CN101687680A - 从不透明石英玻璃和致密封闭层的基体生产复合体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及为了优化从不透明石英玻璃和致密封闭层的基体生产复合体的已知方法，其方式是该基体能够提供有致密封闭层但无需担心不透明材料的任何显著的变化和变形。根据本发明，建议一种方法，该方法包括下面步骤：(a)通过使用含有较大无定形SiO2颗粒的第一种滑移剂生产基体；(b)制备第二种滑移剂，它含有较小无定形SiO2颗粒并且它的组成与第一种滑移剂的组成的区别至少在于它含有在0.2wt％到15wt％之间的SiO2纳米颗粒并且它通过较低玻璃化温度来表征；(d)在基体的表面上从第二种滑移剂生产滑移剂层，干燥该滑移剂层，和(e)随后使滑移剂层发生玻璃化，从而形成致密封闭层。

Description

从不透明石英玻璃和致密封闭层的基体生产复合体的方法
本发明涉及从不透明石英玻璃和致密封闭层的基体生产复合体的方法。
石英玻璃部件通常经受高的热负载和化学侵蚀环境。对于此类应用来说，良好的热绝缘，高温稳定性或抗热冲击性以及高的耐化学品性和没有任何污染都起着重要作用。对于此类石英玻璃部件的使用寿命以及在此类部件中不存在颗粒有着日益更高的要求。
至于石英玻璃部件的使用寿命，在接近表面区域中不存在气泡起着重要作用。例如，首先关闭和然后在使用过程中由于材料的取出而打开的气泡常常是为什么杂质或颗粒离去的原因，这会终止用于颗粒敏感应用的部件的使用寿命。
现有技术
由合成石英玻璃组成的石英玻璃部件的使用能够特别被推荐在半导体生产中用于防止污染。与其相比而言较低成本的备选方案已描述在DE 698 06 628 T2中，它还公开了用于半导体制造的石英玻璃部件和根据上述类型的方法。这一出版物建议在预先在单独的方法步骤中从天然原材料生产的石英玻璃部件之上制造得自合成石英玻璃的致密层。为此目的，在沉积燃烧器中通过含硅起始组分的火焰水解反应生产SiO2颗粒，然后该颗粒沉积在部件的表面上并且立即在该处发生玻璃化，从而形成了合成石英玻璃的透明、无气泡、致密和光滑的密封层。
通过沉积燃烧器和所要涂覆的部件表面相对于彼此的相对运动来形成该密封层，其中层生长取决于实际沉积速率和子层的数量。
通过该沉积过程所进行的密封层的制备，尤其均匀层厚度的可再现制备，是繁琐的并且在装置和时间上需要大的投入。
在由滑移剂浇铸方法生产的多孔生坯上生产致密和透明密封层的再一种方法已描述在DE 44 40 104 C2中。在这一方法中，生产99.9％SiO2的化学纯度的SiO2颗粒的水性悬浮液并浇铸到石膏模具中，然后，以这种方法获得的生坯在炉中加热到在1,350℃至1,450℃范围内的烧结温度并且在这一方法中被烧结成不透明石英玻璃的基体
Figure G2008800229259D00021
随后，基体的表面利用氢氧焰被局部加热到在1,650℃至2,200℃范围内的高温，使得不透明的基础材料在厚度约0.5mm的近表面区域中被转化成透明石英玻璃。
然而已经发现，用这一方法无法实现大于2mm的透明层厚度。玻璃化透明密封层显然很难以合适的方式加热底下层。这一问题不能通过提高火焰温度来解决，因为这些会导致部件的塑性变形和气态一氧化硅(SiO)的蒸发。此外，在高温下的玻璃化能够诱导可导致部件变形的应力。
上述类型的方法可从DE 10 2004 052 312 A1中获知。所以建议不透明石英玻璃的基体应该提供有表面层，其中具有从DE 44 40 104 C2中获知的那些性能的SiO2滑移剂被用作滑移剂层，然后干燥和玻璃化，形成了透明或不透明覆盖层。该目标是复合体
Figure G2008800229259D00022
