中国粉体网讯 近日，国家知识产权局公布了两个江苏鑫华半导体科技有限公司关于合成石英砂的专利。有意思的是这家企业分别申请公布了“一种高纯度合成石英砂的制备方法”“一种低成本高纯度合成石英砂的制备方法”，从专利名称可以看出，其区别在于后者较前者的合成成本更低一些。
一种高纯度合成石英砂的制备方法
在现有石英砂合成技术中，通常通过溶胶-凝胶法、化学气相沉积或气相合成等方法制备的合成生产高纯石英。但是，化学气相沉积或气相合成得到的合成石英，通常含有大量羟基，影响石英的最终强度；而现有技术中的溶胶-凝胶法制备的合成石英，通常含有大量的气泡或金属杂质。
江苏鑫华半导体科技有限公司“一种高纯度合成石英砂的制备方法”发明目的是提供一种高纯度合成石英砂的制备方法，采用多聚硅氧烷作为硅源，采用两步水解的方式，提高溶胶的稳定性，同时控制凝胶化速率，确保凝胶在形成过程行程结构和成分均匀的凝胶组织，并对凝胶进行老化，对凝胶进行补缩，使凝胶结构重新排列整齐，排出空隙和气泡，使石英砂的晶体结构更加均匀，助于提高石英砂的强度。
江苏鑫华半导体科技有限公司“一种高纯度合成石英砂的制备方法”技术方案如下，水解，在惰性气体氛围中，以盐酸为酸性催化剂，醇和高纯水为溶剂，在加热的条件下，将多聚硅氧烷水解；制备溶胶，在加热的条件下，向水解体系中加入高纯水，形成溶胶；制备凝胶，向溶胶中加入碱性催化剂，静置，获得凝胶；凝胶老化，在加热的条件下，向凝胶中加入硅源和醇，对凝胶进行老化；制备合成石英砂，对老化的凝胶进行干燥、破碎、煅烧，获得所述合成石英砂。
该发明基于两步法的溶胶-凝胶过程中有机硅源、高纯水和乙醇的水解和缩聚过程获得凝胶，同时使用酸、碱催化剂缩短合成周期，最后通过高温焙烧制备高纯合成石英。
一种低成本高纯度合成石英砂的制备方法
目前，高纯合成石英砂的生产方法主要包括氢氧焰法和溶胶凝胶法。氢氧焰法是 将四氯化硅(SiCl4 )在氢气氛围中高温分解生成二氧化硅，再形成石英砂，然而产品中羟基含量以及氯元素等杂质含量较高。在溶胶凝胶法过程中溶胶成分和制备条件可以得到精确的控制，所制备的合成石英往往具有极高的纯度和较为分散的颗粒度，然而高纯正硅酸酯类等原材料价格昂贵，使用成本是制约高纯合成石英砂大规模工业生产的主要因素。
江苏鑫华半导体科技有限公司“一种低成本高纯度合成石英砂的制备方法”涉及半导体级的石英坩埚、石英砂或石英玻璃技术领域，具体涉及一种低成本高纯度合成石英砂的制备方法。该发明针对高纯合成石英砂正硅酸酯类等化合物原材料价格昂贵的主要挑战，使用廉价碱金属硅酸盐作为替代原材料大幅度降低高纯合成石英的成本。此外，对于设备简单可控的常温常压工艺，可以应用于大规模的工业生产中。
主要包括以下步骤：首先，将碱金属硅酸盐用高纯水稀释，随后加入除杂剂除去杂质元素并通过离子交换去除钠离子；其次，将溶胶静置并老化获得湿凝胶；最后通过常温常压干燥、破碎以及高温焙烧获得高纯合成石英砂。
小结
江苏鑫华半导体科技有限公司的合成石英砂专利获批，无疑为国内合成石英砂领域注入了新的活力与希望。高纯度合成石英砂制备方法以独特两步法溶胶-凝胶过程及酸碱催化剂，缩短周期且保障纯度；低成本制备方法攻克原材料昂贵难关，适用于大规模生产。当前合成石英砂产业化虽挑战重重，但这些创新技术将助力国内产业突破瓶颈，打破海外垄断，为半导体等关键行业提供稳定且具性价比的石英砂资源，推动产业升级，在全球竞争中崭露头角。
参考来源：国家知识产权局；江苏鑫华半导体；中国粉体网
(中国粉体网编辑整理/九思)
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