专利名称：透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃及其制备方法。
可以实际用做红外窗口的玻璃有重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃。重 金属氧化物玻璃(如锗酸盐玻璃)具有较好的玻璃形成能力和化学稳定性 以及高的机械强度，但其折射率较高。重金属氧化物玻璃面临的最大问题 是玻璃中含水量大，而且玻璃中的水分难以去除。氟化物玻璃折射率低， 具有很高的红外透明度。氧卤重金属玻璃除了透过范围可以满足红外材料 的要求外，在成玻璃能力、抗失透能力、热稳定性、机械强度和化学稳定 性方面都要优于氟化物玻璃，结合了重金属氧化物和氟化物玻璃的优点。 其中氧卣碲酸盐玻璃以其较宽红外透过范围、高透过率、良好的玻璃稳定
性以及较低的制备成本等优势而逐渐成为当前红外窗口材料研究的热点。 氧卣碲酸盐玻璃存在机械性能较差等不足之处，其应用受到 一定程度的限 制。
一般来说，与原基质玻璃相比，结晶化的纳米微晶玻璃在机械性能、 化学性质、热学性能等方面具有很多优异的性质。因而将氧卣碲酸盐玻璃 微晶化，制得透明的氧卣碲酸盐纳米微晶玻璃，将有希望获得物化性能较 好的中红外玻璃。碲酸盐纳米微晶玻璃的研究工作主要为日本长冈科技大
学化学系Takayuki Komatsu等人所开展。对于氧卣碲酸盐玻璃的微晶化研 究较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透红外氧卣碲酸盐微晶玻璃及 其制备方法，该玻璃结合了重金属氧化物玻璃和卤化物玻璃的优点，具有较好的热稳定性及机械强度，在3-5jam波段透过率较高。
本发明技术方案 一种透红外氧卣碲酸盐微晶玻璃，其各组分的摩尔 百分比为
Te02 60 ~70mol%
Zn0 10~15mol%
BaF2 5~15mol%
La203 l~5mol%
Bi203 l~10mol%
歸5 l~5mol% 。
上述透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃的制备方法，包括下列步骤
(1)氧卣碲酸盐玻璃的熔制
按下列玻璃组成的摩尔百分比(mol% )计算出玻璃的重量百分比，然 后称取原料，混合均匀
Te02 60 ~70mol%
ZnO 10~15mo"/o BaF2 5~15mol% La203 1 ~ 5mo"/o
Bi203 l~10mol% Nb205 l~5mol% 将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为900 ~ 1000°C,熔制过程中通入 高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15-25min,然后停止通 氧气，继续在900 - 100(TC下加热10~15min以进行澄清和均化，将玻璃液
倒入预热的模具中制得熟料，将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行 精制，熔制温度为900 ~ 1000°C，时间为10 15min,然后将玻璃液倒入预 热的模具中，快速将玻璃放入已升温至转变温度(Ts)的马弗炉中，保温2 小时后，以1(TC/小时的速度退火至IO(TC左右，关闭马弗炉，降温至室温； (2)氧卤碲酸盐微晶玻璃的制备方法 将步骤(1)制得的玻璃放入马弗炉中由室温以15'C/分钟的速率加热到高于玻璃转变温度(Tg)以上5(TC保温30~50小时，再以rC/分钟的速 率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上l(TC保温30 - 60分钟，再以rC/ 分钟的速率冷却到室温后取出，得到所述的氧卤碲酸盐微晶玻璃。
发明的有益效果本发明通过两步熔融方法及精密热处理制备出一种 透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃。该玻璃转变温度为340 ~ 360°C,热稳定性参 数100-115。C，红外截至波长〉6jLim, 3-5jam波段透过率〉70y。，维氏硬度 >450,适合于制备中红外波段的光学窗口材料。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述， 一种透红外氧卣碲酸盐微 晶玻璃，其各组分的摩尔百分比为
Te02 60 ~70mol%
ZnO 10~15mol% BaF2 5~15mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 l~10mol%
Nb205 1 ~ 5mol%
上述透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃的制备方法，包括下列步骤 (1)氧卣碲酸盐玻璃的熔制
按下列玻璃组成的摩尔百分比(mol% )计算出玻璃的重量百分比，然 后称取原料，混合均勻
Te02 60 ~70mol%
ZnO 10~15mol%
BaF2 5~15mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 l~10mol%
Nb205 l~5mol%
