2.3. Кварцевое стекло, основные методы его получения и свойства

ОВ на основе кварцевого стекла получили в настоящее время наибольшее распространение. Это связано с тем, что:

— кварцевое стекло является моносоединением и обладает большой химической устойчивостью и высокой механической прочность,

— соединения, из которых может быть получено кварцевое стекло широко распространены (это песок, горный хрусталь и т.д.),

— разработана технология получения высокочистых соединений кремния (прежде всего тетрахлорида кремния и тетраэтоксисилана), на основе которых может быть получено кварцевое стекло очень высокой степени чистоты.

Структуру кварцевого стекла подробно рассматривали в разделе 2.1.1, поэтому здесь остановимся на исходных материалах и методах получения кварцевого стекла, которые определяют содержание в нем примесей. Исходными материалами для получения кварцевого стекла являются: природные виды кварца (горный хрусталь и его разновидности, жильный кварц и т.д.); искусственные кристаллы кварца, выращенные гидротермальным способом в автоклавах; тетрахлорид кремния. При использовании природного кварца и искусственных кристаллов они дробятся, промываются в смеси кислот HCl+HNO₃ и в воде, где с поверхности удаляются неорганические загрязнения, а сама двуокись кремния не растворима в этих кислотах. Полученную крупку перебирают, удаляя частицы, содержащие различные включения, после чего наплавляют в блоки. Используют следующие методы наплава:

1. электротермический наплав крупки в атмосфере Н₂,

2. газопламенный наплав в пламени О₂-Н₂ горелки,

3. электротермический наплав крупки в вакууме,

4. парофазный гидролиз SiCl₄ в пламени О₂-Н₂ горелки,

5. окисление SiCl₄ в кислородной ВЧ-плазме.

В таблице 2.3 приведено содержание примесей переходных металлов и гидроксильных групп в кварцевом стекле опорных труб, полученном вышеуказанными методами.

Таблица 2.3 Содержание примесей переходных металлов и гидроксильных групп в трубах из кварцевого стекла, полученного вышеуказанными методами