[发明专利]含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃陶瓷及其制备方法。

背景技术

稀土掺杂透明氟氧化物玻璃陶瓷发光材料在数据传输、高密度数据存储、海底通信、显示技术、医疗诊断和光纤放大器及提高太阳能光电转换效率等领域有广泛的应用，尤其是上转换发光材料。而影响上转换发光的的因素有基质材料的声子能量、泵浦光子能量与激活离子或敏化离子能级之间匹配程度、基质玻璃材料的准场系数与稀土离子场系数之间的吻合度和敏化种类(直接或间接敏化上转换)及其效率等，其中最主要的因素是基质材料的声子能量。氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷具有较低的熔融温度，较低的声子能量(600～750cm^-1)，较宽的红外透光范围(直到6μm)、稀土离子溶解性好、化学稳定性较好、较优异的光学性能(从波长0.4～5μm有极其低的光学损耗)和较高的折射率(约2.0)以及高的非线性折射率，与氟化物玻璃相比具有较好的稳定性。因此，含有氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷是上转换发光材料的理想基质之一。

在氟氧化物碲酸盐玻璃体系中，由于氟化物和碲酸盐本身容易析晶，增加了可控析晶制备透明玻璃陶瓷的难度。此外，近年来，氟氧化物玻璃陶瓷基质主要集中在硅酸盐、磷酸盐及锗酸盐体系，并且多含有对人体和环境有害的PbF₂、CdF₂等重金属氟化物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷，该透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷中不含有对人体和环境有害的PbF₂和CdF₂。

本发明具体的技术方案如下：

一种含有氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷，其组分及其含量如下：20～55mol％TeO₂、0～30mol％SiO₂、10～40mol％AlF₃、10～20mol％MO和5～15mol％RF，其中：MO为CaO、BaO和SrO中一种化合物，RF为NaF、LiF和KF中一种或一种以上化合物。

一种含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷的制备方法为：

1、根据上述含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷的组分，选定含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷的原料配方，按原料配方称量各原料，其中，TeO₂为高纯原料，RF、SiO₂、MO及AlF₃均为分析纯原料；

2、将步骤1中的原料在行星式球磨机中均匀混料30分钟后，倒入铂金坩埚，并加盖；

3、将步骤2中加盖铂金坩埚放入硅碳棒电阻炉中熔制，熔制温度为850～1100℃，经熔化、均化、澄清，得到氟氧化物碲酸盐玻璃液；

4、将澄清后的氟氧化物碲酸盐玻璃液浇注在预热的不锈钢模具上进行成型，得到透明氟氧化物碲酸盐玻璃；

5、将成型后的透明氟氧化物碲酸盐玻璃迅速放入已升温至玻璃转变温度附近的马弗炉中退火以消除应力，退火程序是：先保温2小时，然后随炉降至室温；

6、将退火后的透明氟氧化物碲酸盐玻璃放入马弗炉中，以5～9℃/分钟的升温速率，升温至390～410℃，保温3～6小时，再以5～9℃/分钟的升温速率，升温至430～480℃，保温4～8小时，最终获得含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷。

本发明提供一种含氟化物纳米晶的透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷，该透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷中不含有对人体和环境有害的PbF₂和CdF₂。该透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷集碲酸盐玻璃和氟化物单晶的优异性能于一身，与单晶基质相比，该透明玻璃陶瓷制备工艺简单、成本低、稀土离子掺杂浓度高；与碲酸盐玻璃相比，由于基质玻璃中微晶相的析出提高了材料的热导率和抗热震性能。该透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷是理想的上转换发光基质材料。

附图说明

图1是本发明含有氟化钙纳米晶透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷的XRD图谱。

图2是本发明含有氟化钙纳米晶透明氟氧化物碲酸盐玻璃陶瓷的SEM照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。给出本发明10个具体实施例的玻璃配方及其成玻璃陶瓷情况。

表1

实施例1