一种铝酸盐玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铝酸盐玻璃及其制备方法和应用，该铝酸盐玻璃由以下重量百分含量的组份：38

【技术实现步骤摘要】
一种铝酸盐玻璃及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及特种玻璃材料及其制备
，特别涉及一种铝酸盐玻璃及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]红外线是波长范围介于微波与可见光波长范围之间的电磁波，波长范围在0.75μm～500μm之间，是波长比红光波长长的非可见光，具有热效应、肉眼看不见、透过云雾能力强等特点。红外线可分为三部分，即近红外线(波长范围为0.75μm～2.5μm)，中红外线(波长范围为2.5μm～25μm)，远红外线(波长范围为25μm～500μm)。红外线在电子通信、遥感测试、工业探测、环境监测、生物医疗、国防军事等方面都有广泛的用途。
[0003]目前，国内外红外光学材料的研究重点是1～5μm波段的材料，因为1～5μm波段的红外线在大气中的衰减最小。而为了提高透红外的监视感应范围，透红外材料最好加工成圆罩形状。以火灾预警为例，火灾传感器通过圆罩形的透红外的罩体对于1.0
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5.0μm波长的红外线具有良好的透过率，在影院剧场、体育场馆、会议场所、隧道涵洞等处所安装火灾报警器以感知火灾的发生，其主要是通过火焰发射的红外线来感知，反应速度快，特别是在大型建筑内的广阔空间，红外线的感应比烟雾以及燃烧生成物的感应更快，更可靠。火焰是伴随着燃烧反应而产生的炽热热源，由于烟以及燃烧生成物的加入变得非常复杂，能发射红外光，而火焰中发射的光能中，红外线范围的发光是火焰特有的，因此，因此，透红外材料必须对火焰特有的红外线具有高灵敏度，其红外线波长的感知范围就在1.0
‑<br/>5.0μm波段范围；其他的如导弹制导外罩也是利用相同的原理，制造导弹头部整流罩材料要求透红外材料性能良好，能耐800℃高温，并有良好的耐温应变性能，这是因为导弹发射时，头部材料受气流摩擦，会在极短的时间内使得表面温度突然升高，而要求材料不破裂、不变形，因此透红外材料应具有很好的抗热冲击性能，另外，为了适应野外环境，更要求透红外材料具有良好的化学稳定性及机械强度。
[0004]目前用于1μm～5μm中红外线的透红外罩体材料主要有ZnS、尖晶石、蓝宝石以及红外光学玻璃等材料，虽然这些材料在某些性能方面具有优势，应用于一般性的红外窗口材料还可以，但是对于高速飞行器的红外罩体，其耐热冲击性方面仍然存在各种不足。如ZnS的红外透过率高，而且容易加工成所需的窗口或罩体形状，但是ZnS材料本身材质非常软，在通常条件下极其容易被磨损，使得其应用范围和使用寿命受到限制，在实际使用中可以用镀保护膜的方法加以改善，但在导弹或者火箭的高速飞行中其与空气摩擦产生的高温会导致所镀的膜层脱落。尖晶石红外透过性能较ZnS稍差，其在5μm波长处存在部分吸收，但是其硬度是ZnS的十几倍，而且断裂韧性较高，所以耐热冲击性强，但是尖晶石成形困难，加工成窗口或罩体难度很大，材料和加工成本都很高。蓝宝石的红外透过性能与尖晶石相同，而且硬度和断裂韧性比尖晶石还要高40％，由蓝宝石制成的窗口和罩体高度耐磨，可用于超音速方面，但这种材料制造费用高且由于硬度太大使得其加工成形难度大，加工费用非常昂贵。
[0005]红外光学玻璃主要有石英玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硫系玻璃以及铝酸盐玻璃等。其中石英玻璃具有优异的光谱特性，既透红外又透紫外，而且其可见光透过性能高。但石英玻璃熔制温度较高且容易吸水，使其在近红外区透过率降低，并且由于Si
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O键强较大，其红外透过截止极限较小，限制了石英玻璃的应用。锗酸盐玻璃具有很好的红外透过性能，但是其机械性能差。碲酸盐玻璃的化学稳定性差，热膨胀系数高，软化温度低等缺点，限制了应用。硫系玻璃的长波极限截止在10μm，但是硫系玻璃对原料的纯度要求很高，而且熔制时必须在真空或者充惰性气体的条件下进行，并且硫系玻璃的硬度低、软化温度低、膨胀系数大等缺陷，使得其应用也收到了限制。铝酸盐玻璃主要是以氧化铝和氧化钙为主要成分的红外玻璃，铝酸盐玻璃具有耐温应变性能优良，机械性能高，玻璃软化温度高等优点，是制造高温整流罩的优选材料，但是从Al2O3‑
CaO二元相图可知，12CaO
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7Al2O3低共熔组份附近的较窄区域可以形成玻璃，这使得铝酸盐玻璃的稳定性较差，容易析晶。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服目前现有技术的不足，提供一种不易析晶、耐热冲击、耐侵蚀、硬度高、红外透过率高、适宜制备透红外光学器件的铝酸盐玻璃及其制备方法。