的高度耐蚀刻性。
然而已经发现，在滑移剂层的玻璃化过程中基体的底下不透明材料也被改性并且会产生应力和变形。
因为滑移剂浇铸方法本身允许部件的低成本制造，还允许复杂几何结构的制造，所以希望最大程度减少在从具有致密封闭层的石英玻璃生产复合体的过程中遇到的缺陷。
技术目的
因此本发明的目的是指明一种方法，利用该方法不透明石英玻璃的基体能够提供有致密封闭层，但无需注意在不透明材料中的显著变化和变形。
这一目的是根据本发明利用包括以下步骤的方法来达到的：
(a)通过使用含有第一种分散液体和粒度不超过500μm的第一种无定形SiO2颗粒的第一种滑移剂来生产基体，其中粒度在1μm和60μm之间的颗粒占有最大固体体积分数，第一种滑移剂含有第一个定量含量的粒度低于100nm的SiO2纳米颗粒并且它以第一种较高的玻璃化温度为特征；
(b)提供含有第二种分散液体和粒度不超过100μm的第二种无定形SiO2颗粒的第二种滑移剂，其中粒度在1μm至40μm之间的颗粒占有最大的固体体积分数，并且该第二种滑移剂的组成与第一种滑移剂的组成的区别至少在于该第二种滑移剂含有第二个定量含量的SiO2纳米颗粒，在0.2wt％到15wt％之间该第二个定量含量大于第一个定量含量(每次基于总固体含量)，和它以第二种较低的玻璃化温度为特征；
(c)在基体的表面上从第二种滑移剂生产滑移剂层，干燥该滑移剂层，
(d)和随后使滑移剂层发生玻璃化，从而形成致密封闭层。
该基体是从合成途径制备的原料或从天然原料生产的石英玻璃的体。该石英玻璃是不透明的或半透明的。第二种滑移剂例如通过浸渍、喷雾、刮刀展开或丝网印刷方法被施涂。滑移剂的稠度被调整与各施涂法相适应并且是在自由流动(leichtflüssig)到糊状的范围。
在本发明的方法中，该复合体完全地通过“滑移剂途径”来生产。然而，与已知的方法不同，在它们的相对于它们的特定玻璃化温度而言的特性上不同的各种滑移剂量分别用于生产该基体和该密封层。本发明的主要方面在于提供一些措施，该措施增大了这些滑移剂的特定玻璃化温度的差异。
不同玻璃化温度的措施在于在较低温度下玻璃化的第二种滑移剂另外含有用于形成密封层的SiO2纳米颗粒或它含有比用于生产基体的第一种滑移剂更多的SiO2纳米颗粒。更确切地说，在第二种滑移剂中在0.2wt％至15wt％之间的SiO2纳米颗粒的定量分数高于在第一种滑移剂中的相应定量分数。第二种滑移剂含有给定量的SiO2纳米颗粒，与此不同在第一种滑移剂中SiO2纳米颗粒的定量用量可以是小的并且可以接近零。
SiO2纳米颗粒被理解是粒度在几个纳米到100nm范围内的SiO2颗粒。此类纳米颗粒典型地由几千个SiO2单元组成并且具有40-800m2/g，优选在55-200m2/g之间的BET比表面积。
实现不同的玻璃化温度的再一个措施是在较低温度下玻璃化的第二种滑移剂具有这样一种粒度分布，其中在1μm至40μm之间的较小颗粒占有最大的体积分数。
因为基体和滑移剂层的玻璃化温度是不同的，所以这就在一方面允许该滑移剂层在较低温度下玻璃化，这样较少的应力被引入到该基体中，并且避免了基体的变形。另一方面，密封层的形成成为可能，该层在其化学、机械和特别光学性质上明显不同于基体的那些性质。虽然基体和密封层由石英玻璃制成，但是在它们之间形成了清晰边界但没有较大过渡区；这例如会增强漫反射的效率。另外，密封层的主要功能必须在以下事实中看出：它密封该基体的朝向外面的开孔，并且它在预期的使用过程中或在为了防止腐蚀侵蚀而采取的可能清洁措施中保护该基体的不透明石英玻璃。
在本发明的意义之内的密封层是以闭孔孔隙率和较高密度为特征并且它是半透明或透明的。相反，该基体的不透明或至少部分地不透明的石英玻璃用作热阻隔层。不透明石英玻璃通常是白色的，反射红外辐射并因此表现良好的绝热作用。
