及半导体技术领域。

背景技术

纯二氧化硅石英玻璃中空圆柱体在光纤、光学玻璃以及半导体中有着广泛的应用。纯二氧化硅石英玻璃中空圆柱体较常见的制作方法是外部气相沉积(OVD)法，即先采用沉积喷灯将二氧化硅纳米气流沉积在目标靶棒上，待沉积完成冷却之后从粉末预制棒中抽出靶棒，形成中空多孔二氧化硅粉棒预制体，然后将中空多孔二氧化硅粉棒预制体在真空或者氦气中烧结成无孔纯二氧化硅石英玻璃中空圆柱体。其中，目标靶棒包括石英玻璃棒、耐氧化陶瓷杆以及耐高温耐氧化金属合金杆，具体信息如下专利介绍。

专利WO2011054574中采用碳化硅作为沉积靶棒来沉积二氧化硅颗粒，专利WO0228790中采用中空氧化铝作为沉积靶棒来沉积二氧化硅颗粒，两个专利皆采用的是水平沉积靶棒方式沉积二氧化硅颗粒，该种沉积方式占地面积较大，并且烧结方向是垂直方向，还需翻转粉棒，繁杂的流程不利于生产。

专利WO0138239中采用亚稳态OH浓度低于30ppm的石英玻璃作支撑部件，制作粉末预制体，但是石英玻璃件在沉积过程中与载体杆直径存在差异，容易形成鼓包，导致粉末预制体报废；转运过程中，由于承受粉末预制体的全部重量，尤其是超过80kg的大棒时，容易破损并且不易发觉，导致粉末预制体掉落，对设备及人员安全造成威胁。若采用低羟基石英玻璃作沉积靶棒，则需要在烧结后通过钻孔将该石英玻璃棒去除，这样既耗费成本，也浪费时间精力。

专利DE2313249B2中为了制作低羟基的石英玻璃管，通过在氧化铝、莫来石、氮化硼、碳化硅、玻璃或玻璃陶瓷制成的沉积靶棒上来沉积二氧化硅粉末预制体。结果发现，在烧结前或者后从粉末预制体的内孔中抽出沉积靶棒，易于导致粉末预制体内孔壁受损，从而需要昂贵的内孔精加工。

专利WO2012136678中采用耐高温耐氧化金属合金制成沉积靶棒来沉积二氧化硅颗粒，由于其采用水平方式沉积，需要在整个沉积过程中保持整根芯轴温度基本恒定(保持在开始沉积时温度的50°以内)，但在实际沉积过程中由于粉末会覆盖在沉积靶棒中间区域，以及沉积腔体中湍流导致气体的不稳定流动，沉积过程中很难达到温度要求，除非在沉积靶棒中加入很多大功率的加热单元以及温度监控器，这需要沉积靶棒直径足够大，同时极大地增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种纯石英玻璃中空圆柱体的制造方法，该方法沉积质量好，工艺稳定。