CN109734312A - 一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其配方组成为：氟硅酸镁8‑15份、纳米二氧化锆20‑30份、二氧化碲10‑15份、石英40‑60份、碳酸盐3‑5份、重金属氧化物1‑3份、稀土金属氧化物0.03‑3份。本发明硬度、密度、韧性都得到提高，玻璃表面亦更加柔和；本发明具有较高的透光率、折射率、较低的色散。
Description
技术领域
本发明属于光学特种玻璃技术领域，涉及一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
背景技术
特种玻璃指用以特殊用途的玻璃，特种玻璃包括有耐高压玻璃、耐高温高压玻璃、耐高温玻璃、壁炉玻璃、波峰焊玻璃、烤箱玻璃、耐温耐高压玻璃、紫外线玻璃、光学玻璃、兰色钴玻璃、玻璃视筒、高铝玻璃、铝硅酸盐玻璃、陶瓷玻璃、微晶玻璃、高硼硅玻璃、电控变色玻璃、防火玻璃、船用防火玻璃、管道视镜、钢化玻璃、夹丝玻璃、防弹玻璃。”等，耐高压玻璃是指在一定的压力冲击下玻璃整体结构依然保证完整、不破裂的特种玻璃。耐高压玻璃由特殊材料加工而成，其抗压性能是普通玻璃10-20倍，是高压容器、阀门管道、液位计、仪器仪表的理想窗口材料，广泛应用于化工、石油、电力、制药、机械制造等领域，耐高温玻璃也叫做耐热玻璃、耐温玻璃、耐高温的玻璃，耐高温玻璃隶属硅酸盐玻璃系列，是指能够耐受一定温度的玻璃，一定温度包括有明火存在的高热场合以及无明火存在的热空气场合，是硅酸盐玻璃庞大家族中的一员，还有其他特制玻璃等。
光子学发展到目前阶段,已经基本上成为与现代电子学平行发展的一门新兴学科。其中的光子学玻璃就是当代特种玻璃的一个重要发展,也是光子学材料中最重要的一类,它包括的几个主要方面是激光玻璃和玻璃光纤,光功能玻璃和非线性光学玻璃,光波导玻璃和光子存储玻璃等,内容涵盖了物理、化学、制备工艺、器件应用等多门传统学科以及它们的交叉学科。所谓光功能玻璃,是指利用玻璃中光学信息及能量产生、传递、转换及其演变特性的一类材料,这是以新组成、新工艺及高功能化为其主要特征的。光学技术、光电子技术,特别是激光技术及信息技术的迅速发展,为许多新型光功能玻璃的出现和发展提供了巨大的推动力,并使其成为材料科学技术中的一支重要生力军。
CN201310181628.涉及一种在太阳光中的绿光和蓝光以及AlInGaN芯片LED的人工蓝光照射下能够发射红光的转光玻璃平面光源。该平面光源由中空玻璃及其稀土发光材料膜和蓝光LED，中空玻璃组件的两片玻璃采用超白压花玻璃，在压花面沉积有稀土发光材料膜，蓝光LED条安装在两片玻璃的四周。该玻璃平面光源可以昼夜两用，发出红光。但是，该发明存在特种玻璃的普遍缺点——韧性低(低于透明陶瓷材料、高分子透明材料)、抗折强度偏低。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其组分的配方组成为：氟硅酸镁8-15份、纳米二氧化锆20-30份、二氧化碲10-15份、石英40-60份、碳酸盐3-5份、重金属氧化物1-3份、稀土金属氧化物0.03-3份。
所述的氟硅酸镁、二氧化碲石英、碳酸盐、重金属氧化物、稀土金属氧化物的中位粒径为0.5-1微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为20-90nm。
所述的碳酸盐为碳酸钡、碳酸钙、碳酸锂、碳酸钠中的至少一种。
所述的重金属氧化物为氧化锌、氧化铅、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的至少一种。
所述的稀土金属氧化物为氧化钐(II)、氧化铕(Ⅲ)、氧化钕(Ⅲ)、氧化铥(Ⅲ)、氧化镨(III)、氧化钬(III)中的至少一种。
所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1350-1400℃保温1-2h，然后升温至1600-1700℃保温4-6h，降温至1450-1500℃保温1-2h；玻璃成型采用模型浇注法，在650-700℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
二氧化锆烧结后的陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，本发明将纳米二氧化锆(烧结温度较低)添加于氧化物特种玻璃中。相对于现有技术，本发明具有以下优点或有益结果：
(1)本发明所述稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃采用特定比例的纳米二氧化锆增强，其硬度、密度、韧性都得到提高，玻璃表面亦更加柔和；
(2)本发明采用稀土金属氧化物掺杂，它可在交叉光束作用下产生永久激光诱导光栅(因稀土金属离子的非辐射弛豫)，可将之应于光纤放大器领域；
(3)本发明特种玻璃加入了氟硅酸镁，氟硅酸镁、二氧化碲、重金属氧化物石英之间的特殊比例，在退火时形成特殊玻璃相，使得其具有较高的透光率、折射率、较低的色散。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
本发明实施例所采用的原料都可以市售购得。
实施例1
一种一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其配方组成为：氟硅酸镁15份、纳米二氧化锆30份、二氧化碲10份、石英40份、碳酸钙5份、氧化锌3份、氧化铕(Ⅲ)3份。其中，所述的氟硅酸镁、二氧化碲石英、碳酸钙、氧化锌、氧化铕(Ⅲ)的中位粒径为0.85微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为30nm。
本实施例所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1400℃保温1h，然后升温至1600℃保温6h，降温至1450℃保温1h；玻璃成型采用模型浇注法，在650℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