干燥滑移剂层的玻璃化过程一般不仅通过玻璃化温度来定义，而且更多地也通过玻璃化持续时间来定义。在较高的温度下玻璃化就被加速。在本发明的意义之内重要的是，用于形成密封层的滑移剂层在相同玻璃化持续时间和相同玻璃化温度下比基体的石英玻璃更致密和更透明。密度差异越大，密封层越高效。仅仅为了可能的对比的目的，在本发明的意义之内的滑移剂-特定玻璃化温度被定义为这样一种温度，在该温度下具有1mm的厚度并且在炉中于90℃下空气干燥2小时的干燥时间的滑移剂层将在空气中4个小时的时间的后续玻璃化过程中变得如此透明，以致于它在600nm到2650nm之间的波长范围内具有至少60％的光谱透射率。
干燥的滑移剂层利用局部加热例如利用火焰或激光的玻璃化是用较低的能量输入完成的并且当必须担心基体的变形或其它变化时是特别优选的。
当第二种滑移剂含有在0.5wt％至8wt％之间，和特别优选在1wt％和4wt％之间的SiO2纳米颗粒(基于总固体含量)时证明是有利的。
该SiO2纳米颗粒导致滑移剂层的固结和同时玻璃化温度的下降。另外，该SiO2纳米颗粒有助于提高干燥滑移剂的初始强度(Grünfestigkeit)，这有利于处理并且减少在干燥和玻璃化过程中裂纹的形成。这对于具有低于100nm，优选低于50nm的粒度的SiO2纳米颗粒特别是如此。
平均起来，第二种滑移剂含有比第一种滑移剂少得多的SiO2颗粒。当在第二种滑移剂中粒度在1μm和30μm之间的无定形SiO2颗粒占有最大固体体积分数时发现是有用的。
优选地，第二种滑移剂的第二种无定形SiO2颗粒具有通过低于40μm、优选低于30μm和特别优选低于15μm的D50值来表征的粒度分布。
在该粘度范围的SiO2颗粒允许第二种滑移剂的特别高的固体含量的设定并且显示出理想的玻璃化特性，使得相应的滑移剂层能够在特别低的温度下玻璃化。
与其相比，第一种滑移剂的无定形SiO2颗粒优选具有通过比第二种滑移剂的粒度分布的D50值更大的一种D50值来表征的粒度分布。这一措施也将增大在第一种滑移剂和第二种滑移剂之间在玻璃化温度上的差异。
第二种滑移剂的固体含量优选被设定到尽可能高。为此目的，第二种无定形SiO2颗粒具有多模态粒度分布，具有在0.5μm至3μm范围、优选1μm至3μm范围的尺寸分布(D50值)的第一个最大值，并且具有在5μm至40μm范围、优选5μm到15μm范围的第二个最大值。
这种具有至少两个、优选三个或更多个分布最大值的多模态粒度分布有利于第二种滑移剂的高固体密度的设定，据此在干燥和烧结过程中的收缩率和因此裂纹形成的风险都减少。例如，具有2，5，15，30和40μm的D50值的粒度分布可以单独或相结合使用。
当第二种滑移剂的至少90wt％的第二种无定形SiO2颗粒制成球形时已发现是特别有利的。
球形颗粒有助于设定滑移剂中的高固体密度，使得在干燥和玻璃化过程中应力得到减少。理想地，第二种滑移剂的全部SiO2颗粒被制成球形。
比较来说，优选地，第一种滑移剂的至少50wt％的无定形SiO2颗粒是以碎裂形式存在，其中该颗粒是通过SiO2起始粒料的湿磨来生产的。
无定形颗粒在这里是通过湿磨SiO2粒料来生产的，并且它们具有在上述范围内的粒度分布。此类无定形SiO2颗粒在干燥过程中显示出较低的收缩率。因此，该基体的滑移剂能够被干燥和玻璃化但没有裂缝的形成，这另外也可从现有技术中获知。另外，由于碎裂SiO2粒料的存在，生坯的机械强度在干燥之后提高，这在较厚基体中以正面方式特别关注。
另外，由于用于制备基体的具有主要碎裂形态的无定形SiO2颗粒与用于制备密封层的具有主要球形形态的无定形SiO2颗粒的相结合使用，在烧结性状上和因此同时在相近石英玻璃质量的所得光学性质上也有差异，这会促进轮廓清晰的边界的形成但在接触表面的周围没有任何大的过渡区。
