阅读说明：本技术 一种顺磁性光学玻璃及其制备方法 (Paramagnetic optical glass and preparation method thereof ) 是由 黄龙军 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种顺磁性光学玻璃,所述光学玻璃的由以下组分原料混合制成：31％～39％mol的Tb<Sub>4</Sub>O<Sub>7</Sub>、21％～26％mol的Ga<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、18％～22.5％mol的B<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、20％～22％mol的SiO<Sub>2</Sub>和0.1～2％mol的Sb<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>,上述组分原料之和为100％mol。该原料配方在玻璃熔化过程中可以不需要严格的气氛要求,在空气气氛中便可以完成融化,同时减少了对铂金的侵蚀,减少了铂金损耗。同时简化了熔制工艺适合工业化生产。(The application relates to paramagnetic optical glass, which is prepared by mixing the following raw materials: 31 to 39 mol percent of Tb 4 O 7 21 to 26 mol% of Ga 2 O 3 18 to 22.5 mol percent of B 2 O 3 20 to 22 mol percent of SiO 2 And 0.1 to 2 mol% of Sb 2 O 3 The sum of the raw materials of the components is 100 mol%. The raw material formula can complete melting in the air atmosphere without strict atmosphere requirements in the glass melting process, and simultaneously reduces the corrosion to platinum and the platinum loss. Meanwhile, the melting process is simplified, and the method is suitable for industrial production.)

一种顺磁性光学玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种顺磁性光学玻璃及其制备方法。

背景技术

磁光材料被广泛应用于高科技领域中，它主要分为以下两种类型：磁光晶体材料和磁光非晶材料。磁光玻璃的优势有以下几点：①基体易改变：玻璃成份能够随意变动，为提高磁光效应提供了良好的基础；②各向同性：磁光非晶材料易得到各向同性的玻璃基体是因为玻璃的结构特点为近程有序和远程无序；③易于制备和加工：利用现有光学玻璃的熔制工艺即可得到大尺寸、优异光学性能、良好透光性能的磁光玻璃。因此在磁光玻璃被广泛应用在众多领域中。

近年来，磁光玻璃被各国科研工作者研究的主要方向有以下两种:一是挑选稀土离子进行掺杂，二是挑选玻璃基体，进而提高稀土离子在选用的玻璃基体中的掺杂浓度，从而达到增大玻璃的Verdet常数的效果。但是由于稀土离子在玻璃基体中的掺杂浓度越高，磁光玻璃中的Verdet常数越大。同时稀土离子的在掺杂浓度高时易发生积聚作用，从而会影响玻璃成玻性能，并且玻璃在熔制冷却过程中容易出现析晶。二是玻璃基体组成。一般来说，稀土离子在玻璃基体中的掺杂因为不同的玻璃基体而表现出不同的逆磁性。因此选择稀土掺杂浓度大、逆磁性小的玻璃基体对增大Verdet常数是非常重要的。

发明内容

本发明公开了一种顺磁性光学玻璃及其制备方法，该原料配方在玻璃熔化过程中可以不需要严格的气氛要求，在空气气氛中便可以完成融化，由于原料本身的氧化还原特性在投入Tb₄O₇中存在四价铽离子，在融化过程中由于硼酸含量较高，再投入Tb₄O₇后易被还原形成三价铽离子。同时减少了对铂金的侵蚀，减少了铂金损耗，简化了熔制工艺适合工业化生产。

在本公开的第一方面，提供一种顺磁性光学玻璃，所述光学玻璃的由以下组分原料混合制成：31％～39％mol的Tb₄O₇、21％～26％mol的Ga₂O₃、 18％～22.5％mol的B₂O₃、20％～22％mol的SiO₂和0.1～2％mol的Sb₂O₃，上述组分原料之和为100％mol。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述原料包括，32％～35％mol的 Tb₄O₇、22％～24％mol的Ga₂O₃、19％～21.5％mol的B₂O₃、21％～21.5％mol的 SiO₂和0.15～1.5％mol的Sb₂O₃，上述组分原料之和为100％mol。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述原料纯度为99.99％、颗粒度为100～200目。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述顺磁性光学玻璃的制备方法包括以下步骤，首先原料进行混合形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1450～1480℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温1-8h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为15-120min，然后对玻璃液以15-45℃/h的速度进行降温，温度降至1360～1380℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在550-610℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至630-700℃后，对模具中的玻璃以2-8℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至450-500℃以后让其自然降温至室温。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，首先将纯度99.99％、颗粒度通过100～200目筛子的原料进行混合使得混合料混合均匀度达95％以上形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1460℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温2h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为30min，然后对玻璃液以30℃/h的速度进行降温，温度降至1320℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在580℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至650℃后，对模具中的玻璃以4℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至480℃以后让其自然降温至室温。

