Sol-gel process for producing synthetic silica glass

Details Sol-gel process for producing synthetic silica glass Sol-gel process for producing synthetic silica glass

C - Chemistry, Metallurgy

03

C

C03C 1/00 (2006.01) C03B 8/02 (2006.01) C03B 19/12 (2006.01) C03C 3/06 (2006.01)

Patent

CA 2398876

An improved sol-gel process is disclosed for producing a synthetic silica glass article, in which a sol is formed having a silica loading as high as 34 to 40 %. This high loading is achieved by introducing an aqueous colloidal silica suspension into a silicon alkoxide solution and slowly stirring the mixture together, during which time the mixture hydrolyzes and the colloidal suspension is broken down by chemical reaction. This produces a hydrolyzed sol incorporating a suspension of very fine aggregates of colloidal particles, having particle sizes less than about 10 microns. The need for a stabilizing agent and/or continuous ultra-sonicating or violently stirring the sol is eliminated. One application of the process of the invention is in making silica photoblanks exhibiting very high optical transmission at UV wavelengths. For such applications, the silica powder is purified using a chlorination step prior to its being made into the aqueous colloidal silica suspension. In addition, warpage of the silica photoblanks is avoided by using silicon carbide plates as weights during sintering.

L'invention concerne un procédé sol-gel amélioré permettant de produire un article de verre de silice synthétique, consistant à former un sol présentant une charge de silice comprise entre 34 et 40 %. Cette charge est effectuée par introduction d'une suspension aqueuse de silice colloïdale dans une solution d'alcoxyde de silicium puis par brassage du mélange, opération au cours de laquelle le mélange s'hydrolyse et la suspension colloïdale est rompue par réaction chimique. On obtient alors un sol hydrolysé comprenant une suspension d'agrégats extrêmement fins de particules colloïdales; les tailles des particules étant inférieures à 10 microns. De cette façon, on n'a plus besoin d'agent de stabilisant et/ou on n'a plus besoin de mélanger violemment ce sol ou de le traiter par ultrasons de manière continue. Une application du procédé décrit dans la présente invention consiste à fabriquer des photomasques en silice présentant une transmission optique très élevée à des longueurs d'ondes UV. Pour de telles applications, la poudre de silice est purifiée par chloration avant d'être introduite dans la suspension aqueuse de silice colloïdale. De plus, le gauchissement des photomasques en silice est évité grâce à l'utilisation de plaques de carbure de silicium comme poids pendant le processus de frittage.

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