当在滑移剂层的生产过程中第二种滑移剂的固体含量(SiO2颗粒和SiO2纳米颗粒一起的重量比例)是在80wt％和90wt％之间并且优选是至少83wt％时已发现是有利的。
高的固体含量有助于均匀的和低的收缩率，使得干燥和烧结裂纹得以避免。因此，能够用高固体含量的滑移剂生产较大厚度的滑移剂层。另一方面，第二种滑移剂的适用性在大于90％的非常高的固体含量下则会下降。
有利地，第二种无定形SiO2颗粒和该SiO2纳米颗粒由合成SiO2组成。
合成SiO2体现特征于高纯度。以这种方法生产的密封层的石英玻璃因此显示低于1wt ppm(可能的掺杂剂除外)的杂质含量，这样它在大约至多约180nm的波长的UV范围中显示出小的吸收，并因此很少损害基体的反射性质。这对于UV波长范围特别是如此。另外，高纯度的密封层防止杂质从基体中离开并且因此还允许较低纯度的更廉价基体也可用于杂质敏感的应用中，例如用于半导体生产中。
分散液体可以基于水基的。这对于形成基体的第一种滑移剂的生产是特别有利的。此类滑移剂的水相的极性特性对于SiO2颗粒的相互作用具有有利的影响作用。
然而，对于根据本发明的第二种滑移剂，第二种分散液体优选基于有机溶剂，优选基于醇。
因此与含水的滑移剂相相比，明显更快地进行干燥。这会节省时间并且更快地将滑移剂层固定到基体上，这样防止了滑移剂层的流出。该加工时间能够通过将少量的水(低于30体积％)添加到分散液体中来作调整以便与各自要求相适应。
优选地，第二种无定形SiO2颗粒的SiO2含量是至少99.9wt％。
通过使用此类颗粒所生产的滑移剂的固体含量由至少99.9wt％的SiO2(掺杂剂的添加除外)组成。粘结剂和其它添加剂一般不需要，并且理想地，它们也不包含在其中。金属氧化物杂质的含量优选是低于1wt ppm。用于密封层的石英玻璃的纯度通常高于基体的石英玻璃的纯度。在该基体中SiO2颗粒通常由提纯的、天然的原材料组成，这已描述在上述DE 44 40 104 C2中。
当在第一种和第二种玻璃化温度之间的差异是至少40℃，优选至少60℃时，证明是有利的。
在两个玻璃化温度之间的差异越大，在多孔基体上致密和透明密封层的形成越容易，且没有任何畸变或显著的再烧结。另一方面，在玻璃化温度上的重大差异通常通过不同玻璃的热膨胀系数上的差异来实现，这进而对致密密封层的粘合性有不利影响。在玻璃化温度上的差异因此优选不高于150℃。
在这方面，当干燥滑移剂层通过加热至在1000℃至1460℃之间和优选在1200℃至1440℃之间的温度进行玻璃化时，这证明是有利的。
这里重要的是，基体的石英玻璃是不透明的并且因此保留了漫反射性，而密封层经过烧结变成致密的且没有任何开孔孔隙率。如果强调所生产的复合体的高密度、没有孔隙和对蚀刻的高抵抗性，则密封层的完全透明是优选的实施方案。
当在滑移剂层的形成过程中基体作为多孔生坯存在时，证明是有利的。
从第二种滑移剂制成的滑移剂层被施涂于通过滑移剂途径生产的非玻璃化生坯上，正如以上所述。生坯和滑移剂层的复合结构然后玻璃化。这一方法变型具有以下优点：在给定的玻璃化温度，例如1430℃，滑移剂层早已被玻璃化成为透明密封层，而生坯仍然是不透明的。因此，仅仅需要单个玻璃化过程来制造由基体和密封层形成的复合体。
在该方法的备选和同样优选的变型中，在滑移剂层的形成中存在不透明石英玻璃的基体。
由第二种滑移剂形成的层这里被施涂于早已预玻璃化的基体上。该方法的这一变型允许基体的在先和精确的处理，而这对于多孔生坯的情况来说将是不可能容易的，这是因为多孔生坯的低机械稳定性。更具体地说，该基体被构型设计为薄壁的、不透明的、机械切削的或研磨的板。
