一種順磁性旋光玻璃及其製備方法
2023-11-08 04:30:22
一種順磁性旋光玻璃及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種順磁性旋光玻璃及其製備方法，首先將七氧化四鋱、硼酸、氧化鋁、磷酸二氫銨、氧化銻、碳化矽混合均勻得配合料；然後通過在空氣氣氛中高溫熔融成玻璃液，最後將玻璃液澆注於不鏽鋼模具中成形，精密退火後即得順磁性旋光玻璃。本發明通過配合料自身的氧化還原特性，既保證了玻璃中稀土離子的低價態，又保護了鉑金坩堝不被侵蝕，避免了鉑金離子進入玻璃。不但提高了順磁性旋光玻璃的光學質量，而且改善和簡化了順磁性旋光玻璃的熔制工藝。所製備的順磁性旋光玻璃稀土含量高、稀土離子價態低、Verdet常數高、玻璃透光率高、可見光範圍內無吸收低、製備工藝操作過程簡單、適於工業化生產。
【專利說明】一種順磁性旋光玻璃及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種順磁性旋光玻璃及其製備方法。
【背景技術】
[0002]磁旋光材料是光電科技領域中一種重要的高新技術產品的核心材料，主要包括磁旋光晶體材料和非晶材料。與磁光晶體相比，磁光玻璃具有如下優勢:①基質易於改變:玻璃成份可在很大範圍內變動，加入不同種類和數量的稀土離子，為優化磁光性能提供了很好的前提；②各向同性:由於玻璃近程有序和遠程無序的結構特點，易獲得均勻、各向同性的玻璃介質；③易於製備和加工:應用成熟的光學玻璃工藝可以獲得光學性能好、尺寸大、透光性能優異的磁光玻璃。
[0003]近年來，各國科研工作者對磁光玻璃進行了廣泛而深入的研究，從揭示磁光效應的本質到尋求更大Verdet常數的新玻璃基體，均已取得了一定的成果。但是，從總體上看，磁光玻璃的發展仍存在以下問題:(1)磁光玻璃Verdet常數不能滿足市場需求:增大稀土在玻璃基體中的摻雜濃度可提高玻璃的Verdet常數，但稀土濃度的提高使玻璃的綜合性能(如成玻性能、熱穩性、化穩性等)下降；(2)引入稀土離子價態變化導致玻璃顏色加深及Verdet常數不高；(3)鉬金坩堝氧化條件下使用及玻璃需要在還原條件下熔融之間的矛盾。
[0004]國內外在研究稀土摻雜磁光玻璃時，通常選用的玻璃基體是Al2O3-B2O3系統和Al2O3-B2O3-SiO2系統，稀土離子的摻入量受到嚴重限制，實用玻璃的Verdet常數較小，遠遠滿足不了市場需求，主要是由於稀土價態的變化導致高稀土含量的玻璃顏色加深，無法滿足使用要求。(1.單小兵，張其土，陸春華，倪亞茹，許仲梓.含Sm稀土硼矽酸鹽玻璃的形成區及吸收譜線[J]，·南京工業大學學報，2003，02:36-39 ;2.單小兵，張其土，許仲梓.釤硼矽酸鹽玻璃組成對吸收譜線的影響[J]，南京工業大學學報，2004,04:31-34 ;
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[0005]蔣亞絲等(蔣亞絲，周蓓明，王標，胡麗麗.高性能大口徑順磁旋光玻璃[J].光學學報，2009，29 (11):3157-3162.)以高含量 Tb 的 Tb2O3-B2O3-Al2O3-SiO2 為基本系統，製備出了最大V常數為-0.39min/0e.cm (116.4rad/(T.m))的磁光玻璃，其中鋱含量在32mol%左右。其中沒有公開其製備及成型工藝過程。其缺點是鋱含量較低，V值偏小，以石英砂為主要原料無法滿足熔制氣氛要求。Tomokatsu等(H.Tomokatsu, N.Masayuki, N.Nishi,et al.Faraday rotation effect of highly Tb203/Dy203_concentratedB2O3-Ga2O3-SiO2-P2O5gIasses[J].Chem.Mater.2002，14:3223-3225.)製備了 Tb/Dy 共同摻雜的B2O3-Tb2O3-SiO2 - Ga2O3 - P2O5為系統磁光玻璃，組成中Tb與Dy的用量高達50mol%，所製備的V值高達-0.63min/0e.cm (185.3rad/(T.m)),但文中沒有給出成型的工藝,及所製備試樣的大小，能否製備用於雷射隔離器的大尺寸旋光玻璃沒有報導；此外，該系統存在熔制溫度高，成玻性能差等缺點。日本住田公司(http://www.sumita-opt.c0.jp/ja/products/opt ical/faraday.html)銷售了一款 V 值達-0.487min/0e.cm 的磁光玻璃，但是沒有公布其製備組成及工藝。從其發表的論文(1.田中勝久.希土類含有力' 』 m 了7 於一効果[J].New Glasses, 2003，18(4):10-14.2.S.B.Naruhito, M.R.Naoko, 1.Z.Da1.Transparent glass gravitated to magnet—The glass containing much rare earthoxides [J], New Glass, 2003, 18(4):5-8.3.西直子，山寄，沢登成人.7 r 一迴轉素子用方 9 ^ [P],日本專利，1998-11-10.)來看，依然選用了 B2O3-Tb2O3-SiO2-Ga2O3-P2O5 系統，添加的稀土有Tb，Dy, Yb等。文中所涉及的熔制溫度高達1450°C，且熔制氣氛須為還原性。且沒有公開與鉬金坩堝 需要在氧化條件下使用之間的技術問題是如何解決，此外該製備工藝較為複雜。CN101948246A提供了一種高維爾德常數磁光玻璃及其製備方法，其原料組分以及摩爾百分比為:Tb2O3:15 ~40% ；Dy2O3:0 ~25% ；B203+Si02: 30 ~ 60% ；Ga2O3:O ~30% ；Ζη0:0 ~10% ；Zr02:0 ~8% ；CaF2:0 ~5% ；P205:0 ~5% ；Ti02:0 ~10%。熔制溫度為1350~1380°C，所製備的磁光玻璃的維爾德常數達-0.425min/0e *cm(632.8nm)。此專利所選的系統依然為B2O3-Tb2O3-SiO2-Ga2O3-P2O5系統，V值小於-0.45min/0e.cm。CN1073927採用Tb2O3-Al2O3-B2O3-SiO2系系統，製備了磁光玻璃，並採用二次熔融技術進行熔煉，所製備的磁光玻璃的弗爾德常數為0.26~0.38min/0e.cm(波長為632.8nm)。同樣存在V值小；此外，採用二次熔制工藝玻璃的顏色較深，對雷射應用不利。CN1124722及CN101209897公開了一種含有氟化物的磁光玻璃，其V值依然小於_0.48min/0e.cm ;同時，所用原料成本高。CN100999384及CN101328018所提及的磁光玻璃中稀土含量較低，磁光V均較小，且對前人的改進不多。同樣存在熔制溫度高，工藝控制複雜，難於製備成大塊試樣等缺點。綜上所述，關於在不影響鉬金坩堝的使用條件，製備可見光範圍內透光率高，無色透明，Verdet常數高的順磁性旋光玻璃的研究國內外沒有報導。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種通過SiC作為組成中引入的矽質原料，在空氣中即可進行大規模熔制，不需要氣氛保護的順磁性旋光玻璃及其製備方法，該方法一方面保證了系統中稀土的低價態，可見光範圍內無吸收，不會造成玻璃的顏色加深；另一方面保證了鉬金坩堝的不會在高溫下被侵蝕而進入玻璃中。
[0007]為達到上述目的，本發明採用的技術方案是:
