专利名称：透红外氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透红外氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法。 雔餘
红外窗口材料主要集中在晶体和玻璃两大类材料上，目前应用较多的
红外窗口材料主要是晶体材料，如蓝宝石单晶、ZnS多晶、CaF2晶体等。晶 体作为红外窗口面临一些问题，这些问题包括制造红外窗口的昂贵成本。 由于晶体生长问题，能否制备出大型晶体窗口还是个疑问，即使技术问题 能够解决，这些窗口的高造价也将妨碍其广泛的应用。与晶体材料相比， 透红外玻璃材料具有更大的发展优势。这是因为玻璃不仅容易制成大尺寸 和复杂形状，而且成本低、制备工艺相对简单、容易加工。氧氟碲酸盐玻 璃以其较宽红外透过范围、高透过率、良好的坡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。氧氟碲酸盐玻璃不 仅可应用在光纤放大器及光调制器等光通信元器件上面，而且可制成红外 罩、红外窗口、滤光片、整流罩及红外光纤等红外光学材料，这些红外光 学材料因其在热成像、化学分析、传感器、红外激光传输、红外武器等军 用和民用方面具有重要的应用前景而倍受人们关注。通过向氧氟碲酸盐玻 璃系统中引入其它组分可以改善玻璃的形成能力及综合性能。
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氟碲酸盐玻璃及其制 备方法，该玻璃结合了重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃的优点，在中红外 波段具有较高的透过率，有较高的热稳定性及机械强度。
本发明技术方案 一种透红外氧氟碲酸盐玻璃，其摩尔百分比组成为Te02 65 ~70mol%
ZnO 15~20mo"/。
ZnF2 l~5mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 l~5mol% 。
上述透红外氧氟碲酸盐玻璃的制备方法，包括下列步骤
(1) 按照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 65 ~70mol%
ZnO 15~20mo"/o
ZnF2 1 ~ 5mol%
La203 l~5mol%
Bi203 l~5mol% ;
(2) 将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为850 ~ 950°C,熔制过程中 通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔J'J时间控制在15 25min;
(3) 停止通氧气，继续在850 - 950。C下加热10~15min，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；
(4) 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 850 ~ 950°C，时间为10-15min,然后将玻璃液倒入预热的模具中；
(5) 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，得 到所述透红外氧氟碲酸盐玻璃。
发明的有益效果本发明通过两步熔融方法制备出一种透红外氧氟碲 酸盐玻璃。该玻璃转变温度为300 ~ 350°C，热稳定性参数90~110°C,红 外截至波长〉6Mm,红外透过率>75%,维氏硬度〉380，适合于制备中红外波 段的光学窗口材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述， 一种透红外氧氟碲酸盐玻 璃，其摩尔百分比组成为
Te02 65 ~70mol%
ZnO 15~20mol%
ZnF2 1 ~ 5mol0/o
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 1 ~ 5mol% 。
上述透红外氧氟碲酸盐玻璃的制备方法，包括下列步骤
(1) 按照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，混合均勾，
Te02 65 ~70mo"/o
ZnO 15~20mol%
ZnF2 1 ~ 5mol%
La203 1 ~ 5mol%
Bi203 1 ~ 5mol% ;
(2) 将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为850 ~ 950°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;
(3) 停止通氧气，继续在850 95(TC下加热10~15min，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；
(4) 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 850 ~ 950°C,时间为10 15min,然后将玻璃液倒入预热的模具中；
(5) 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，得 到所述透红外氧氟碲酸盐玻璃。
实施例1
(1)按65mo"/oTe02、 20mo"/。ZnO、 5mol%ZnF2、 5mol%La203、 5瓜01銜203计算各 组分的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；(2) 将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为950°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25min;
(3) 停止通氧气，继续在95(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。
(4) 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。
(5) 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。
对该玻璃的测试结果如下取退火后的IO毫克的样品，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110 °C。把退火后的样品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. Onm, 3lam处的透过率为75°/ 。玻璃的维氏 硬度为420。
实施例2
(1) 按70mol%Te02、 20mo"/。ZnO、 lmo"/。ZnF2、 4mol%La203、 5010衡203计算各 组分的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
(2) 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20min;
(3) 停止通氧气，继续在90(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。