一种方法变型是优选的，在该方法中按照相继的顺序通过重复上述方法步骤(b)和(c)来形成透明的密封层，其中分别使用的第二种滑移剂的粒度分布越来越多地偏向更细的粒状。
该密封层在这里按照相继的顺序生产，其中首先使用含有较粗糙颗粒的第二种滑移剂，据此在基体中存在的开孔被封闭。于是，一次或重复地施涂其它滑移剂层，其中该滑移剂是以较细的粒度分布为特征。这使得有可能产生光滑的表面。这一程序适合于形成尽可能厚的密封层，或形成包括具有特殊性质的中间层的密封层。
在滑移剂层的每一次施涂后，该涂层被干燥。然而，当滑移剂层至少热固结到轻微的程度时已证明是有利的-虽然这里固结不需要进行到将会透明的程度。
特别对于在UV波长范围的高反射，该方法变型发现是有用的，其中在基体和密封层之间形成在UV波长范围中有高反射率的合成石英玻璃的不透明中间层。
在UV波长范围中的高反射率(例如大于90％)预示了石英玻璃的不透明性和极高的纯度。对于基体的石英玻璃来说最后提到的先决条件通常没有满足，这样基体在UV波长范围中不反射。在该方法变型中，在基体上生产中间层，该中间层满足两个上述先决条件。通过使用合成法生产的SiO2来确保纯度；这里应该特别提及被氧化锂的轻微污染。锂的含量是低于100wt ppb，优选低于20wt ppb。中间层的不透明性例如通过如下来实现：无定形SiO2粒状被选择是较粗粒状的和/或没有或将少量的SiO2纳米颗粒添加到所述滑移剂中。
尤其对于复合体在半导体制造中的使用，其中在反应性刻蚀加工介质之下应用，当增强石英玻璃的抗蚀刻性的掺杂剂被添加到第二种滑移剂中时已证明是有利的。
合适的掺杂剂是铝，氮和稀土金属，其中该金属通常作为氧化物或氮化物存在于石英玻璃中。
当使用板状基体和提供密封层时已证明是有利的。
该基体在这里是作为具有平面型表面的任何所需几何结构(环，矩形，圆形等)的板存在，并且它通过滑移剂浇铸法获得。板形式直接由滑移剂浇铸方法预先确定，或它是随后通过以机械方式处理由滑移剂浇铸法获得的成形体来生产的。
该基体的表面完全地或部分地提供密封层；这里优选至少一个或两个的平面被密封；正面的密封在这里对于特殊的应用也是可能的。
根据该方法获得的复合体优选用作反射器。迄今为止板状的反射器也已经生产以供半导体制造之用，即不透明石英玻璃板在两面上与石英玻璃的透明板熔合并且该复合结构随后拉伸。然而，这一程序是非常复杂的，导致稍微波纹状的表面。根据本发明的方法所获得的不透明石英玻璃板适合于替代这类夹层结构的不透明石英玻璃板。
在这里，当具备密封层的复合体包括平面并在与该平面平行的方向上被拉伸时已证明是特别有利的。
具有平面的复合体在这里用作预成形体，预先确定的最终尺寸的复合板能够通过伸展从该预成形体拉伸而成，该板特别通过致密和光滑的表面来表征。
实施实例
以下本发明现在针对实施实例和附图来更详细地解释，其中在附图中详细显示了
图1，用于制造供生产密封层用的滑移剂的原材料组分的SiO2粒度分布的图示(在SiO2纳米颗粒的添加之前)；和
图2，以示意图表示，在半导体制造中用作热辐射反射器的石英玻璃板。
板状基体的形成(实施例1)
从水和SiO2颗粒制备滑移剂，并通过湿磨来均化，如在DE 44 40104 A1中所述。按照通常模具浇铸、干燥和在1440℃下烧结的程序，从这一滑移剂层形成不透明石英玻璃的板状烧结体，其具有400×400mm的尺寸和2mm的厚度。在200nm和2650nm之间的波长范围中不透明石英玻璃的光透射率是低于4％。
用于密封层的滑移剂的制备
制备附加的滑移剂，它用于生产密封层。图1显示了这一滑移剂的主要原材料组分的粒度分布。体积分数V在Y轴上描绘(按％)，和粒径D(μm)在X轴上描绘。