实施例2
一种一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其配方组成为：氟硅酸镁8份、纳米二氧化锆20份、二氧化碲15份、石英60份、碳酸钡3份、氧化铅1份、氧化钕(Ⅲ)0.03份。其中，所述的氟硅酸镁、二氧化碲石英、碳酸钡、氧化铅、氧化钕(Ⅲ)的中位粒径为1.00微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为60nm。
本实施例所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1350℃保温2h，然后升温至1700℃保温4h，降温至1450℃保温2h；玻璃成型采用模型浇注法，在660℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
实施例3
一种一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其配方组成为：氟硅酸镁9份、纳米二氧化锆28份、二氧化碲12份、石英56份、碳酸锂3.3份、氧化钼2.8份、氧化镨(III)0.05份。其中，所述的氟硅酸镁、二氧化碲石英、碳酸锂、氧化钼、氧化镨(III)的中位粒径为0.50微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为90nm。
本实施例所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1380℃保温1.5h，然后升温至1620℃保温5h，降温至1460℃保温1.5h；玻璃成型采用模型浇注法，在700℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
实施例4
一种一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其配方组成为：氟硅酸镁14份、纳米二氧化锆27份、二氧化碲14份、石英53份、碳酸钡3.8份、氧化镍2.5份、氧化钬(III)0.95份。其中，所述的氟硅酸镁、二氧化碲石英、碳酸钡、氧化镍、氧化钬(III)的中位粒径为0.72微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为20nm。
本实施例所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1360℃保温1.8h，然后升温至1650℃保温6h，降温至1480℃保温1.8h；玻璃成型采用模型浇注法，在680℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
对比例
一种市售的水晶熔制石英玻璃，牌号JGS1，购于广东华兴玻璃厂。
将实施例1-4制备的特种玻璃、市售水晶熔制石英玻璃(对比例)按照相关标准在仪器上测试参数如下表1：
表1实施例的性能参数
由表1可以看出，本发明与石英玻璃的透光性、折射率比较接近，同时本发明的硬度更高，断裂韧性远远高于石英玻璃，并且在976nm光激发下显示出特殊的光功能特性。
尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
Claims (6)
1.一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，按照重量份数计，其组分的配方组成为：氟硅酸镁8-15份、纳米二氧化锆20-30份、二氧化碲10-15份、石英40-60份、碳酸盐3-5份、重金属氧化物1-3份、稀土金属氧化物0.03-3份。
2.根据权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，所述的氟硅酸镁、二氧化碲、石英、碳酸盐、重金属氧化物、稀土金属氧化物的中位粒径为0.5-1微米；所述的纳米二氧化锆的粒径为20-90nm。
3.根据权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，所述的碳酸盐为碳酸钡、碳酸钙、碳酸锂、碳酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，所述的重金属氧化物为氧化锌、氧化铅、氧化钼、氧化镍、氧化铜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，所述的稀土金属氧化物为氧化钐(II)、氧化铕(Ⅲ)、氧化钕(Ⅲ)、氧化铥(Ⅲ)、氧化镨(III)、氧化钬(III)中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其特征在于，所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃，其制备方法为：首先按照配方组成的重量份称取物料，然后用混料机将各组分原料按混合均匀，再加入至电气混合生产线，玻璃的熔制时采用高温加料法：在1350-1400℃保温1-2h，然后升温至1600-1700℃保温4-6h，降温至1450-1500℃保温1-2h；玻璃成型采用模型浇注法，在650-700℃退火，脱模后即得所述的稀土金属掺杂的高锆光功能特种玻璃。
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| CN115504668A (zh) * | 2022-11-24 | 2022-12-23 | 文安县瑞原玻璃制品有限公司 | 一种透紫外线高硼硅玻璃及其制备方法 |
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2019
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Cited By (2)
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