[发明专利]一种稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃陶瓷组合物，尤其是一种可应用于光学玻璃的稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物及其应用。

背景技术

随着信息技术及光电技术的飞速发展，无机发光材料的特殊性能日益受到人们的重视，其存在形态有多晶粉末、单晶、薄膜、陶瓷、玻璃等。由于玻璃具有均匀、透明、易于加工成各种形状的优点，而且可以进行较高浓度的掺杂，因此逐渐成为无机发光的良好基质材料，其用途也越来越广泛。

光源通常分为放电灯和固态灯，在固态灯中，热辐射器在通用照明和汽车应用中占主导地位，例如卤素灯。另外，发光辐射器形式的固态光源，例如无机发光二极管(LED)一种常见的形式。

LED具有诸多优异的性能，其可以将电能直接转化为光能，因此具有较高的效率，体积小，而且拥有多种不同颜色，因此成为一种广泛应用的发光材料。

稀土离子由于其特殊的4f电子结构而具有良好的荧光特性，如发光色度纯、物化性质稳定、转换效率高等。近年来，稀土离子掺杂的新型发光玻璃成为开发和研究的热点，其应用覆盖了荧光设备、激光、光纤放大器、白光LED等领域。其中，由于稀土Eu²⁺的基态能级是4f7(8S7/2)，在紫外到红外光波段，Eu²⁺均可以被激发，所以关于Eu²⁺掺杂无机非金属材料的发光性能，国内外很多学者都进行了大量的基础研究；再有，以B₂O₃-SiO₂体系为基质的稀土光学玻璃具有较高的化学强度、良好的介电性、较高的化学稳定性以及优异的稀土离子溶解能力，是目前人们研究稀土光学玻璃的主要系统。

目前，采用单一稀土离子对硼硅酸玻璃的发光性能的研究较为普遍，然而，很少有文献报道可利用多种稀土离子的组合来研究其对硼硅酸玻璃的发光性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物，该稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物完全适合于以较高水平掺杂稀土离子，从而使其能够获得尽可能有利于来自冷光源(LED或放电灯)的光的转换的发光性能，该稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物制成的玻璃陶瓷基板具有高反射率且玻璃相的结晶率低。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种稀土离子掺杂的玻璃陶瓷组合物，该组合物包含30～40质量％的硼硅酸镁玻璃粉末、30～50质量％的氧化铝填料粉末、10～30质量％的Y₂O₃和10-15质量％的稀土离子，所述硼硅酸镁玻璃粉末以氧化物换算含有40～70质量％SiO₂、8～25质量％B₂O₃、5～30质量％Al₂O₃、20～30质量％MgO。

本发明中的硼硅酸镁玻璃粉末的含量为30～40质量％，例如可以是30质量％、31质量％、32质量％、33质量％、34质量％、35质量％、36质量％、37质量％、38质量％、39质量％、40质量％，优选为32～38质量％，进一步优选为35质量％。

本发明中的氧化铝填料粉末的含量为30～50质量％，例如可以是30质量％、32质量％、35质量％、38质量％、40质量％、45质量％、48质量％、50质量％，优选为35～45质量％，进一步优选为35质量％。

本发明中的Y₂O₃的含量为10～30质量％，例如可以是10质量％、12质量％、15质量％、18质量％、20质量％、22质量％、25质量％、28质量％、30质量％，优选为12～25质量％，进一步优选为15质量％。

本发明中的稀土离子为10-15质量％，例如可以是10质量％、11质量％、12质量％、13质量％、14质量％、15质量％，优选为12-15质量％，进一步优选为15质量％。

在本发明的优选改进方案中，所述组合物包含32～38质量％的硼硅酸镁玻璃粉末、35～45质量％的氧化铝填料粉末、12～25质量％的Y₂O₃和12-15质量％的稀土离子，所述硼硅酸镁玻璃粉末以氧化物换算含有48～68质量％SiO₂、10～20质量％B₂O₃、10～25质量％Al₂O₃、22～28质量％MgO。