这一原材料组分由球形、合成途径生产的SiO2颗粒组成，它通过具有在约15μm处的粒度分布的较窄最大值(D50值)的一种多模态粒度分布来表征。第二个最大值(Nebenmaximum)是在2μm左右的范围中。具有在15μm处的D50值的这一原材料组分在以下指定为R15。
其它原材料组分用于制造该滑移剂，该材料组分显示D50值在5μm、30μm和40μm处且其粒度分布另外类似于图1中所示的那些分布，即它尤其指该原材料组分各具有在2μm左右有第二个最大值的粒度分布。该原材料组分分别用R5、R30和R40表示，这取决于它们的主要最大值的D50值。该原材料组分预先在热的氯化方法中清洗。提纯原材料组分的污染物的含量是低的并且总体来说低于1wt ppm。尤其Li2O的含量低于10wt ppb。
另外，具有约40nm的直径并且表示为“煅制二氧化硅”的SiO2纳米颗粒被添加到该原材料组分中。
下列配方已经证明是有用的：
配方1
R30            250g
R15            500g
R5             200g
煅制二氧化硅：50g，具有60m2/g的BET表面积
这些组分被分散在纯乙醇中，导致86wt％的固体含量。
配方2
R15            400g
R5             90g
煅制二氧化硅：10g，具有200m2/g的BET表面积
这些组分被分散在纯乙醇中，导致84wt％的固体含量。
配方3
R15            270g
R5             35g
煅制二氧化硅：4g，具有50m2/g的BET表面积
这些组分与70g聚硅氮烷被分散在甲醇中。固体含量是83wt％。
以这种方法制备的高度填充的滑移剂显示出触变性质。该滑移剂特别好地适合于被浇铸和展开，并且因此它们特别好地适合于加工技术如浸渍和刮刀展开(分散涂覆，剥离，刮，填充，修整，用泥刀涂抹等)的原因。在各个配方中低于30μm的粒径占粒料的最大体积分数。
由烧结体和密封层形成的复合体的制造(实施例1)
上述板状不透明烧结体(基体)在根据配方1的滑移剂中浸泡几秒。这会导致具有约1mm的厚度的均匀的封闭滑移剂层的形成。基于乙醇的这一滑移剂层首先在室温下干燥约5小时，其中蒸发掉乙醇。干燥的滑移剂层没有裂纹，并且它具有稍微低于0.9mm的平均厚度。
干燥滑移剂层然后与烧结体一起(＝复合体)在玻璃化炉中玻璃化。加热分布图包括缓慢加热到400℃和2小时的保持时间以除去烃类残留物。随后，该复合体在1小时内被加热到1000℃的较低加热温度并且在该温度下保持2小时，并且它随后利用第二个平坦加热缓坡经过4小时加热到1440℃的较高加热温度。在该实施实例中在较高加热温度下的保持时间是2小时。该滑移剂层然后完全玻璃化以获得密封层。它是透明的和无气泡的并且它的密度大约是石英玻璃的密度。在200nm和2650nm之间的波长范围中，它的直接光谱透射率是高于60％。烧结体的不透明性和光谱透射率保持无变化。
图2显示了对于分区图示(Schnittdarstellung)用示意图表示的呈现为有涂层的石英玻璃板3的形式的以这种方法获得的复合体。该板3由不透明石英玻璃的矩形基体1组成，它在所有的面上被无裂纹的和透明的SiO2密封层2包围，它在用于图解目的的附图中以放大的厚度来描绘。石英玻璃板3的总厚度这里稍微地低于4mm。
密封层2的平均层厚度是0.8mm。它突出表现于不存在裂纹以及与石英玻璃的相关性能对应的化学和机械性能。与半导体制造的通常含氟加工气体相比，它显示高度的耐干刻蚀的性能。
复合体的伸展
该复合体3能够以上述形式直接用作热辐射反射器。然而，它也可用作制造较大石英玻璃板的预成形体，因为在热氯化法中它在平行于板表面4的方向上是伸展的，这通过指向箭头5来表示。石英玻璃板3的有利的伸展比值是在2或5之间。
