SU1085944A1 - Пленкообразующий состав дл получени покрытий на кварцевом стекле - Google Patents

Description

00

ел

со 4;

4:;ь

Изобретение относитс  к формированию защитных покрытий, блокирующих проникновение примесей и повышающих кристаллизационную устойчивость кварцевого стекла, и может быть использовано в реакторах диффузионных процессов и в издели х электронной техники.

Известно, что кварцевое стекло нар ду с р дом ценных свойств обладает повьппенной склонностью к кристаллизаи ,ии и диффузии различных примесей, особенно при температурах свыше . Следствием кристаллизации  вл етс  разрушение изделий из кварцевого стекла, а также ухудшение параметров приборов ввиду нарастающего увеличени  примесей.

Известен состав покрыти  на основе AljOj, а также с добавками BiOj и BjOj, наносимый на кварцевые трубы газопламенным распьшекием исходного порошка . Полученное указанным способом покрытие обладает по вышенной прочностью по отношению к основе и позвол ет резко замедл ть кристаллизацию кварцевого стекла вследствие снижени  диффузии примесей и, как результат этого, увалиМить срок службы изделий в 2-4 и раз в зависимости от типо-прог- цесса ,

Однако применение указанного покрыти  ограничено из-за большой шероховатости, затрудн ющей обработку изделий с целью очистки поверхности; отсутстви  прозрачности, исключающей визуальное наблюдениеза процессами внутри труб и пирометрический контроль температур; особенностей конструктивного оформленни  газопламенных горелок и их высокой технологической температуры , практически исключающей нанесение покрыти  на внутреннюю поверхность труб.

известен пленкообразующий состав на основе фосфорной кислоты, воды, фосфата алюмини  и модифицирующих добавок: окиси магни  или цинка и

некоторых других, который позвол ет снизить кристаллизационную способность кварцевого стекла и диффузию через него примесей .

Однако покрытие на основе указанного состава обладает невысокой механической прочностью, особенно в услови х значительных перепадов температур.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  пленкообразую дий состав, включаюпдай тетраэтоксисилан , этиловый спирт, сол ную кислоту и воду, позвол ющий формировать на поверхности кварцевых стекол пленку SiO, З .

Полученна  пленка отличаетс  боле высокой плотностью и повышенной кристаллизационной устойчивостью по сравнению с основой. Большим преимуществом указанного состава  вл етс  низка  температура формировани  покрыти , равна  450°С. Однако данное покрытие по эффективности снижени  криста шизационной способности кварца и устойчивости к диффузии примесей металлов уступает покрыти м, в которых присутствуют соединени  алюмини .

Цель изобретени  - повышение устойчивости покрыти  к диффузии конов 1- и 2-Балентных металлов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что пленкообразующий состав дл  получени  покрытий на кварцевом стекле , включающий тетраэтоксисилан, этиловый спирт, сол ную кислоту и воду, дополнительно содержит фосфорнокислый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тетраэтоксисилан : 5-30 Этиловый спирт30-60

Сол на  кислота1-20

Вода0,5-5

Фосфорнокислый алюминий5-40 В табл. 1 приведены конкретные примеры предлагаемого покрыти .

Таблица 1

Дл  получени  покрыти  берут составные части пленкообразук цего состава в соотношени х, указанных в табл. 1. При введении в состав плеккообразующего раствора AKPOj). йиже 5% формируемое покрытие не преп тствует диффузии ионов металлов сквозь стенку издели  из кварцевого стекла.При введении AKPOj) свыше 40% покрытие не формируетс , происходит его комкование . Сол на  кислота выполн ет функции регул тора пленкообразовани . При введений НС1 ниже 1% покрытие не растекаетс  по поверхности издели  и формируетс  неравномерно по площади . При концентрации НС1 вьше 20% пленкообразующий раствор обладает по вышенной в зкостью и покрытие не растекаетс  по поверхности издели . Введение в состав покрыти  воды обусловлено оптимизацией скорости формировани  покрытий. Уменьшение концентрации HjO ниже 0,5% замедл ет процесс формировани  покрытий до нескольких суток. Введение H.jO вьппе 5% приводит к такому росту скорости формировани , что в покрытии возникают напр жени , привод щие к образованию трещин. Этиловый спирт  вл етс  растворителем и его содержание лимитировано концентрацией сол ной кислоты и воды. Компоненты смешивают механическим путем. Нанесение полученного состава на поверхность кварцевого стекла осуществл ют кистевым, тампоновым методом или методом погружени . После вьщержки на открытом воздухе в течение 5-10 мин производ т термообработку нанесенного покрыти  при 1250-1500 С кислородно-водородным пламенем или в печи. Предлагаемый пленкообразукщий состав позволит получать на кварцевом стекле плотные покрыти  с гладкой поверхностью, прозрачные или полупрозрачные с высокими механическими характеристиками при одновременном обеспечении более низкой температуры формировани  покрыти  1250-1500°С (дл  покрыти  на основе окиси алюмини  - 3000 С). Кроме того, нанесенное покрытие достаточно пластично , что позвол ет вести его совместную гор чую обработку со стеклом (выт жку, формование и т.д.). В табл. 2 приведены сравнительные свойства кварцевых труб с покрыти ми в соответствии с изобретением, прототипом и аналогами, Без покрьтш Покрытие прозС по1ср1ытием по про тотипу (из чистого рап ое тетраэтоксис лака) Покрытие непр С покрытием по авт.свт. 82U23 речное ( распыление порошка AljO, - SiOj) Предлагаемые составы 1 Покрытие прозрачное Покрытие полупрозрачное

Покрытие покрьшает подложку иесплошньвии споем, растрескиваетс  в температурном иитераале форнировани  Примечание. Как следует из данных, приведенньпс в табл. 2, предлагаемьй состав обладает способностью резко замедл  диффузию примесей в КБарцевое стекло и, как следствие, повышать криссталлизационную устойчивость послед Него в 5 раз. При этом.температура синтеза покрыти  из предлагаемого состава ниже температуры синтеза из известных составов.

Т а о л н ц и 2 Свойства покрытий, полученных на основе составов 4, 5 и 6 аналогичны свойствам покрытий, полученных на основе составов 1, 2, 3. 23-1 о 1,6.10 6,7-10 080 250 7,7-10 4,3-10 250 6,8-10- 3,7-10 250 4,2.10 З.ЗИО Применение предлагаемого пленкообразующего состава позвол ет примерно в 10 раз замедлить диффузию примесей одно- и двухвалентных ионов металлов в кварцевое стекло, а следовательно , повысить в 3-5 раз кристаллизационную устойчивость кварцевого стекла, снизить технологическую e mepaтypy синтеза покрытий с до 1230-1500С.

Claims (1)

1. ПЖНКООБРАЗУЮЙЦЙкСОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА КВАРЦЕВОМ СТЕКЛЕ, включающий тетраэтоксисилан, этиловый спирт, соляную кислоту, и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости покрытия и диффузии примесей ионов одно- и двухвалентных металлов, он дополнительно содержит фосфорнокислый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Тетраэтоксисилан5-30

   Этиловый спирт30-60

   Соляная кислота1-20

   Вода0,5-5

   Фосфорнокислый алюминий5-40 □О сл