[发明专利]一种可吸收紫外光的透明陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可吸收紫外光的透明陶瓷材料及其制备方法，可吸收紫外光的透明陶瓷材料的化学组成为：Y_{(1.8‑x‑y)}La_0.2Zr_xCe_yO_3，0.001≤x≤0.4，0.001≤y＜0.1。所述制备方法为：将硝酸钇、氧化镧、硝酸锆、氧化铈粉体和无水乙醇混合球磨后经过干燥、第一次过筛、预烧、第二次过筛、成型、烧结及退火热处理得到该透明陶瓷。本发明以氧化钇为主体，氧化镧、硝酸锆、氧化铈粉体同时少量添加，这三种添加材料可最大限度的吸收紫外线，在可见光波段的透过率高达74.6%，在380nm下透过率为0.74%，并且在该可吸收紫外光的透明陶瓷的烧结过程中起到促进烧结的作用。

技术领域

本发明涉及一种可吸收紫外光的透明陶瓷材料及其制备方法，属于透明陶瓷的制备技术领域，适用于吸收紫外线的窗口材料。

背景技术

阳光中含有少量紫外线，根据波长的不同可将紫外光分为UVC(100-280nm)、UVB(280-320nm)、UVA(320-400nm)，在目前报道的吸收紫外光的材料中，大多为玻璃材料，如2009年中国专利CN 101708954 B中提到的干燥的二氧化硅SiO₂和其他辅料中添加三氧化二铁Fe₂O₃和氧化铈CeO₂所制备的吸收紫外线和红外线的蓝色透明玻璃；专利CN103864301A中所提到的以CeO₂、Fe₂O₃、TiO₂、La₂O₃、Bi₂O₃五种氧化物共同组合成外加剂制备的吸收紫外线玻璃等。但玻璃材料的力学性能普遍较低，而透明陶瓷的力学强度远高于玻璃。因此，开发一种可吸收紫外光的透明陶瓷很有必要。

目前国内对透明陶瓷的紫外吸收研究较少。2015年Xin Liu等人[Liu X,Wang H,Tu B,et al.Novel divalent europium doped MgAlON transparent ceramic forshortwave ultraviolet erasable windows[J].Scripta Materialia,2015,105:30-33.]利用固相烧结法和真空烧结技术制备了Eu²⁺掺杂MgAlON透明陶瓷，但该透明陶瓷对紫外光的吸收性不高，截止波长为320nm处，无法吸收UVA波段的紫外光。

发明内容

氧化钇透明陶瓷具有熔点高、带隙宽、透光波段宽、化学和光化学稳定性好，但传统的Y₂O₃材料截止波长为200-290nm左右，无法对紫外波段的光形成屏蔽作用。为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种具有较高可见光透过率的可吸收紫外光的透明陶瓷，为透明陶瓷信息探测、激光介质、高温视窗、高折射率领域之外开发一种新型性能。

第一方面，本发明提供了一种可吸收紫外光的透明陶瓷材料。所述可吸收紫外光的透明陶瓷材料化学组成为Y_(1.8-x-y)La_0.2Zr_xCe_yO₃，其中0.001≤x≤0.4，0.001≤y＜0.1，所述吸收紫外光透明陶瓷材料对波长在380nm以下的光具有吸收作用，在600nm下的透光率能够达到74.6％，在1100nm下的透过率能达到77.9％。

若Zr不足或过量，会导致可见光透过率及吸收紫外线性能下降。若Ce不足，会导致透过率略微提高，但吸收紫外线性能下降；若Ce过量，会导致吸收紫外线性能基本不变，但透过率严重下降。

第二方面，本发明提供了上述可吸收紫外光的透明陶瓷材料粉体的制备方法，将钇源、镧源、锆源、铈源按照化学计量比配制后经球磨、干燥、第一次过筛、热处理、第二次过筛，得到可吸收紫外光的透明陶瓷材料粉体。