板状基体的制造(实施例2)
从水和SiO2颗粒制备滑移剂，并通过湿磨来均化，如在DE 44 40104 A1中所述。通常模具浇铸和干燥之后从该滑移剂制造具有300mm外径和20mm厚度的多孔SiO2的环形生坯。
复合体的制造(实施例2)
将根据配方3的滑移剂施涂于环形生坯的表面上。该滑移剂显示较低的粘度和能够通过铺展来容易地施涂。这形成了具有约2mm厚度的均匀的封闭滑移剂层。该滑移剂层非常快速地固化，因为多孔生坯吸收了液体的一部分。在完全干燥之后该滑移剂层没有裂纹，并且它具有大约低于1.8mm的平均厚度。
干燥的滑移剂层然后与生坯一起在玻璃化炉中玻璃化。加热温度分布图对应于以上针对实施例1所述的分布图，例外的是在1440℃的较高加热温度下保持时间是三个小时。滑移剂层和生坯然后完全地玻璃化。该生坯现在作为不透明石英玻璃而存在，它的光谱透射率是在上述波长范围中低于4％。比较来说，该滑移剂层作为厚度约1.5mm的透明和无气泡的密封层而存在。它的密度大约等于石英玻璃的密度并且它在200nm和2650nm之间的波长范围中具有高于60％的直接光谱透射率(基于1mm的厚度)。
它体现特征于不存在裂纹以及相对于在半导体制造中的通常含氟加工气体而言的高度耐干刻蚀的性能。所得复合体能够用作化学反应器的法兰或用作单个圆片夹持器。

Claims (25)

1.从不透明石英玻璃的基体和致密封闭层生产复合体的方法，该方法包括以下步骤：
(a)通过使用含有第一种分散液体和粒度不超过500μm的第一种无定形SiO2颗粒的第一种滑移剂来生产基体，其中粒度在1μm和60μm之间的颗粒占有最大固体体积分数，第一种滑移剂含有第一个定量含量的粒度低于100nm的SiO2纳米颗粒并且它以第一种较高的玻璃化温度为特征；
(b)提供含有第二种分散液体和粒度不超过100μm的第二种无定形SiO2颗粒的第二种滑移剂，其中粒度在1μm至40μm之间的颗粒占有最大的固体体积分数，并且该第二种滑移剂的组成与第一种滑移剂的组成的区别至少在于该第二种滑移剂含有第二个定量含量的SiO2纳米颗粒，在0.2wt％到15wt％之间该第二个定量含量大于第一个定量含量(每次基于总固体含量)，和它以第二种较低的玻璃化温度为特征；
(c)在基体的表面上从第二种滑移剂生产滑移剂层，干燥该滑移剂层，
(d)和随后使滑移剂层发生玻璃化，从而形成致密封闭层。
2.根据权利要求1的方法，特征在于第二种滑移剂含有在0.5wt％至8wt％之间，和特别优选在1wt％和4wt％之间的SiO2纳米颗粒(基于总固体含量)。
3.根据权利要求1或2的方法，特征在于在第二种滑移剂中粒度在1μm和30μm之间的无定形SiO2颗粒占有最大的固体体积分数。
4.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第二种滑移剂的无定形SiO2颗粒具有通过低于40μm、优选低于30μm和特别优选低于15μm的D50值来表征的粒度分布。
5.根据权利要求4的方法，特征在于第一种滑移剂的无定形SiO2颗粒具有通过D50值来表征的、比第二种滑移剂的粒度分布的D50值更大的粒度分布。
6.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第二种无定形SiO2颗粒具有多模态粒度分布，具有在0.5μm至3μm范围、优选1μm至3μm范围的尺寸分布(D50值)的第一个最大值，并且具有在5μm至40μm范围、优选5μm到15μm范围的第二个最大值。
7.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第二种滑移剂的至少90wt％的无定形SiO2颗粒被制成球形。
