[发明专利]一种钙钽铝酸盐玻璃及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钙钽铝酸盐玻璃及其制备方法，所述钙钽铝酸盐玻璃的原料由钙源、铝源、钽源组成，钙源以CaO计，铝源以Al₂O₃计，钽源以Ta₂O₅计，各组分摩尔百分组成为：10≤CaO≤35，32.5≤Al₂O₃≤54，26≤Ta₂O₅≤45；所述钙钽铝酸盐玻璃可见光区透过率为79‑82％，折射率n_d为1.93‑2.03，维氏硬度为8.59‑9.06GPa，玻璃化转变温度为822.3‑855.3℃。其制备方法包括玻璃原料混合、玻璃料压片、玻璃料预烧、气动悬浮无容器法制备玻璃和退火处理五个步骤。本实施例制备的钙钽铝酸盐玻璃具备高折射率、高透过率等优异的光学性能，以及耐高温、高硬度等优异的物理性能。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及一种钙钽铝酸盐玻璃及其制备方法和用途。

背景技术

光学玻璃可定义为在外界物理条件改变的作用下，玻璃的光学性质发生改变，并结合这些变化衍生出的具有探测和转化此类性能的玻璃材料。光学玻璃材料可制造各种光学仪器、元器件。近些年，随着光电子领域、原子能领域、航空航天领域、光通信领域、红外领域和激光领域的飞速发展，各种新型光学功能玻璃逐渐体现出了它们在各领域中的重要性。光学玻璃需要往更薄、更轻，但强度、硬度、折射率等性能更优的方向发展，以适应人们生活工作的更高要求。

现有商用高折射率玻璃主要依赖于重金属氧化物组分，含有PbO的玻璃污染环境、危害人的身体健康。而含有Bi₂O₃、TeO₂的高折射率玻璃由于存在重金属离子着色，限制了它们在可见光区和近红外光区的应用。钛硅酸盐玻璃虽然可以实现较高的折射率，但由于其中硅氧键声子能量高，难以应用于中红外波段。因此，目前仍没有一种理想的高折射率玻璃，能够应用于整个可见光-中外红波段。

一般玻璃的折射率范围在1.45-1.75之间，折射率大于1.75的高折射率玻璃往往表现出较大的析晶倾向和较高的熔化温度，制备比较困难。目前最常见的光学玻璃制备工艺有两种，一种是坩埚制造工艺，一种是溶胶凝胶法制备工艺。采用坩埚制造工艺时，光学玻璃对坩埚要求较高，需有含铁量低、抵抗玻璃液侵蚀性能良好、荷重软化变形温度高、热稳定性良好等，即便是利用铂金坩埚法也会遇到产品参数容易波动的问题。溶胶凝胶法制备光学玻璃则存在如何防止凝胶化和玻璃化时的细裂纹等技术难题。

东京大学和日本同步辐射研究机构JASRI的研究小组报道了一种新型54Al₂O₃-46Ta₂O₅二元体系玻璃，采用气悬浮无容器技术制备，具有高达1.94的折射率n_d和超过一般金属材料的硬度等特殊性能。然而这种玻璃的形成区非常有限，其高温粘度大，在气流的扰动下极易产生小气泡且不易排出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种具有优良的光学性能和物理性能的钙钽铝酸盐玻璃及其制备方法，能够解决现有制备工艺极易析晶、易产生气泡等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种钙钽铝酸盐玻璃，所述钙钽铝酸盐玻璃的原料由钙源、铝源、钽源组成，钙源以CaO计，铝源以Al₂O₃计，钽源以Ta₂O₅计，各组分摩尔百分组成为：10≤CaO≤35，32.5≤Al₂O₃≤54，26≤Ta₂O₅≤45，三组分摩尔百分数之和为100％；