将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为900 ~ 1000°C,熔制过程中通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15 25min，然后停止通 氧气，继续在900 100(TC下加热10 15min以进行澄清和均化，将玻璃液
倒入预热的模具中制得熟料，将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行 精制，熔制温度为900 100(TC,时间为10 15min，然后将玻璃液倒入预 热的模具中，快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2 小时后，以1(TC/小时的速度退火至IO(TC左右，关闭马弗炉，降温至室温； (2)氧卣碲酸盐微晶玻璃的制备方法
将步骤(1)制得的玻璃放入马弗炉中由室温以15'C/分钟的速率加热 到高于玻璃转变温度(Tg)以上5(TC保温30~50小时，再以rC/分钟的速 率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上l(TC保温30 - 60分钟，再以rC/ 分钟的速率冷却到室温后取出，得到所述的氧卣碲酸盐微晶玻璃。
实施例1
(1) 氧卤碲酸盐玻璃的熔制按60mo"/。Te02, 15mo"/。ZnO, 5mol°/ BaF2, 5 mol%La203, 1 0mol°/。Bi203， 5moiy。Nb2(U十算各组分的重量百分比，然后称取原 料，混合均勻；将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为100(TC，熔制过程 中通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在25min;停止通氧 气，继续在IOO(TC下加热15min,以进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入 预热的模具中，制得熟料；将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行精 制，熔制温度为100(TC,时间为10min,然后将玻璃液倒入预热的模具中； 快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以 10'C/小时的速度退火至IO(TC左右，关闭马弗炉，降温至室温。
(2) 氧卤碲酸盐微晶玻璃的制备方法将步骤(1)制得的玻璃放入马弗 炉中由室温以15X:/分钟的速率加热到高于玻璃转变温度(Tg)以上5(TC保
温50小时，再以rc/分钟的速率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上10 匸保温60分钟，再以rc/分钟的速率冷却到室温后取出，得氧卣碲酸盐微 晶玻璃。
对该玻璃的测试结果如下取10毫克样品，用玛瑙研钵研成〈0. 2mm的粉末，进行差热分析。测得的Tg为36(TC,热稳定参数为115'C。将微晶玻 璃加工成两大面抛光的lmm厚的玻璃片，测试红外透过光谱，测得红外截 至波长为6. ljLim， 3-5jam波段透过率为70%。玻璃的维氏硬度为550。
实施例2
(1) 氧卤碲酸盐玻璃的熔制按70mol%Te02, 10mo"/。ZnO， 15mol%BaF2, lmol%La203, 3mo"/。Bi203, lmol。/。NbA计算各组分的重量百分比，然后称取原 料，混合均句；将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为90(TC,熔制过程 中通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15min;停止通氧 气，继续在90(TC下加热10min,以进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预 热的模具中，制得熟料；将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行精制， 熔制温度为90(TC,时间为10min，然后将玻璃液倒入预热的模具中；快速 将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以1(TC/ 小时的速度退火至IOO'C左右，关闭马弗炉，降温至室温。
(2) 氧卣碲酸盐微晶玻璃的制备方法将步骤(1)制得的玻璃放入马弗 炉中由室温以15。C/分钟的速率加热到高于玻璃转变温度(Tg)以上5(TC保
温30小时，再以rc/分钟的速率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上10 'c保温30分钟，再以rc/分钟的速率冷却到室温后取出，得氧卤碲酸盐微
晶玻璃。
对该玻璃的测试结果如下取10亳克样品，用玛瑙研钵研成〈0.2mm的 粉末，进行差热分析。测得的L为34(TC，热稳定参数为IO(TC。将微晶玻 璃加工成两大面抛光的l隱厚的玻璃片，测试红外透过光谱，测得红外截 至波长为6. 5pm, 3-5jLim波段透过率为77%。玻璃的维氏硬度为500。
实施例3
