无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃，它是将一定摩尔百分数的氧化物Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］、ＳｉＯ↓［２］、Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］、Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］、ＷＯ↓［３］、ＢａＯ和ＺｎＯ，采用光学玻璃间歇式古典熔制方法熔制而成。本发明专利技术无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃随温度变化不敏感，其费尔德常数Ｖ＝＋０．２０～＋０．５０ｍｉｎ／ｏｅ．ｃｍ，具有优良的化学稳定性和热稳定性，并且拉丝性能良好，强度高，可以为块状、圆柱形、条形或光学纤维形，用于法拉第旋转元件，可制造磁光电流互感器（ＭＯＣＴ）、光学隔离器、磁光调制器以及激光小角偏转测量仪器等，可提高仪器的测量灵敏度，实现有效的计量和监控。

Lead free cadmium free diamagnetic magneto-optical glass

The invention discloses a lead-free and cadmium free anti magnetic magnetic optical glass, it is a certain percentage of oxides of Sm 2 O down: 3, Ta: 2 O: 5, SiO: 2, Yb: 2 O: 3, Nb: 2 O: 5, B: 2 O: 3, Sb: 2 O: 3, Bi: 2 O: 3, La: 2 O: 3, WO: 3, BaO and ZnO, the a batch of classical optical glass melting method of melting and. The present invention lead and cadmium free anti magnetic magnetic optical glass with temperature insensitive, the Verdet constant of V = 0.20 + 0.50min / oe.cm, excellent chemical stability and thermal stability, and good drawing performance, high strength, can block, cylindrical, strip or optical fiber, for Faraday rotating components can make magneto optical current transformer (MOCT), optical isolator, magneto optic modulator and small angle laser deflection measurement instrument, and can improve the measuring sensitivity of the instrument, measure and monitor effective implementation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁旋光玻璃，具体涉及一种法拉第旋转元件用无铅无 镉抗磁性磁旋光玻璃。
技术介绍
20世纪80年代， 一些技术先进的国家，如美、日、英、法、德等， 研发了的一种MOCT技术，给电力工业实现自动化监控和计量提供了可能。 所以，该技术迅速得到各个国家的认可。从适用上讲，这种部件为满足电 力工业输电系统的要求，必须要求有极低的温度系数和较大的费尔德常 数。由于火石玻璃具有独特的优越性，科技工作者经过几十年的探索，选 用了 SF6、 SFw和FR-2等重火石玻璃，这些玻璃的费尔德常数和组成(wty。) 如下表<table>table see original document page 3</column></row><table>从表中可知，这些牌号的光学玻璃存在两个问题 一是费尔德常数偏 低，不能满足制造高灵敏度的计量和监控设备的要求；二是成分中均含有 大量的氧化铅。比如，在SF54P FR-2火石玻璃组成中，PbO含量至少也有 75wt%。这一类型玻璃不仅对人体健康有害，而且严重的污染生态环境， 特别在高温熔制这种玻璃过程中，将有PbO总含量14%的PbO挥发到空气 中去。因此，不符合2006年7月1曰生效的，"ROHS指令案"中"投放巿场的新电子和电气设备限制使用铅等"六种有害物质的规定。而在ZL91112680. 5、 ZL95106279. 4、 USP 4， 165， 989和USP 4， 726, 652专利中，所述玻璃均为顺磁性磁旋光玻璃。费尔德常数随温度变化较大，尤其在-40~ +80°(:范围内性能变化较快，不适合室外环境长期使用；另一方面费 尔德常数最大的FR-2，费尔德常数只有+ O. 072min/oe. cm,因此灵敏度较低，是众所周知的。抗磁性磁旋光玻璃和顺磁玻璃一样，是法拉第磁光效应旋转元件的介 质材料。对于不含顺磁离子的抗(逆)磁性磁旋光玻璃的费尔德(Verdet ) 常数，用经典方法推导出的贝克勒耳(Becquerel)公式P^f^)f^)可以知道，抗磁性磁旋光玻璃的V值与温度无关，只与色散大小有关 式中v—光的频率；n—介质的折射率；q—朗德因子； " 4一表示色散。根据以上所述，探讨出较大费尔德常数的无铅无镉无有害 性磁旋光玻璃，是有很大的实用意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种费尔德常数比较大，玻璃随温度变化不敏感，具有优良的化学稳定性和抽'条S # 'Wr 并曰持# 銥甴.扭 瑶审宾壬4&壬4専-法'卜^石法辟卑询5象 i工， 7T -jL t |工Fj匕k、 Af ,jib/入问uj zu t口 t闭管:f乂LrM厶|工'1U厶 〃疋乂 Li々又丄向。为解决上述技术问题，本专利技术釆用的技术方案是 一种无铅无镉抗磁 性磁旋光玻璃，其特征在于该磁旋光玻璃由以下摩尔百分数的氧化物组 成Sm2030 20%Ta2050 5%Si022 30%Yb2030 20%Nb2050 20%B20320 70%La2035 30%Sb2030 5%Bi2031 20%W031 12%BaO0 5%ZnO0~5%;其中，Si02/(B203+ Si02)=l/13 l/30，(SiQ2 +B203)/Bi203Z( Nb205 + Ta2O5+Sb2O3)^30%, Z(Sm203 + Yb2O3+La2O3)=9~50%。 上述氧化物W03的摩尔百分数为2~8%。 上述氧化物W03的摩尔百分数为3~6%。