专利名称：能吸收紫外线的透明石英玻璃及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石英玻璃材料及其用途，特别是能吸收紫外线的透明石英玻璃材料及其用途。
现有技术中，美国通用电气公司在中国的申请号为93106714.6的专利申请，为一种至少含二氧化硅96％的透明、光透射材料，它包含铈氧化物、铕氧化物和钛氧化物；其存在的缺点是产品只能吸收紫外线，不能吸收红色光谱。许多以加热钨丝发光的光源，其发射光谱中红色光谱偏多，颜色发黄、发红，给人的视觉带来不适。
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种既能吸收紫外线又能吸收红色光谱的透明石英玻璃及其用途。该透明石英玻璃中既含有能吸收紫外线的材料，又含有能吸收红色光谱的材料。
本发明的目的是由以下技术方案来达到，本发明是一种含二氧化硅95-99％的透明石英玻璃，其特点是它包含二氧化硅、铈氧化物、钕氧化物和铝氧化物。石英玻璃中掺入铈的氧化物可吸收190-320纳米波段紫外线辐射；掺入钕的氧化物可吸收560-620纳米波段的红色光谱；掺入铝的氧化物可提高石英玻璃中稀土氧化物的溶解度，提高稀土氧化物将紫外光谱转化为可见光的效率。提高产品的荧光效果。
本发明的目的还可以通过以下方案进一步达到。前述的透明石英玻璃，其特点是各成份占重量比为二氧化硅含量 95～110份铈氧化物的氧化铈含量 0.5～1.2份钕氧化物的氧化钕含量 0.5～2.5份铝氧化物的氧化铝含量 0.1～1.0份。
采用上述配比，可使石英玻璃对190-320纳米波段的紫外线透过率不大于15％，对560-620纳米波段的红色光谱吸收率达到20-80％。
本发明的目的还可以通过以下方案来进一步达到。前述的透明石英玻璃，其特点是它还包含铕氧化物；铕氧化物的氧化铕含量为0.001～0.1份。铕的氧化物也可吸收紫外线辐射，部分代替铈的氧化物，用于改善石英玻璃的析晶性能，还可将石英管的颜色调黄；也可对其他稀土氧化物起到助熔的效果；同时提高了石英玻璃的耐高温性能。
本发明的目的还可以通过以下方案来进一步达到。前述的透明石英玻璃，其特点是它还包含钛二氧化物；钛二氧化物的二氧化钛含量为0.001～0.1份。钛的二氧化物可以使石英玻璃对紫外光谱的190-250纳米段的吸收率得以提高，可将石英管的颜色调成紫蓝色。
本发明的目的还可以通过以下方案来进一步达到。前述的透明石英玻璃，其特点是它还包含钡氧化物；钡氧化物的氧化钡含量为0.001～0.5份。掺入钡的氧化物可对石英玻璃助熔，减少气泡。
本发明的另一目的通过以下方案来达到。其前述的透明石英玻璃的用途，其特点是该透明石英玻璃的用途是用于制做卤素白炽灯的玻壳材料。可将光效提高20-30％。
本发明与现有技术相比，不仅能将对人体有害的紫外线吸收并转化为有益的可见光，还能将可见光中的红色光谱吸收，改善光色，增强光效。用于制做卤钨灯和金属卤化物灯的玻壳材料，是一种新的绿色环保型灯用玻壳材料。本发明的石英玻璃吸收20-80％的红色光谱，对于许多以加热钨丝发光的光源，将其发射光谱中红色光谱吸收，使其接近于日光光色。消除了人眼睛对这类光源红黄光色的不适感。将灯的光效提高20-30％。另外，本发明透明石英玻璃的成份在生产阶段对生产工艺的适应性强，既能在还原气氛中熔融生产，又能在氧化气氛中熔融生产。在还原气氛中生产的透明石英玻璃中的羟基，是可以在900-1100度高温条件下脱出的。
图1为本发明的能吸收紫外线的透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线与原有能吸收紫外线的透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线的对比图。
图2为图1中各透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线的表示方式的说明。
图1中，纵坐标为透光率，横座标为光谱波长。其中，a线为原有能吸收紫外线的透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线；b线、c线为本发明掺入含铈氧化物、钕氧化物和铝氧化物的能吸收紫外线的透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线；d线为掺入含铈氧化物、钕氧化物和铝氧化物同时掺入铕的氧化物、含钛二氧化物、钡的氧化物的能吸收紫外线的透明石英玻璃对紫外、可见光的透光光谱曲线。
实施例一下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、碳酸铈、氧化钕、硝酸铝为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量90份铈氧化物的氧化铈含量0.4份钕氧化物的氧化钕含量0.4份铝氧化物的氧化铝含量0.09份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中b线所示，其紫外线的透过率为20.2％，红色光谱吸收率为14.9％。颜色为浅紫色。
实施例二下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、碳酸铈、氧化钕、硝酸铝为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量110份铈氧化物的氧化铈含量0.5份钕氧化物的氧化钕含量0.5份铝氧化物的氧化铝含量0.1份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中c线所示，其紫外线的透过率为13.7％，红色光谱吸收率为23％。颜色为浅紫色，用于普通的卤素白炽灯。