(1)氧卤碲酸盐玻璃的熔制按70mol°/。Te02， 10mo"/。ZnO， 10mol%BaF2, 5 mol%La203， lmol%Bi203, 4 11101°01)205计算各组分的重量百分比，然后称取原 料，混合均匀；将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为95(TC,熔制过程中通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15min;停止通氧 气，继续在95(TC下加热10min，以进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预 热的模具中，制得熟料；将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行精制， 熔制温度为95(TC,时间为10min,然后将玻璃液倒入预热的模具中；快速 将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以1(TC/ 小时的速度退火至IO(TC左右，关闭马弗炉，降温至室温。 (2)氧卣碲酸盐微晶玻璃的制备方法将步骤(1)制得的玻璃放入马弗 炉中由室温以15。C/分钟的速率加热到高于玻璃转变温度(TJ以上5(TC保
温30小时，再以rc/分钟的速率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上10 'c保温30分钟，再以rc/分钟的速率冷却到室温后取出，得氧卤碲酸盐微
晶玻璃。
对该玻璃的测试结果如下取10毫克样品，用玛瑙研钵研成〈0.2mm的 粉末，进行差热分析。测得的Tg为35(TC,热稳定参数为11(TC。将微晶玻 璃加工成两大面抛光的lmm厚的玻璃片，测试红外透过光谱，测得红外截 至波长为6. 5jum, 3 5jum波段透过率为75%。玻璃的维氏硬度为530。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作 的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃，其各组分的摩尔百分比为TeO2 60～70mol％ZnO10～15mol％BaF2 5～15mol％La2O3 1～5mol％Bi2O3 1～10mol％Nb2O5 1～5mol％
2.上述透红外氧卣碲酸盐微晶玻璃的制备方法，包括下列步骤 (1)氧卤碲酸盐玻璃的熔制按下列玻璃组成的摩尔百分比(mol% )计算出玻璃的重量百分比，然 后称取原料，混合均匀Te02 60 ~70mol%ZnO 10~15mol%BaF2 5~15mol%La203 1 ~ 5mol%Bi203 l~10mol%歸5 1 ~ 5mol%将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为900 ~100(TC,熔制过程中通入 高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15~25min，然后停止通 氧气，继续在900 100(TC下加热10~15min以进行澄清和均化，将玻璃液倒入预热的模具中制得熟料，将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行 精制，熔制温度为900 ~ 1000°C,时间为10-15min，然后将玻璃液倒入预 热的模具中，快速将玻璃放入已升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2 小时后，以10'C/小时的速度退火至IO(TC左右，关闭马弗炉，降温至室温； (2)氧卣碲酸盐微晶玻璃的制备方法将步骤(1)制得的玻璃放入马弗炉中由室温以15tV分钟的速率加 热到高于玻璃转变温度(Tg)以上5(TC保温30~50小时，再以l匸/分钟的速率加热到第一析晶峰温度点(Tx)以上1(TC保温30~60分钟，再以1°C/ 分钟的速率冷却到室温后取出，得到所述的氧卤碲酸盐微晶玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃及其制备方法，所述玻璃各组分的摩尔百分比为TeO<sub>2</sub> 60～70mol％、ZnO 10～15mol％、BaF<sub>2</sub> 5～15mol％、La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5mol％、Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～10mol％、Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> 1～5mol％。本发明通过两步熔融方法及精密热处理制备出一种透红外氧卤碲酸盐微晶玻璃。该玻璃转变温度为340～360℃，热稳定性参数100～115℃，红外截至波长＞6μm，3～5μm波段透过率＞70％，维氏硬度＞450，适合于制备中红外波段的光学窗口材料。
文档编号C03C10/00GK101412586SQ20081020253
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者徐家跃, 房永征, 王占勇, 金鸣林, 钱蕙春, 闵丽华 申请人:上海应用技术学院