的無 裂紋并基本光滑的表面層。
[0082] 樣品 4 如參照樣品3描述的那樣進行另一試驗，其中使用具有致密光滑表面的石英玻璃板代 替多孔石英玻璃板作為基底。為防止?jié){料層流欄，總體上提高Si化納米粒子和固體的含量。
[0083] 因此，在漿料層在空氣中部分干燥后，獲得粗趟度仍低于樣品3的表面層，但該層 如圖4中所示含有裂紋。該一結果令人驚訝，其可W解釋為是，由于非吸收性基底，在此花 費更長時間部分干燥成承載層。該導致Si〇2納米粒子更強富集在漿料層的上部區(qū)域中，即 導致在本發(fā)明的含義內(nèi)較厚的鑄件表皮。該一效應導致強干燥收縮并因此導致裂紋形成。 當在橫截面中觀察表面層時，可W看見厚度大約6微米的表層(鑄件表皮)一盡管結構脆弱。 粗粒Si〇2粒子幾乎完全包埋在由微細Si〇2構成的主體(mass)中W使它們不穿透表面，該 解釋了樣品4的特別光滑的表面層。借助圖像分析評估表面質地表明總表面上幾乎100% 的光滑百分比。
[0084] 但是，裂紋形成表明，為了實現(xiàn)表面品質方面的最佳結果，初始干燥速度是對形成 厚度最優(yōu)的鑄件表皮而言重要的參數(shù)。大約2分鐘至不超過5分鐘的實現(xiàn)承載層的初始干 燥持續(xù)時間經(jīng)證實最佳。在該方面，基底的吸收能力仍是決定性的參數(shù)。
[0085] 如上文參照樣品3描述的那樣進行干燥和燒結。獲得致密表面。該證實在干燥后 獲得的裂紋局限于近表面區(qū)域，可能局限于鑄件表皮本身。
[0086] 梓品 5 在另一試驗中，應該優(yōu)化樣品3中實現(xiàn)的結果。在具有開孔性的吸收性不透明石英玻 璃的平板上，制造厚度2毫米的Si〇2表面層。
[0087] 不同于樣品3,石英玻璃板首先W水平位置在超聲浴中浸泡5分鐘，W使向外打開 的孔隙基本被水填充。隨后在超聲浴中提起石英玻璃板，W使其頂面超出該浴的液面。
[008引在開啟超聲波振動的同時，通過刮刀在仍水平放置的石英玻璃板上施加厚度大約 0. 8毫米的Si化漿料層。借助刮刀裝置施加盡可能高的壓力W使該漿料層致密化至大約 0.7毫米的厚度。
[0089] 在由此施加和致密化的漿料層上形成薄液膜并在隨后在空氣中部分干燥的過程 中產(chǎn)生均勻和封閉的表面層。該層在如參照樣品3描述的那樣進一步干燥后也保持基本光 滑，并如圖5中所示在外觀上類似于樣品3。在此，圖像分析也表明總表面上大約75%的高 光滑百分比。
[0090] 在表面層的橫截面顯微視圖中，可W看見表層(鑄件表皮）一盡管結構脆弱，該表 層具有大約4微米的厚度。在該一表層內(nèi)，Si〇2納米粒子的分數(shù)明顯高于其余生逐層中，并 構成鑄件表皮體積的遠大于70%。
[0091] 富集在干燥漿料層的表面部分中的Si〇2納米粒子表現(xiàn)出高燒結活性并改進該層 在隨后燒結過程中的致密化。獲得具有大約2. 1克/立方厘米的密度的不透明石英玻璃的 無裂紋均勻層，相當于5%的孔隙率。
[0092] 梓品 6 在另一試驗中，要檢查在不同的吸收性基底的情況下是否也實現(xiàn)用樣品5實現(xiàn)的結 果。為此，首先在石英玻璃板上制造厚度1.5毫米的多孔Si化表面層。通過將漿料層噴到 其上和隨后干燥該漿料層并根據(jù)樣品2燒結，制造多孔表面層。該一表面層的體積和因此 其吸水效應略小于樣品5。
[0093] 在由此預處理的表面層上在干燥和燒結過程中使用樣品5的漿料和參照該一樣 品解釋的工藝技術制造漿料層。沒有檢測到由此獲得的表面層與樣品5的明顯差別。圖6 的圖表顯示生逐層樣品1至5的表面粗趟度（也值)，即每次在不同測量點測得的Ra值的最 大值、最小值和平均值(平均表面粗趟度)。
[0094] 由此確定，在干燥后，噴涂的漿料層表現(xiàn)出比通過刮刀涂鋪制成的表面層更高的 平均粗趟度。在樣品4中實現(xiàn)最低表面粗趟度，但表現(xiàn)出裂紋。但該些裂紋對R。值沒有明 顯影響。具有該種樣品表面的部件可用于需要光滑但不致密的表面的用途。樣品編號5實 現(xiàn)第二低的表面粗趟度值。
[0095] 各自具有相同放大率(大約50倍)的圖7和8的微CT掃描顯示樣品1和5的生逐 層的橫截面。因此，樣品1 (圖8)表現(xiàn)出粗趟和不規(guī)則的表面，而樣品5的表面（圖7)基本 光滑。更仔細地觀察，可W看出該表面的薄部分略微突出，該歸因于鑄件表皮。
[0096] 在根據(jù)圖9的視圖中在樣品5中的斷裂邊緣上可W更好地看出該種表面層。在此， 從具有更粗粒結構的該層2的其余部分中清楚顯出具有特別細粒的結構并具有大約9微米 的厚度d的鑄件表皮1。在鑄件表皮1內(nèi)，粗粒粒子幾乎完全包埋在由微細Si〇2構成的主 體(mass)(其特別由Si〇2納米粒子及其附聚物構成)中。該一主體在具有大約9微米厚度 的鑄件表皮中的體積百分比大于75%。還可W看出，也如樣品3和6所示，粗粒Si化粒子幾 乎沒有穿透表面，從而獲得基本光滑和致密的表面層。