[0008]一種順磁性旋光玻璃，按照摩爾分數計，是由20~25mol%的SiC、35~42mol%的Tb2O3> 18 ~20mol% 的 A1203、16 ~21mol% 的 B203、I ~5% 的 P2O5 以及 0.1 ~2mol% 的 Sb2O3製成的。
[0009]一種順磁性旋光玻璃的製備方法，包括以下步驟:
[0010]I)順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0011]1.1)按摩爾分數將 20 ~25mol% 的 SiC,35 ~42mol% 的 Tb2O3>18 ~20mol% 的Al2O3^ 16~21mol%的B203、1~5%的P2O5以及0.1~2mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0012]1.2)將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的坩堝中，在10分鐘內自室溫升溫至1440~1480°C，保溫30分鐘後，再將剩餘的配合料加入坩堝中，再在10分鐘內升溫至1440~1480°C，保溫60~120分鐘後，採用攪拌槳，將玻璃液攪拌均勻；
[0013]1.3)通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下攪拌槳，將玻璃液攪拌均勻後，提出攪拌槳，保溫30分鐘，得到玻璃熔體；
[0014]1.4)將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入730~770°C的爐中，保溫2小時後，以0.5~1°C /分鐘的降溫速率降至室溫，得到順磁性旋光玻璃毛坯；
·[0015]2)順磁性旋光玻璃的製備
[0016]2.1)對順磁性旋光玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石以及裂紋缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0017]2.2)對選定的沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0018]2.3)將試樣毛坯放入裝有300目石英砂粉的不鏽鋼模具中；
[0019]2.4)將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以5~10°C /小時的速率升溫至730~770°C，保溫10小時後以I~2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得順磁性旋光玻璃。
[0020]所述的步驟1.2)中，所述的坩堝均採用鉬金坩堝。
[0021]所述的步驟1.2)中，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為I~2小時。
[0022]所述的步驟1.3)中，以80~110轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為6~8小時。
[0023]所述的步驟1.2)和步驟1.3)中所使用的攪拌槳均為鉬金攪拌槳。
[0024]所述SiC的粒度大於600目。
[0025]所述的B2O3在放入球磨機前需要在250°C乾燥10小時後，破碎球磨至粒度大於200 目。
[0026]本發明順磁性旋光玻璃稀土含量高、稀土離子價態低、Verdet常數高、玻璃透光率高、可見光範圍內無吸收低、製備工藝操作過程簡單、適於工業化生產。
[0027]本發明順磁性旋光玻璃的製備方法，通過SiC作為組成中引入的矽質原料，在空氣中即可進行大規模熔制，不需要氣氛保護；通過配合料自身的氧化還原特性，既保證了玻璃中稀土離子的低價態，可見光範圍內無吸收，不會造成玻璃的顏色加深；還保護了鉬金坩堝，避免了鉬金離子進入玻璃。不但提高了順磁性旋光玻璃的光學質量，而且改善和簡化了順磁性旋光玻璃的熔制工藝。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的說明:
[0029]本發明順磁性旋光玻璃的製備方法，包括以下步驟:
[0030]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0031]I)首先，按摩爾分數將 20 ~25mol% 的 SiC，35 ~42mol% 的 Tb2O3,18 ~20mol% 的Al2O3,16~21mol%的B2O3,1~5%的P2O5,0.1~2mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；其中，SiC由分析純的碳化矽引入，粒度大於600目；B203由分析純的無水硼酸引入，使用前需要在250°C乾燥10小時後，破碎球磨至粒度大於200目；作203、8203、41203、？205、513203均通過分析出的七氧化四鋱、硼酸、氧化鋁、磷酸二氫銨、氧化銻引入。
[0032]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘自室溫升溫至1440~1480°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1440~1480°C，保溫60~120分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌I~2小時；
[0033]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以80~110轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌6~8小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0034]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入730~770°C的爐中，保溫2小時後，以0.5~1°C /分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛坯。
[0035]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0036]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0037]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0038]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0039]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以5~10°C /小時的速率升溫至730~770°C，保溫10小時後以I~2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0040]下面介紹本發明的幾個具體的實施例:
[0041]實施例1:
[0042]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0043]I)首先，按摩爾分數將 25mol% 的 SiC，35mol% 的 Tb2O3,18mol% 的 Al2O3,19mol% 的B2O3,1%的P2O5, 2mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0044]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1450°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1450°C，保溫60分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌1.5小時；
[0045]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以80轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌8小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0046]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入730°C的爐中，保溫2小時後，以1°C/分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛坯。
[0047]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0048]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0049]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0050]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0051]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以5°C /小時的速率升溫至730°C，保溫10 小時後以2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0052]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.4356min/0e.cm。
[0053]實施例2:
[0054]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0055]I)首先，按摩爾分數將 24mol% 的 SiC，36mol% 的 Tb2O3,19mol% 的 Al2O3,17mol% 的B2O3, 2%的P2O5, 2mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0056]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1480°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1480°C，保溫80分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌2小時；
[0057]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以90轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌6小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0058]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入740°C的爐中，保溫2小時後，以0.5°C/分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛還。
[0059]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0060]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0061]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0062]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0063]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以10°C /小時的速率升溫至740°C，保溫10小時後以2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0064]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.4477min/0e.cm。
[0065]實施例3:[0066]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0067]I)首先，按摩爾分數將 20mol% 的 SiC，38mol% 的 Tb2O3,19mol% 的 Al2O3,18mol% 的B2O3,4%的P2O5, Imo 1%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0068]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1455°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至14550C，保溫80分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌1.5小時；
[0069]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以100轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌7小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0070]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入740°C的爐中，保溫2小時後，以0.5°C /分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛還。
[0071]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0072]1)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0073]2)其次， 對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0074]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0075]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以8°C /小時的速率升溫至740°C，保溫10小時後以1.5°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0076]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.4598min/0e.cm。