实施例三下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、碳酸铈、氧化钕、硝酸铝为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量 95份铈氧化物的氧化铈含量 1.2份钕氧化物的氧化钕含量 2.5份铝氧化物的氧化铝含量 1.0份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中e线所示，其紫外线的透过率为2％，红色光谱吸收率为79.9％。颜色为重紫色，用于普通的卤素白炽灯。
实施例四下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、硝酸铈、氧化钕、硝酸铝为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量 95份铈氧化物的氧化铈含量 1.2份钕氧化物的氧化钕含量 4.0份铝氧化物的氧化铝含量 1.0份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中e线所示，其紫外线的透过率为2％，红色光谱吸收率为79.9％。颜色为重紫色，用于普通的卤素白炽灯。
实施例五下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、硝酸铈、氧化钕、氯化铝、氧化铕、四氯化钛、碳酸钡为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量 105份铈氧化物的氧化铈含量 0.8份钕氧化物的氧化钕含量 1.2份
铝氧化物的氧化铝含量 0.1份铕氧化物的氧化铕含量 0.05份钛二氧化物的二氧化钛含量 0.1份钡氧化物的氧化钡含量 0.5份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中d线所示，其紫外线的透过率为0.5％，红色光谱吸收率为55％。颜色为蓝紫色，用于需耐高温的卤素白炽灯。
实施例六下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、草酸铈、氧化钕、氯化铝、氧化铕、二氧化钛为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量110份铈氧化物的氧化铈含量1.0份钕氧化物的氧化钕含量1.1份铝氧化物的氧化铝含量0.5份铕氧化物的氧化铕含量0.1份钛二氧化物的二氧化钛含量0.001份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中d线所示，其紫外线的透过率为0.5％，红色光谱吸收率为55％。颜色为蓝紫色，用于需耐高温的卤素白炽灯。
实施例七下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、草酸铈、氧化钕、氯化铝、四氯化钛、碳酸钡为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量 110份铈氧化物的氧化铈含量 0.8份钕氧化物的氧化钕含量 1.3份铝氧化物的氧化铝含量 0.8份钛二氧化物的二氧化钛含量 0.05份钡氧化物的氧化钡含量 0.001份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中d线所示，其紫外线的透过率为0.5％，红色光谱吸收率为55％。颜色为紫蓝色。用于普通的卤素白炽灯。
实施例八下面的实施例进一步描述了本发明的发明内容。本实施例是以二氧化硅、草酸铈、氧化钕、氯化铝、氧化铕为配料经高温熔制成透明石英玻璃管。在透明石英玻璃管中二氧化硅含量100份铈氧化物的氧化铈含量1.0份钕氧化物的氧化钕含量1.4份铝氧化物的氧化铝含量0.6份铕氧化物的氧化铕含量0.001份。
该透明石英玻璃管对紫外、可见光的透光光谱曲线为图1中d线所示，其紫外线的透过率为0.4％，红色光谱吸收率为56％。颜色为紫蓝色。用于普通的卤素白炽灯。
权利要求
1.一种含二氧化硅95-99％的透明石英玻璃，其特征在于它包含二氧化硅、铈氧化物、钕氧化物和铝氧化物。
2.根据权利要求1所述的透明石英玻璃，其特征在于各成份占重量比为二氧化硅含量 95～110份铈氧化物的氧化铈含量 0.5～1.2份钕氧化物的氧化钕含量 0.5～2.5份铝氧化物的氧化铝含量 0.1～1.0份。
3.根据权利要求1所述的透明石英玻璃，其特征在于它还包含铕氧化物；铕氧化物的氧化铕含量为0.001～0.1份。
4.根据权利要求1所述的透明石英玻璃，其特征在于它还包含钛二氧化物；钛二氧化物的二氧化钛含量为0.001～0.1份。
5.根据权利要求1所述的透明石英玻璃，其特征在于它还包含钡氧化物；钡氧化物的氧化钡含量为0.001～0.5份。
6.权利要求1所述的透明石英玻璃的用途，其特征在于该透明石英玻璃的用途是用于制做卤素白炽灯的玻壳材料。
全文摘要
一种含二氧化硅95%—99%的透明石英玻璃及其用途,它包含二氧化硅、铈氧化物、钕氧化物和铝氧化物。不仅能将对人体有害的紫外线吸收并转化为有益的可见光,还能将可见光中的红色光谱吸收,改善光色,增强光效。用于制做卤钨灯和金属卤化物灯的玻壳材料。使加热钨丝发光的光源,接近于日光光色。是一种新的绿色环保型灯用玻壳材料。将灯的光效提高20%—30%。其成分对生产工艺的适应性强,能在还原气氛中熔融生产。脱羟基比较容易。
文档编号C03C3/06GK1249279SQ9911444
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月16日 优先权日1999年9月16日
发明者金小宁 申请人:金小宁