一种远紫外波段高透过率的硼硅酸盐玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃制造领域，尤其是一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 紫外线是从可见光波长较短的紫端（波长约400nm)，到X射线（波长10nm)的电 磁辐射谱。大部分无色光学玻璃在可见光波段都具有较高的透过率，但对紫外波段均存在 不同程度的吸收。这是因为在高能量的紫外线照射下，无色光学玻璃内部的电子被激发，在 3eV能级左右发生跃迀，从而吸收紫外线。
[0003] 因此只有少数具有特殊成分的玻璃具有良好的紫外透过性能，如石英玻璃、B203玻 璃和P 2〇5玻璃的紫外透过截止波长分别是160nm，170nm和145nm，都具有较高的紫外透过 率。然而，由于B 203玻璃和P 205玻璃的化学稳定性和强度等各方面的性能难于满足应用需 求，只有石英玻璃具有实际应用价值，但石英玻璃制备条件苛刻，软化温度高，与可阀等合 金的热膨胀系数相差较大，这些问题在很大程度上限制了石英玻璃的应用。
[0004] 除的石英玻璃之外，多组分硅酸盐和多组分磷酸盐玻璃也可用作透紫外光学材 料，国外有一些成功实例。如肖特8337b玻璃和康宁9741玻璃，这些玻璃中引入了一定量 的八1 203、8203、馬0(1?为碱金属离子），从而使紫外截止波长（10)高于20011111，但玻璃在整个 紫外波段的平均透过率或膨胀系数与可阀合金的封接不匹配。此外这些玻璃中含有氟化物 和氯化物，在玻璃的高温熔制过程中，这些卤化物对铂金坩埚造成一定程度的侵蚀作用，增 大了成本和生产安全隐患。P 205-Si02_B203-Ge0 2系统的玻璃也具有紫外透过性能，但该系统 玻璃含P2〇5等不稳定成分，玻璃的抗水化学稳定性较差，强度偏低。
[0005] 简言之，现有的透紫外光学玻璃的不足表现为：
[0006] 1)远紫外波段的透过率较低。如1. Omm厚的9741玻璃试样，在190nm处的透光率 仅12 %左右，在254nm处的透光率仅70 %左右，300?llOOnm波段平均透过率仅为85 %。
[0007] 2)膨胀系数波动大，与可阀合金等金属进行高温封接时的膨胀系数不匹配，难于 满足气密封接要求。如8337b玻璃的室温至300°C对应膨胀系数为56?61 X10-7/°C， P205-Si02-B20 3-Ge02系统玻璃的室温至300°C对应膨胀系数为58?77 X 10-7/°C，而可阀合 金等金属的热膨胀系数为46?52X10-7/°C。
[0008] 3)玻璃成份含卤化物或P205，对环境不友好，抗水化学稳定性较差。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法， 所述硼硅酸盐玻璃化学稳定性好、热膨胀系数波段小且与可阀合金匹配良好、远紫外波段 具有较高透过率，所述制备方法简单，生产成本较低。
[0010] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0011] 通过一种远紫外波段高透过率的硼硅酸盐玻璃，按质量百分比由以下组分组成：
[0012]
【主权项】
1. 一种远紫外波段高透过率的棚娃酸盐玻璃，按质量百分比由w下组分组成： 二氧化旌 65%?70%; 氧化测 20%?25%; 氧化钥 1%?5%; 氧化铅 0.5%?5%; 氧化钟 0.2%?2%; 封化裡 0.2%?2%。
2. 如权利要求1所述的远紫外波段高透过率的棚娃酸盐玻璃，按质量百分比由W下氧 化物组分组成： 二氧化磋 66%?68%; 氧化测 22%?24〇/〇; 氧化铺 2%?4%; 氧化铅 1.5%?3.5%; 氧化钟 0.5%?1.5%; 氧化裡 0.5%?1.5%。
3. -种权利要求1或2所述棚娃酸盐玻璃的制备方法，包括W下的步骤： 称料步骤；将各组分的原料按照设定配比进行称量和混合，形成混合料； 锻烧步骤：将所述混合料进行锻烧处理； 烙化步骤：将锻烧处理后的混合料在高温条件下形成玻璃液； 成型步骤；将所述玻璃液诱铸成型为玻璃块，将所述玻璃块退火处理。
4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述锻烧步骤中，所述锻烧处理的条件为在800?900°C条件下锻烧处理4?8小时。
5. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述烙化步骤中，所述高温条件为在1500?1550°C条件下烙化4?8小时。
6. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述成型步骤中，所述退火处理条件为在600?650°C条件下，退火4小时，然后将退火 后的所述玻璃块W 0. 2 °C /min的速度降至室温。
7. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述烙化步骤中，对所述玻璃液进行揽拌，揽拌转速为10?50r/min。
8. 如权利要求7所述的制备方法，其特征在于， 所述烙化步骤中，揽拌后，将玻璃液在1400?1450°C条件下澄清6?10小时。
9. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述烙化步骤中，持续通入高纯氮气。
10. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于， 所述二氧化娃的原料为经过盐酸溶液浸泡过的石英砂制备；所述氧化棚的原料为分析 纯的邮〇3;氧化侣的原料为分析纯的A1 203;氧化钢的原料为分析纯的化2〔〇3;氧化钟的原 料为分析纯的K2CO3;氧化裡的原料为分析纯的Li 2CO3; 其中；各组分的原料的铁含量均小于5ppm。
【专利摘要】本发明涉及玻璃制造领域，尤其是一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法。所述硼硅酸盐玻璃，按质量百分比由以下组分组成：二氧化硅65％～70％；氧化硼20％～25％；氧化钠1％～5％；氧化铝0.5％～5％；氧化钾0.2％～2％；氧化锂0.2％～2％。所述制备方法，包括以下的步骤：称料步骤：将各原料组分按照设定配比进行称量和混合，形成混合料；煅烧步骤：将所述混合料进行煅烧处理；熔化步骤：将煅烧处理后的混合料在高温条件下形成玻璃液；成型步骤：将所述玻璃液浇铸成型为玻璃块，将所述玻璃块退火处理。所述硼硅酸盐玻璃化学稳定性好、热膨胀系数波段小且与可阀合金匹配良好、远紫外波段具有较高透过率，所述制备方法简单，生产成本较低。
【IPC分类】C03C3-091
【公开号】CN104591539
【申请号】CN201510046650
【发明人】何坤, 祖成奎, 王衍行, 韩滨, 陈江, 赵慧峰, 刘永华, 殷先印, 张瑞
【申请人】中国建筑材料科学研究总院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月29日