[0007]本专利技术还提供了一种铝酸盐玻璃的应用，该铝酸盐玻璃具有在中红外波段范围1μm～5μm波长范围内透过率高、高抗热冲击、高硬度和优异的化学稳定性等优点，适用于外形复杂的形体加工以及成型制备，可用于透红外罩体、光学窗口、红外夜视仪、红外光谱仪以及要求可见光
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红外透过率都很高的光学仪器、导弹红外制导整流罩、吊舱、红外探测仪、红外摄像、火灾预警感应器、红外摄像镜头等方面。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0009]一种铝酸盐玻璃，由以下重量百分含量的组份组成：
[0010][0011][0012]进一步地，一种铝酸盐玻璃，其特征在于，优选由以下重量百分含量的组份组成：
[0013][0014]进一步的，一种铝酸盐玻璃，其特征在于，优选由以下重量百分含量的组份组成：
[0015][0016][0017]一种铝酸盐玻璃，其特征在于，实质上不含有SiO2和B2O3；
[0018]一种铝酸盐玻璃，其特征在于，实质上不含有[OH]‑
离子，即使含有也是由于原料或者制备过程中杂质带入的，严格控制玻璃中羟基含量；
[0019]一种铝酸盐玻璃，其特征在于，实质上也不含有变价元素的氧化物和对环境有害的金属氧化物以及具有玻璃着色功能的氧化物如As2O3、Sb2O5、PbO、CdO、Cr2O3、CuO、Fe2O3、CoO、NiO、BeO、CeO2、V2O5、WO3、MoO3、MnO2、SnO2、Ag2O、Nd2O3等中的任一种；
[0020]一种铝酸盐玻璃，其特征在于，所述的铝酸盐玻璃具有优良的抗析晶性能、耐热冲击性和耐侵蚀性，并且具有硬度高、成本低的特点；所述的铝酸盐玻璃厚度为2.0mm时其在1μm～5μm波长范围内透过率为80％以上；所述的铝酸盐玻璃具有良好的复杂外形的罩体加工性能，适合于复杂外形的加工，可用于制造透红外的罩体或圆罩形；
[0021]一种铝酸盐玻璃，其特征在于，所述的铝酸盐玻璃具有优良的化学稳定性和合适的热膨胀系数，玻璃的软化点温度高，耐热冲击性能较好，高硬度、不易炸裂等优点。
[0022]本专利技术还提供了一种铝酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0023](1)玻璃配料：配料前将玻璃原材料在610
‑
700℃下进行高温灼烧脱水处理，脱水处理时间为12
‑
23小时。水汽是玻璃中气体的主要成分，它是以[OH]‑
的形式存在于玻璃中，其在2.9μm具有吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝酸盐玻璃，其特征在于，由以下重量百分含量的组份组成：2.根据权利要求1所述的一种铝酸盐玻璃，其特征在于，优选由以下重量百分含量的组份组成：份组成：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种铝酸盐玻璃，其特征在于，优选由以下重量百分含量的组份组成：4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的一种铝酸盐玻璃，其特征在于，实质上不含有[OH]
‑
离子，即使含有也是由于原料或者制备过程中杂质带入的，严格控制玻璃中羟基含量。5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的一种铝酸盐玻璃，其特征在于，实质上也不含有变价元素的氧化物和对环境有害的金属氧化物以及具有玻璃着色功能的氧化物如As2O3、Sb2O5、PbO、CdO、Cr2O3、CuO、Fe2O3、CoO、NiO、BeO、CeO2、V2O5、WO3、MoO3、MnO2、SnO2、Ag2O、Nd2O3等中的任一种。6.根据权利要求1至5所述的一种铝酸盐玻璃，其特征在于，所述的铝酸盐玻璃厚度为2.0mm时其在1μm～5μm波长范围内透过率为80％以上。7.根据权利要求1至权利要求6之一所述的一种铝酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)玻璃配料：配料前将玻璃原材料在610
‑
700℃下进行高温灼烧脱水处理，脱水处理时间为12
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23小时，严格控制原料的水分及羟基含量，然后将高纯原料按设计的组份进行配比，根据各组份的重量百分比，换算得到相应的原料重量，然后称取各原料，其中Al2O3由氧化铝粉引入，不使用氢氧化铝引入，CaO由Ca(NO3)2引入；(2)玻璃熔化：将玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉栋，陈嘉荣，陈子童，张芬香，李开月，陈艺婷，张嫚，
申请(专利权)人：鲁米星特种玻璃科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：