(4) 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,然后将坡璃液倒入预热的模具中。
(5) 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。
对该玻璃的测试结果如下取退火后的10亳克的样品，用玛瑙研钵研 成〈0.2mm的粉末，进行差热分析。测得的Tg为33(TC,热稳定参数为100 °C。把退火后的样品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6.4nm, 3nim处的透过率为77%。玻璃的维氏 硬度为410。
实施例3
(1) 按70mol%Te02、 15mol%Zn0、 5mol%ZnF2、 5mol%La203、 5mo"/。Bi203计算各 组分的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
(2) 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15min;
(3) 停止通氧气，继续在90(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。
(4) 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15min，然后将玻璃液倒入预热的模具中。
(5) 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。
对该玻璃的测试结果如下取退火后的IO毫克的样品，用玛瑙研钵研 成〈0.2mm的粉末，进行差热分析。测得的Tg为32(TC,热稳定参数为100 °C。把退火后的样品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6.5|im, 3lam处的透过率为80%。玻璃的维氏 硬度为390。
实施例4
(1) 按70mol°/。Te02、 20mo"/oZnO、 5mol°/。ZnF2、 lmol°/。La203、 4mo"/。Bi203计算各 组分的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
(2) 将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为85(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25min;
(3) 停止通氧气，继续在85(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。
(4) 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85(TC，时间为15min，然后将玻璃液倒入预热的模具中。
(5)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。
对该玻璃的测试结果如下取退火后的IO毫克的样品，用玛瑙研钵研 成〈0.2mm的粉末，进行差热分析。测得的L为30(TC，热稳定参数为9(TC。 把退火后的样品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6.5ym， 3jum处的透过率为80%。玻璃的维氏硬度为 385。
实施例5
(1) 按70mol%Te02、 20mol%ZnO、 5mol%ZnF2、 4mol%La203、 1加01%81203计算各 组分的重量百分比，然后称取原料，混合均匀；
(2) 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25min;
(3) 停止通氧气，继续在90(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。
(4) 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'C， 时间为15min,然后将玻璃液倒入预热的模具中。
(5) 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IOO'C左右，关闭马弗炉，降温至室温。
对该玻璃的测试结果如下取退火后的IO亳克的样品，用玛瑙研钵研 成〈0.2mm的粉末，进行差热分析。测得的L为310'C，热稳定参数为95'C。 把退火后的样品加工成两大面抛光的lmtn厚的玻璃片，测试红外透过光谱， 测得红外截至波长为6. 5jam, 3 )am处的透过率为80%。玻璃的维氏硬度为 395。
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. 一种透红外氧氟碲酸盐玻璃，其摩尔百分比组成为TeO265～70mol％ZnO 15～20mol％ZnF21～5mol％La2O3 1～5mol％Bi2O3 1～5mol％。
2. 上述透红外氧氟碲酸盐玻璃的制备方法，包括下列步骤(1)按照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 65 ~70mol%ZnO 15~20mol% ZnF2 l~5mol% La203 l~5mol% Bi203 l~5mol% ;(2)将混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为850~ 950°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;(3) .停止通氧气，继续在850 - 95(TC下加热10-15min，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；(4) 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 850 ~ 950°C,时间为10-15min,然后将玻璃液倒入预热的模具中；(5) 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，得 到所述透红外氧氟碲酸盐玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种透红外氧氟碲酸盐玻璃及其制备方法，玻璃的摩尔百分比组成为TeO<sub>2</sub> 65～70mol％、ZnO 15～20mol％、ZnF<sub>2</sub> 1～5mol％、La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5mol％、Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1～5mol％。本发明通过两步熔融方法制备出一种透红外氧氟碲酸盐玻璃。该玻璃转变温度为300～350℃，热稳定性参数90～110℃，红外截至波长＞6μm，红外透过率＞75％，维氏硬度＞380，适合于制备中红外波段的光学窗口材料。
文档编号C03C3/23GK101412582SQ20081020253
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
发明者刘慧敏, 徐家跃, 房永征, 王占勇, 金鸣林, 钱蕙春 申请人:上海应用技术学院