[0077]實施例4:
[0078]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0079]I)首先，按摩爾分數將 20mol% 的 SiC，39mol% 的 Tb2O3,18mol% 的 Al2O3, 21mol% 的B2O3,1%的P2O5, Imo 1%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0080]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1455°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1455°C，保溫110分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌1.6小時；
[0081]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以110轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌6.5小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0082]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入750°C的爐中，保溫2小時後，以1°C/分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛坯。
[0083]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0084]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0085]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0086]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；[0087]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以8°C /小時的速率升溫至750°C，保溫10小時後以2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0088]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.4719min/0e.cm。
[0089]實施例5:
[0090]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0091]I)首先，按摩爾分數將 20.5mol% 的 SiC，40mol% 的 Tb2O3,18mol% 的 Al2O3, 20mol%的B2O3,1%的P2O5,0.5mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0092]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1460°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1460°C，保溫90分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌2小時；
[0093]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以100轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌8小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0094]4)最後，將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入760°C的爐中，保溫2小時後，以0.8°C /分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛還。
[0095]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0096]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0097]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0098]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0099]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以8°C /小時的速率升溫至760°C，保溫10小時後以2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0100]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.484min/0e.cm。
[0101]實施例6:
[0102]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0103]I)首先，按摩爾分數將 21mol% 的 SiC，42mol% 的 Tb2O3,19mol% 的 Al2O3,16.2mol%的B2O3,1%的P2O5,0.8mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0104]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1470°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1470°C，保溫120分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌1.4小時；
[0105]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以80轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌6小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0106]4)最後，將玻璃熔體澆注於380 °C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入770 V的爐中，保溫2小時後，以1°C/分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛坯。[0107]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0108]1)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0109]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0110]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0111]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以5°C /小時的速率升溫至770°C，保溫10小時後以1°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0112]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為_0.5082min/0e.cm。