8.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第一种滑移剂的至少50wt％的无定形SiO2颗粒是通过湿磨SiO2起始粒料来生产的并且以碎裂形式存在。
9.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于在滑移剂层的生产过程中第二种滑移剂的固体含量(SiO2颗粒和SiO2纳米颗粒一起的重量比)是在80wt％和90wt％之间并且优选是至少83wt％。
10.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第二种无定形SiO2颗粒和SiO2纳米颗粒由合成SiO2组成。
11.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第二种分散液体是以有机溶剂为基础的，优选以醇为基础。
12.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第一种和第二种无定形SiO2颗粒的SiO2含量是至少99.9wt％。
13.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于在第一和第二玻璃化温度之间的差异是至少40℃，优选至少60℃。
14.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于干燥的滑移剂层根据方法步骤(d)通过加热到在1000℃和1460℃之间，优选在1200℃和1440℃之间的温度来玻璃化。
15.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于在滑移剂层的形成过程中基体是作为多孔生坯而存在。
16.根据权利要求1到14中任何一项的方法，特征在于在滑移剂层的形成中存在不透明石英玻璃的基体。
17.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于按照相继的顺序通过重复权利要求1的方法步骤(b)和(c)来形成透明的密封层，其中分别使用的第二种滑移剂的粒度分布越来越多地向较低D50值位移。
18.根据权利要求17的方法，特征在于方法步骤(c)每次接着有根据方法步骤(d)的玻璃化。
19.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于在基体和密封层之间生产在UV波长范围中有高反射率的合成石英玻璃的不透明中间层。
20.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于将可提高石英玻璃的耐蚀刻性的掺杂剂添加到第二种滑移剂中。
21.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于该复合体用作漫反射型反射器。
22.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于第一种滑移剂已在其中添加了掺杂剂，该掺杂剂抑制玻璃化成为透明石英玻璃。
23.根据权利要求22的方法，特征在于掺杂剂是以纳米尺寸存在并且选自Si3N4、SiC和AlN。
24.根据前述权利要求中任何一项的方法，特征在于使用板状基体并且它提供有密封层。
25.根据权利要求24的方法，特征在于提供有密封层的复合体具有平面并且在平行于该平面的方向上是伸展的。
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