在本公开的第二方面，提供一种制备上述光学玻璃的方法。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，所述顺磁性光学玻璃的制备方法包括以下步骤，首先原料进行混合形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1450～1480℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温1-8h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为15-120min，然后对玻璃液以15-45℃/h的速度进行降温，温度降至1360～1380℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在550-610℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至630-700℃后，对模具中的玻璃以2-8℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至450-500℃以后让其自然降温至室温。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，首先将纯度99.99％、颗粒度通过100～200目筛子的原料进行混合使得混合料混合均匀度达95％以上形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1460℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温2h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为30min，然后对玻璃液以30℃/h的速度进行降温，温度降至1320℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在580℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至650℃后，对模具中的玻璃以4℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至480℃以后让其自然降温至室温。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

具体实施方式

本公开中，通过对原料配方的优化，保证了玻璃的优异性能，以及对方法条件的宽容；同时对方法工艺进行优化，该原料配方在玻璃熔化过程中可以不需要严格的气氛要求，在空气气氛中便可以完成融化，由于原料本身的氧化还原特性在投入Tb₄O₇中存在四价铽离子，在融化过程中由于硼酸含量较高，再投入Tb₄O₇后易被还原形成三价铽离子。同时减少了对铂金的侵蚀，减少了铂金损耗。不但提高了顺磁性旋光玻璃的光学质量，而且改善和简化了顺磁性旋光玻璃的熔制工艺。成玻性能优良，法拉第效应明显，费尔德常数大，试样在可见光范围内透光率高，试样的热稳定性及化学稳定性优良。

实施例一

一种顺磁性光学玻璃，所述光学玻璃的由以下组分原料混合制成： 35.5％mol的Tb₄O₇、22.5％mol的Ga₂O₃、21.2％mol的B₂O₃、20％mol的SiO₂和0.8％mol的Sb₂O₃。

所述顺磁性光学玻璃的制备方法包括以下步骤，首先原料进行混合形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1475℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温3h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为30min，然后对玻璃液以25℃/h的速度进行降温，温度降至1365℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在575℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至645℃后，对模具中的玻璃以4℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至 455℃以后让其自然降温至室温。

通过WTC法拉第效应测试仪得到Verdet常数为-0.4826min/Oe.cm，密度范围为4.8g/cm³。

实施例二

一种顺磁性光学玻璃，所述光学玻璃的由以下组分原料混合制成： 33.5％mol的Tb₄O₇、25.5％mol的Ga₂O₃、19.2％mol的B₂O₃、21％mol的SiO₂和0.8％mol的Sb₂O₃。

所述顺磁性光学玻璃的制备方法包括以下步骤，首先原料进行混合形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1474℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温4h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为65min，然后对玻璃液以18℃/h的速度进行降温，温度降至1375℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在565℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至660℃后，对模具中的玻璃以4℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至 475℃以后让其自然降温至室温。

通过WTC法拉第效应测试仪得到Verdet常数为-0.493min/Oe.cm，密度范围为4.78g/cm³。

实施例三

一种顺磁性光学玻璃，所述光学玻璃的由以下组分原料混合制成：37％mol 的Tb₄O₇、23％mol的Ga₂O₃、18.5％mol的B₂O₃、21％mol的SiO₂和0.5％mol 的Sb₂O₃。

所述顺磁性光学玻璃的制备方法包括以下步骤，首先原料进行混合形成配合料；将混合好的配合料加入到铂金坩埚中然后放入到1475℃的高温炉中，在高温炉中熔化保温3h，然后将高压空气通入铂金管对玻璃液进行鼓泡，鼓泡时间为45min，然后对玻璃液以30℃/h的速度进行降温，温度降至1365℃后将铂金坩埚取出；将玻璃液浇注在575℃的不锈钢模具中，然后移入退火炉中加热至645℃后，对模具中的玻璃以4℃/h的速率对玻璃进行降温，等玻璃降至 465℃以后让其自然降温至室温。

通过WTC法拉第效应测试仪得到Verdet常数为-0.483min/Oe.cm，密度范围为4.99g/cm³。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。