专利名称：铋酸盐玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铋酸盐玻璃，尤其是一种铋酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术：
Bi2O3，PbO等含量超过摩尔分数50％的重金属玻璃，由于有着高折射率、高介电常数和宽的透红外范围等性能，多年来一直受到人们的注意。通过系统的研究表明，这种玻璃结构中的声子能量低，适合于做稀土发光的母体材料，因此这种玻璃被认为是提高稀土上转换效率的候选光子学功能材料之一(参见在先技术Daniel J.Coleman，Stuart D.Jackson，Paul Golding，Terence A.King.Measurements of the spectroscopicand energy transfer parameters for Er3+-doped and Er3+，Pr3+-codopedPbO-Bi2O3-Ga2O3glasses，J.Opt.Soc.Am.B 19(2002)2927-2929)。同时由于这种玻璃良好的透红外性能，有可能取代某些晶体而成为新型的透红外材料(参见在先技术A.Pan，A.Ghosh.A new family oflead-bismuthate glass with a large transmitting window，J.Non-Cryst.Solids 271(2000)157-161)。但是该体系玻璃的稳定性较差，加工困难。因而，为了满足当前的需要，探索稳定性良好的新型重金属铋酸盐玻璃是很有必要的。
发明内容
针对PbO-Bi2O3二元体系难以形成玻璃的弱点，本发明提供一种铋酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃具有高转变温度、高稳定性和良好的透红外能力。该玻璃可以作为一种上转换基质材料和透红外材料。
本发明的技术解决方案如下一种铋酸盐玻璃，其组成如下
玻璃组分 摩尔百分比(mol％)Bi2O320-80PbO 10-70SrO+M2O 10-20其中M为Li或者Na本发明铋酸盐玻璃的具体制备方法，包括如下步骤2、根据权利要求1所述的铋酸盐玻璃的具体制备方法，包括如下步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900～1000℃的硅炭棒电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；③玻璃熔融后，降温至850～950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900～1000℃进行澄清和均化，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15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温。
经实验证明本发明透红外铋酸盐玻璃具有高的转变温度、高的稳定性和良好的透红外能力。该玻璃可以作为一种上转换基质材料和透红外材料。
图1为本发明铋酸盐玻璃的红外透过图。
具体实施例方式
本发明铋酸盐玻璃的7个具体实施例如表1所示表1组分 1#2#3#4#5#6#7#(mol％)Bi2O380 70 60 50 30 40 20PbO 10 10 30 30 50 50 70SrO+M2O 10 20 10 20 20 10 10Tg(℃) 395 400 398456 375 382 380Tx(℃) 475 490 499565 480 482 575ΔT(℃) 80 90 101109 105 100 195红外截至 8.1 8.3 8.28.5 8.4 8.5 8.5波长(μm)注M为Li或者Na实施例1#组成如表1中1#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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395℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为395℃，Tx为475℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为80℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.1微米。
实施例2#组成如表1中2#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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395℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为400℃，Tx为490℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为90℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.3微米。
实施例3#组成如表1中3#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到1000℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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398℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为398℃，Tx为499℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为80℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.2微米。
实施例4#组成如表1中4#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于1000℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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456℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为456℃，Tx为565℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为109℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.5微米。
实施例5#组成如表1中5#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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375℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为375℃，Tx为480℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为105℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.4微米。
实施例6#组成如表1中6#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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382℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为382℃，Tx为482℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为100℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.5微米。
实施例7#组成如表1中7#所示，具体制备方法包括下列步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900℃的硅炭棒电炉中熔融，根据原料的多少决定熔制时间的长短；③玻璃熔融后，降温至850℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900℃进行澄清和均化，其时间亦取决于原料的多少，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380℃的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，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毫克的样品，用玛瑙研钵研成很细的粉末，进行差热分析。测得的Tg为380℃，Tx为575℃。根据以上两个特征温度可以计算出ΔT为195℃。
把退火后的样品加工成六面抛光的3毫米厚的玻璃片，测试透红外性能。测得红外截止波长为8.5微米。
在熔制过程中，熔制工艺控制不当会造成玻璃边缘微小失透。实验中我们获得的玻璃稳定性参数ΔT≥80℃、ΔTmax＝195℃，红外截止波长大于8.1μm，最高可达8.5μm，说明该新型玻璃适合于作上转换的基质材料和透红外材料。
权利要求
1.一种铋酸盐玻璃，其特征在于该玻璃的组成如下玻璃组分摩尔百分比(mol％)Bi2O320-80PbO 10-70SrO+M2O 10-20其中M为Li或者Na
2.根据权利要求1所述的铋酸盐玻璃的具体制备方法，包括如下步骤①按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；②将混合料放入铂金坩埚中，置于900～1000℃的硅炭棒电炉中熔融，熔制时间控制在20～30min；③玻璃熔融后，降温至850～950℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定于原料的多少；④停止通氧气，将玻璃液升温到900～1000℃进行澄清和均化，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15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降温至室温。
全文摘要
一种铋酸盐玻璃及其制备方法，该玻璃的摩尔百分比组成为Bi
文档编号C03C4/00GK1583626SQ20041002499
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月8日 优先权日2004年6月8日
发明者孙洪涛, 胡丽丽 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所