[0097] 表1概括樣品1至5的特征生產(chǎn)參數(shù)和測量結果。
【主權項】
1. 制造由透明或不透明熔融二氧化硅構成的涂覆部件的方法，所述方法包括下列步 驟： (a) 提供包含涂布表面的透明或不透明熔融二氧化硅基底； (b) 將5102顆粒層施加到所述涂布表面上，所述顆粒層含有毗鄰所述涂布表面并具有 第一細粒分數(shù)的內(nèi)部和毗鄰顆粒層的自由表面并具有第二細粒分數(shù)的外部，第二細粒分數(shù) 高于第一細粒分數(shù)； (c) 燒結所述顆粒層以形成致密3102表面層， 其特征在于根據(jù)方法步驟（b)施加 SiO2顆粒層包括： (I) 提供含有分散液和無定形SiO2粒子的分散體，所述無定形SiO2S子形成粒度為1 微米至50微米的粗粒級和具有小于100納米的粒度的SiOjA米粒子細粒級，其中所述分 散體的固含量為70至80重量％，其中2重量％至15重量％是SiO 2納米粒子， (II) 通過澆鑄或噴射將所述分散體施加到涂布表面上以形成具有至少0. 3毫米的層 厚度的漿料層；和 (III) 通過以一定速率和方向除去分散液，干燥所述漿料層，所述速率和方向使得在 除去分散液的作用下，細粒級富集在所述顆粒層的外部，由此形成鑄件表皮。
2. 根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于提供一定措施以使?jié){料層的干燥速率比沒有所 述措施時慢。
3. 根據(jù)權利要求2的方法，其特征在于所述措施包括在根據(jù)方法步驟（II)施加分散體 之前潤濕所述涂布表面。
4. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于將所述漿料層機械致密化。
5. 根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于致密化包括通過刮刀涂鋪處理所述漿料層。
6. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于以不大于3毫米，優(yōu)選不大于1. 5毫米 的層厚度制造所述漿料層。
7. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于所述分散體基于其總固含量具有不大 于10%的Si02m米粒子重量百分比。
8. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于所述粗粒級由具有D 5(|值為3微米至 30微米的粒度分布的裂片狀無定形SiO2顆粒構成。
9. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于所述分散液由水基構成。
10. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于所述分散體的固含量為70-80重 量％，優(yōu)選74重量％至78重量％。
11. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于使用不含粘合劑的分散體。
12. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于所述鑄件表皮具有3微米至15微米， 特別優(yōu)選5微米至10微米的厚度。
13. 根據(jù)前述權利要求任一項的方法，其特征在于粒度小于100納米的SiO 2納米粒子 細粒級在鑄件表皮中占據(jù)大于70%的體積分數(shù)，優(yōu)選大于80%的體積分數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造由透明或不透明熔融二氧化硅構成的涂覆部件的方法，其包括將SiO2顆粒層施加到基底的涂布表面上的方法步驟，該SiO2顆粒層在自由表面區(qū)域中具有相對較大的細粒分數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，SiO2顆粒層的施加包括(i) 提供含有分散液和無定形SiO2粒子的分散體，所述無定形SiO2粒子形成粒度為1微米至50微米的粗粒級和具有小于100納米的粒度的SiO2納米粒子細粒級，(ii)通過澆鑄或噴射將所述分散體施加到涂布表面上以形成具有至少0.3毫米的層厚度的漿料層；和(iii)通過以一定速率和方向除去分散液，干燥所述漿料層，所述速率和方向使得在除去分散液的作用下，細粒級富集在所述顆粒層的外部，由此形成鑄件表皮。
【IPC分類】C03C17-02
【公開號】CN104671670
【申請?zhí)枴緾N201410707275
【發(fā)明人】申克 C., 沙伊希 G., 尼爾森 N-C.
【申請人】赫羅伊斯石英玻璃股份有限兩合公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年11月28日
【公告號】EP2878584A1, US20150143848