一种稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃的摩尔百分比组成范围为：ＴｅＯ↓［２］：６８～７３％，ＺｎＯ：１５～１８％，ＺｎＦ↓［２］：７～１０％，ＲＦ↓［３］（Ｒ为稀土元素）：３～５％。其制备方法是先使用熔融法制备出氧氟碲酸盐玻璃，然后通过精密热处理工艺，将基体玻璃热处理微晶化得到透明氧氟碲酸盐微晶玻璃。所制得的氧氟碲酸盐微晶玻璃是透明的，红外透过性能良好，而且该微晶玻璃中晶相尺寸为数十纳米级。本发明专利技术的微晶玻璃制备工艺相对简单，相比氟化物玻璃，玻璃稳定性更好，热处理晶化过程更容易控制。该微晶玻璃适合应用在中红外波段的光学窗口材料，以及用作高强上转换发光材料。
Rare earth doped oxyfluoride tellurite glass ceramics and preparation method thereof
A rare earth doped oxyfluoride tellurite glass ceramics and its preparation method, molar ratio of the glass ceramics composition range: TeO: 2: 68 ~ 73%, ZnO:15 ~ 18%, ZnF: 2 to 10%: 7, RF: 3 (R = rare earth): 3 ~ 5%. The preparation method is first prepared using melt oxyfluoride tellurite glass, and then through the precision heat treatment process, the substrate heat treatment of glass crystallized Transparent Oxyfluoride tellurite glass ceramics. The oxyfluoride tellurite the microcrystalline glass is transparent, the infrared transmission performance is good, and the glass ceramics for dozens of nanometer size MICROTEK. The preparation process of the glass-ceramic is relatively simple, and the stability of the glass is better than that of the fluoride glass, and the crystallization process of the heat treatment is more easily controlled. The glass-ceramic is suitable for optical window materials in mid infrared band and high strength upconversion materials.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微晶玻璃，特别是一种稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃以及其制备方 法，其特点是该微晶玻璃在中红外波段具有很高的透过率，稀土离子具有强的上转 换发光。与氟化物玻璃相比，其玻璃形成能力有较大的提高。
技术介绍
在过去的几十年中，人们对如何在硅酸盐玻璃中形成均匀的亚微尺度的晶相进 行了大量的研究。相对传统玻璃，微晶玻璃有着优异的热学和机械性能，如低的热膨月长系数和高的弹性模量；尤其当微晶玻璃中微晶相尺寸小于某波段时，对该波段 就有很高的透过特性，大大的提高了玻璃的热学和机械性能。国内外对稀土发光材料进行了广泛研究。结果表明，对玻璃进行晶化处理，玻 璃内部析出晶相以后，稀土离子会进入到晶相内部，可以大大提高稀土离子的发光 效率。基于此，稀土掺杂氧氟硅酸盐微晶玻璃在可见波段的上转化发光方面得到了 大量的研究，并取得了一些有意义的成果。然而氧氟硅酸盐微晶玻璃的制备一般需 要氟化铅、氟化镉等有毒化合物作为成核剂，从环保角度看，可能会限制其实际应 用。众所周知，氧氟碲酸盐玻璃结合了碲酸盐玻璃和氟化物玻璃的特点，最大声子 能量低，在3 ~ 5pm波段范围内具有很好的红外透过性，使该组分玻璃成为激光应用 的热门候选材料。之前，国内外主要对碲酸盐氧化物玻璃的析晶性能进行了大量的 研究，然而对氧氟碲酸盐微晶玻璃的研究还很少见诸报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种透明的稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃及 其制备方法，该微晶玻璃具有优良的热稳定性，在中红外波段具有优异透过性能， 而且稀土离子发光强度得到了很大提高。本专利技术具体的技术解决方案如下一种稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃，其特点是它的组成范围如下 组成 mol %<formula>formula see original document page 4</formula>RF3(R为稀土元素Y, Yb, Er, Tm等) 3~5%。本专利技术稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃的具体制备过程包括以下步骤A稀土掺杂氧氟碲酸盐玻璃的熔制按照权利要求1中所述的配方，将粉末状 原料混合均匀后，放入柏金坩埚中于850 ~ 950 。C温度的硅碳棒电炉中熔化，完全熔 化后经澄清15~20分钟(以下简写为min ),将玻璃液浇注在预热过的石墨模具上， 然后将玻璃迅速移入到已升温至玻璃转变温度(rg)的马弗炉中进行退火。退火过 程为在玻璃转变温度(7g)保温3~4小时，然后再以5 。C/小时的速率降至室温， 完全冷却后耳又出玻璃样品。B稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃的制备方法根据玻璃热分析(DTA )数据， 将制得的玻璃样品由室温以10°C/min的速率加热到高于转变温度Tg温度15。C处成 核10~15小时后，再以0.5°C/min的速率加热到第一析晶峰温度点(7;)晶化100-200 min,最后以l°C/min的速率冷却到室温后取出，得到透明的稀土掺杂氧氟碲酸 盐微晶玻璃。本专利技术的优点在于本专利技术制备的稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃抗失透性能良好。 本专利技术制备的稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃发光性能良好，经实验证明，热处理后的微晶玻璃比玻璃基体本身的上转换发光强度有很大提高。本专利技术制备的稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃在中红外波段具有很好的透过率。 本专利技术的稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃制备方法简单，对环境友好，生产成本也较低。附图说明图1为本专利技术实施例1和2中玻璃的差热曲线。图2为本专利技术实施例2所获得的稀土掺杂氧氟微晶玻璃和基质玻璃的红外透过 率，样品厚度为2mm。图3为本专利技术实施例1所获得的稀土掺杂氧氟微晶玻璃和基质玻璃的上转换发 光光语。图4为本专利技术实施例2所获得的稀土掺杂氧氟微晶玻璃和其基质玻璃的上转换光谱。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护 范围。表1给出了本专利技术5个具体实施例的玻璃配方。 实施例1和2:实施例1和2仅玻璃配方组成不同，而玻璃的熔制工艺相同。从玻璃熔制到热 处理微晶化的具体过程为(1 )稀土掺杂氧氟碲酸盐玻璃的熔制按照表1中玻璃配方，将粉末状原料混 合均匀后，放入铂金坩埚中于850 ~ 950。C温度的硅碳棒电炉中熔化，完全熔化后经 澄清15 20min,将玻璃液浇注在预热过的石墨模具上，然后将玻璃迅速移入到已升 温至玻璃转变温度(rg)的马弗炉中进行退火。退火过程为在325 。C保温3 4小 时，然后再以5 。C/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。(2 )稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃的制备方法根据玻璃热分析(DTA )数据， 将制得的玻璃样品由室温以10°C/min的速率加热到高于rg温度15 。C以内成核 10 15小时后，再以0.5°C/min的速率加热到第一析晶峰温度点(rx)晶化100-200 min,最后以rC/min的速率冷却到室温后取出，得到透明的稀土掺杂氧氟碲酸盐微 晶玻璃。具体的实施过程中，对于实施例l,其成核温度是340。C,晶化温度是375 °C;对于实施例2，其成核温度是345。C,晶化温度是38(TC。 实施例3、 4和5: 具体制备过程如下第一步按照表1中所述的实施例3、 4和5的玻璃组分进行配料； 第二步熔制实施例3、 4和5氧氟碲酸盐微晶玻璃的工艺过程与实施例1和2 的玻璃熔制过程相同。第三步实施例3、 4和5氧氟碲酸盐微晶玻璃的制备工艺与实施例1和2的基 本相同，也就是根据玻璃热分析(DTA)数据，将制得的玻璃样品由室温以10。C/min 的速率加热到rg温度15 。C以上处成核10~ 15小时后，再以0.5°C/min的速率加热 到第一析晶峰温度点(rx)晶化100 200min,最后以l°C/min的速率冷却到室温后 取出，得到透明的氧氟碲酸盐微晶玻璃。具体实施过程中各实施例的成核和晶化温 度列于表1中。由上述制备过程得到的氧氟碲酸盐微晶玻璃透明且红外透过性能优良，并且具有优异的发光性能。本专利技术中实施例2稀土掺杂氧氟碲酸玻璃及其微晶玻璃的红外透过光谱如图2， 图中可以看出，相比基质玻璃，实施例中微晶玻璃的红外透过率都有所下降，但下 降不大，且3000 cm"的OH基团吸收相对较弱。本专利技术中实施例1和2稀土掺杂氧 氟碲酸玻璃及其微晶玻璃的的上转换发光如下图3、 4所示，对比可以发现，热处理 后所有实施例中玻璃的上转换发光强度得到了不同程度的提高。本专利技术的微晶玻璃制备工艺相对简单，相比氟化物玻璃，玻璃稳定性更好，热 处理晶化过程更容易控制。该微晶玻璃适合应用在中红外波段的光学窗口材料，以 及用作高强上转换发光材料。表l:具体5个实施例的玻璃配方<table>table see original document page 6</column></row><table>权利要求1、一种新型稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃，其特征在于它的摩尔百分比组成为组成 mol％TeO2 68～73％，ZnO 15～18％，ZnF2 7～10％，RF3，其中R为稀土元素Y，Yb，Er，Tm， 3～5％。2、 权利要求1所述稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃的制备方法，其特征在于该方 法的步骤包括① 稀土掺杂氧氟碲酸盐玻璃的熔制按照权利要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型稀土掺杂氧氟碲酸盐微晶玻璃，其特征在于它的摩尔百分比组成为： 组成 ｍｏｌ％ ＴｅＯ↓［２］ ６８～７３％， ＺｎＯ １５～１８％， ＺｎＦ↓［２］ ７～１０％， ＲＦ↓［３］，其中Ｒ为稀土元素Ｙ，Ｙｂ，Ｅｒ，Ｔｍ， ３～５％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张军杰，于春雷，段忠超，汪国年，胡丽丽，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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