[0113]實施例7:
[0114]第一步，順磁性旋光玻璃毛坯的製備
[0115]1)首先，按摩爾分數將 21mol% 的 SiC, 37.9mol% 的 Tb2O3, 20mol% 的 Al2O3,16mol%的B2O3, 5%的P2O5,0.1mo 1%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料；
[0116]2)然後，將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的鉬金坩堝中，再經10分鐘升溫至1440°C，並保溫30分鐘後，再將剩餘配合料加入鉬金坩堝中，再次經10分鐘升溫至1440°C，保溫100分鐘後，採用鉬金攪拌槳，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌I小時；
[0117]3)然後，通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下鉬金攪拌槳，以95轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌7小時後，提出攪拌槳，保溫30分鐘；
[0118]4)最後，將玻璃熔體澆注於380 °C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入750 V的爐中，保溫2小時後，以0.7°C/分鐘的降溫速率降至室溫，得熔制均勻的順磁性旋光玻璃毛還。
[0119]第二步，順磁性旋光玻璃的製備
[0120]I)首先，對粗退火後的玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石、裂紋等缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位；
[0121]2)其次，對選定沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯；
[0122]3)然後，將試樣毛坯放入裝有300目的石英砂粉不鏽鋼模具中；
[0123]4)最後，將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以7V /小時的速率升溫至750°C，保溫10小時後以1.5°C /小時的降溫速率降至室溫，製得光學均勻性良好的順磁性旋光玻璃。
[0124]通過WFC法拉第效應測試儀測試試樣的Verdet常數為-0.4973min/0e.cm。
[0125]本發明通過配合料自身的氧化還原特性，不用氣氛保護，在空氣中熔制了高V值磁光玻璃，熔制溫度低，避免了溫度過高，熔體中硼原料的揮發，保證了組成的一致。既保證了玻璃中稀土離子的低價態，還保護了鉬金坩堝，避免了鉬金離子進入玻璃。不但提高了順磁性旋光玻璃的光學質量，而且改善和簡化了順磁性旋光玻璃的熔制工藝。所製備的順磁性旋光玻璃稀土含量高、稀土離子價態低、Verdet常數高、玻璃透光率高、可見光範圍內無吸收低、製備工藝操作過程簡單、適於工業化生產。所製備的高Verdet常數順磁性旋光玻璃可作為優良的快速光學開關、磁光調製器和磁光隔離器等。因此，用該方法製備的高Verdet常數法拉第旋光玻璃具有可觀的經濟和社會效益，應用前景十分廣闊。
【權利要求】
1.一種順磁性旋光玻璃，其特徵在於:按照摩爾分數計，是由20~25mol%的SiC、35~42mol% 的 Tb203、18 ~20mol% 的 A1203、16 ~21mol% 的 B203、I ~5% 的 P2O5 以及 0.1 ~2mol%的Sb2O3製成的。
2.一種順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)順磁性旋光玻璃毛坯的製備 1.1)按摩爾分數將 20 ~25mol% 的 SiC,35 ~42mol% 的 Tb2O3'18 ~20mol% 的 Al2O3'16~21mol%的B203、1~5%的P2O5以及0.1~2mol%的Sb2O3放入球磨機中球磨至可通過200目標準篩，形成配合料； 1.2)將配合料的一半加入已經升溫至1250°C的坩堝中，在10分鐘內自室溫升溫至1440~1480°C，保溫30分鐘後，再將剩餘的配合料加入坩堝中，再在10分鐘內升溫至1440~1480°C，保溫60~120分鐘後，採用攪拌槳，將玻璃液攪拌均勻； 1.3)通過30分鐘將爐溫降至1380°C，保溫30分鐘後，落下攪拌槳，將玻璃液攪拌均勻後，提出攪拌槳，保溫30分鐘，得到玻璃熔體； 1.4)將玻璃熔體澆注於380°C不鏽鋼模具中成型，待玻璃定型後，送入730~770°C的爐中，保溫2小時後，以0.5~1°C /分鐘的降溫速率降至室溫，得到順磁性旋光玻璃毛坯； 2)順磁性旋光玻璃的製備 2.1)對順磁性旋光玻璃毛坯進行氣泡、條紋、結石以及裂紋缺陷的檢測，選定沒有缺陷的部位； 2.2)對選定的沒有缺陷的部位進行切割，拋光，得到試樣毛坯； 2.3)將試樣毛坯放入裝有300目石英砂粉的不鏽鋼模具中； 2.4)將模具連同試樣毛坯一起推入馬弗爐中，自室溫以5~10°C /小時的速率升溫至730~770°C，保溫10小時後以I~2°C /小時的降溫速率降至室溫，製得順磁性旋光玻璃。
3.根據權利要求2所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述的步驟1.2)中，所述的坩堝均採用鉬金坩堝。
4.根據權利要求2所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述的步驟1.2)中，以120轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為I~2小時。
5.根據權利要求2所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述的步驟1.3)中，以80~110轉/分鐘的轉數對玻璃液進行攪拌，攪拌時間為6~8小時。
6.根據權利要求2、3、4或5所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述的步驟1.2)和步驟1.3)中所使用的攪拌槳均為鉬金攪拌槳。
7.根據權利要求2所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述SiC的粒度大於600目。
8.根據權利要求2所述的順磁性旋光玻璃的製備方法，其特徵在於:所述的B2O3在放入球磨機前需要在250°C乾燥10小時後，破碎球磨至粒度大於200目。
【文檔編號】C03C3/19GK103708726SQ201310698588
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】郭宏偉, 莫祖學, 劉盼, 張文亮, 王宇飛 申請人:陝西科技大學