无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃的费尔德常数V = +0.20~+0.50min/oe.cm。本专利技术所述无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃釆用光学玻璃间歇式古典熔 制方法釆用化学试剂分析纯原料，准确称量各原料，将原料混合，用铂 金坩埚或优质锆钛刚玉坩埚，在温度1050 1300。C的洁净真空高温电炉或 高频真空炉中进行熔制，将熔制均匀的玻璃液经浇注成形、退火后，即制 成用于各种旋转元件的无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃。在组成中，Si02、 B203是玻璃网络形成氧化物。Si02是构成网络骨架， 具有稳定玻璃结构的作用，是必要成分。B203是本专利技术玻璃的主要成分， 可降低熔制温度，也是使玻璃稳定的组分。B203与Si02按一定比例配合，可控制玻璃液的粘度。所述玻璃中，Si02/(Si02 + B203)= 1 / 13 - 1 / 30。 若比例>1/13,玻璃熔制温度升高，若比例<1/30，则熔制温度偏低， 玻璃形成不良。Bi203也是坡璃组分中必不可少的成分，可降低熔化温度，Bi203的引入一是增加玻璃的抗磁性功能，二是使玻璃液流动性好，并使析晶温度上 限降低，有利于拉丝。若含量〉20moP/。，玻璃颜色加重，影响玻璃透过 率；若含量〈lmo1。/。，作用不明显。另外，(SiO2 + B2O3)/Bi2O3 = 2~40。若(Si02 + B203)/Bi203〉40,熔化温度升高，粘度变大，熔化困难；若(Si02+ B203) / Bi203 < 2玻璃性能变得难以控制。本专利技术的玻璃组分中，至少含有5mol。/。的La203,最多达30mo1。/。，在 硼酸盐玻璃中表现为弱顺磁性，但含一定量的La203可扩大玻璃形成范围。 但含量〉30mor/。，玻璃易析晶；含量< 5mor/。起作用不理想。本专利技术所述玻璃组成中，加入少量的Yb203，是对La203作用的补充， 对改善玻璃液的粘度有利。W03增加玻璃的色散，有利抗磁性提高，可提高玻璃软化温度。若含量〈lmor/。，起作用不明显，含量〉12mo1。/。，玻璃容易析晶。优选2~ 8mo1 % ，最优选3 ~ 6mo1 % 。本专利技术的无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃的组成中，加入Nb20s和Ta205可降低玻璃的膨胀系数， 一定量的Nb205避免玻璃工作区域太窄，有稳定玻璃性能的作用。引入少量的Ta205，有稳定玻璃组分的作用。同时二者 对提高V值有利。所述专利技术玻璃成分中，引入少量的Sb203,可加速玻璃液的澄清，对 费尔德常数提高有利。引入一定量的ZnO和BaO可使熔制温度降低，ZnO 有抑制其它氧化物在熔制过程中的挥发作用。BaO是比较易极化的氧化 物，有利于玻璃熔制。本专利技术与现有技术相比具有以下优点本专利技术无铅无镉抗磁性磁旋光 玻璃不含有指令规定的六种有害物质，性能随温度变化不敏感，其费尔德 常数V =+0.20~+0.50min/oe.cm,具有优良的化学稳定性和热稳定性，并 且拉丝性能良好，强度高，可以为块状、圆柱形、条形或光学纤维形，用 于法拉第旋转元件，可制造磁光电流互感器、光学隔离器、磁光调制器以 及激光小角偏转测量仪器等，可提高仪器的测量灵敏度，实现有效的计量 和监控。下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述，但本专利技术 的保护范围不仅仅限于以下实施例。具体实施方式以下实施例的各氧化物均按摩尔百分数计。 实施例1各氧化物组成(mol%) : Si023%, B20357%, La2O310%， Yb2036%, Sm2032%， Bi203 8%, Nb2055%, Ta20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅无镉抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于该磁旋光玻璃由以下摩尔百分数的氧化物组成：　Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］　０～２０％　Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］　０～５％　ＳｉＯ↓［２］　２～３０％　Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］　０～２０％　Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］０～２０％　Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］　２０～７０％　Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］　５～３０％　Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］　０～５％　Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］　１～２０％　ＷＯ↓［３］　１～１２％　ＢａＯ　０～５％　ＺｎＯ　０～５％；　其中，ＳｉＯ↓［２］／（Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］＋ＳｉＯ↓［２］）＝１／１３～１／３０，（ＳｉＯ↓［２］＋Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］）／Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］＝２～４０，∑（Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］＋Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］＋Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］）≤３０％，∑（Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］＋Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］＋Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］）＝９～５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁学孟，祁堃，
申请(专利权)人：祁学孟，祁堃，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]