Preparation of coloured silica glasses made by sintering of particulate gels

Abstract

Large pieces of silica glass can be easily made by sintering particulate gels prepared from fumed silica powders. These compacts can be doped by soaking with alcoholic solutions of salts of a large variety of colouring ions of the transition and rare earth elements. As the sintering of the compacts in a zone furnace with a silica glass tube inside is not restricted with respect to the atmospheres, higher states of valence of the dopants with additional colours can be achieved under oxidizing conditions in contrast to the conventional melting of silica glass in crucibles of molybdenum or tungsten which have to be operated under reducing conditions. In reducing sintering atmospheres red copper and gold ruby glasses can be prepared. Therefore, it is favourable to prepare compacts with smaller particles which show also smaller pores.The mechanism of the formation of the colloidal metal particles is not yet clear and needs further investigations.

Große Kieselglasteile können auf einfache Weise aus Formkörpern gesintert werden, die aus Gelen von pyrogenen Kieselsäurepulvern hergestellt wurden. Diese Formkörper lassen sich durch Tränken mit alkoholischen Salzlösungen mit einer Vielzahl von färbenden Ionen der Nebengruppenelemente und der Seltenen Erden dotieren. Da die Sinterung der Formkörper in einem Zonenofen mit einem Arbeitsrohr aus Kieselglas keinerlei Einschränkungen in den Sinteratmosphären unterliegt, können im Vergleich zur konventionellen Schmelze, die wegen der Molybdän- oder Wolframtiegel unter reduzierenden Bedingungen erfolgen muß, auch die höheren Oxidationsstufen unter oxidierenden Bedingungen und damit andere Farben erreicht werden. Unter reduzierenden Sinterbedingungen lassen sich rote Kupfer- und Goldrubingläser herstellen, wobei es vorteilhaft ist, einen Formkörper aus feineren Teilchen mit kleineren Poren zu verwenden. Der Bildungsmechanismus der Metallkolloide im gesinterten Kieselglas bedarf noch weiterer Untersuchungen.