一种高硬度镓掺杂硫系玻璃及其制备方法和应用技术

技术编号：41942519 阅读：18 留言：0更新日期：2024-07-10 16:33

本发明专利技术提供了一种高硬度镓掺杂硫系玻璃及其制备方法和应用，属于特种玻璃技术领域。本发明专利技术提供的高硬度镓掺杂硫系玻璃按原子百分比计，包括：Ge：30～35％；As：9～10％；S：50～55％；Ga：1～7％。本发明专利技术通过在Ge‑As‑S玻璃中掺杂Ga元素，并且在高硬度镓掺杂硫系玻璃中形成γ‑Ga<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;晶相能够实现硫系玻璃硬度的增强。实施例的结果显示，本发明专利技术制备的高硬度镓掺杂硫系玻璃的硬度达到302.6kg mm<supgt;‑2</supgt;，相对于现有的市场商用化的红外硫系玻璃材料具有更高的硬度。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特种玻璃，尤其涉及一种高硬度镓掺杂硫系玻璃及其制备方法和应用。

技术介绍

1、硫系玻璃作为一类性能优良的红外光学材料，具备折射率高、红外透过高、热稳定性良好和易塑性等优点，在红外光学领域具有广阔的应用前景。但是硫系玻璃整体硬度较低，容易被划伤损坏，无法作为最外层镜片使用。比如当前市场中应用最广的高硬度硫系玻璃ge33as12s55维氏强度也仅为247kg mm-2，这限制了其在复杂环境的应用。为了提高硫系玻璃的硬度，在中国专利cn 201911064186.6中公开了红外硫系玻璃镜片及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：首先将玻璃基片置于镀膜机中，将镀膜机依次进行抽真空、烘烤加热、离子清洗后，依次在玻璃基片表面蒸镀mgo镀层、第一ge镀层、第一zns镀层、第二ge镀层、第二zns镀层，待玻璃基片温度降至50℃时，再镀超硬防水层，并选用杜哈龙(duralon)超级防水药作为超硬防水层的药品，其由质量占比为30～45％的全氟聚醚、质量占比为55～70％的氟化物溶剂组成。然而虽然此方法能够提高红外硫系玻璃镜片的硬度和耐磨性，然而全氟聚醚价格较高，提高了硫系玻璃的制备成本。

2、因此，如何得到一种成本低廉、且高硬度的硫系玻璃是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种成本低廉、且高硬度镓掺杂硫系玻璃及其制备方法和应用。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种高硬度

4、优选地，所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的维氏硬度为250～310kg mm-2。

5、本专利技术还提供了上述技术方案所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)将ge单质、as单质、s单质和ga单质混合后，进行提纯，得到提纯物；

7、(2)将所述步骤(1)得到的提纯混合物依次进行熔化、淬火和退火，得到镓掺杂硫系玻璃；

8、(3)将所述步骤(2)得到的镓掺杂硫系玻璃在高于玻璃转变点40℃下进行热处理，得到高硬度镓掺杂硫系玻璃。

9、优选地，所述步骤(1)中提纯的方式包括真空蒸馏法、除氧剂法和真空蒸馏结合除氧剂法中的任意一种。

10、优选地，所述步骤(2)中熔化的温度为800～900℃；熔化的时间为30～35h。

11、优选地，所述步骤(2)中淬火的温度为400～500℃；淬火的冷却方式为风冷淬火。

12、优选地，所述步骤(2)中退火的温度为300～400℃；退火的冷却速率为2～10℃/h。

13、优选地，所述步骤(3)中热处理的温度为380～470℃。

14、优选地，所述步骤(3)中热处理的时间为6～15h。

15、本专利技术还提供了上述技术方案所述高硬度镓掺杂硫系玻璃或上述技术方案所述制备方法制备得到的高硬度镓掺杂硫系玻璃在红外光学中的应用。

16、本专利技术提供了一种高硬度镓掺杂硫系玻璃，按原子百分比计，包括：ge：30～35％；as：9～10％；s：50～55％；ga：1～7％。本专利技术通过在ge-as-s玻璃中掺杂ga元素，并且在高硬度镓掺杂硫系玻璃中形成γ-ga2s3晶相能够实现硫系玻璃硬度的增强。实施例的结果显示，本专利技术制备的高硬度镓掺杂硫系玻璃的硬度达到302.6kg mm-2，相对于现有的市场商用化的红外硫系玻璃材料具有更高的硬度。

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【技术保护点】

1.一种高硬度镓掺杂硫系玻璃，按原子百分比计，包括：Ge：30～35％；As：9～10％；S：50～55％；Ga：1～7％。

2.根据权利要求1所述的高硬度镓掺杂硫系玻璃，其特征在于，所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的维氏硬度为250～310kg mm-2。

3.权利要求1或2所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中提纯的方式包括真空蒸馏法、除氧剂法和真空蒸馏结合除氧剂法中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔化的温度为800～900℃；熔化的时间为30～35h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中淬火的温度为400～500℃；淬火的冷却方式为风冷淬火。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中退火的温度为300～400℃；退火的冷却速率为2～10℃/h。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热处理的温度为380～470℃。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热处理的时间为6～15h。

10.权利要求1～2任意一项所述高硬度镓掺杂硫系玻璃或权利要求3～9任意一项所述制备方法制备得到的高硬度镓掺杂硫系玻璃在红外光学中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种高硬度镓掺杂硫系玻璃，按原子百分比计，包括：ge：30～35％；as：9～10％；s：50～55％；ga：1～7％。

2.根据权利要求1所述的高硬度镓掺杂硫系玻璃，其特征在于，所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的维氏硬度为250～310kg mm-2。

3.权利要求1或2所述高硬度镓掺杂硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中提纯的方式包括真空蒸馏法、除氧剂法和真空蒸馏结合除氧剂法中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔化的温度为800～900℃；熔化的时间为30～35h。

【专利技术属性】
技术研发人员：顾杰荣，刘自强，夏克伦，贾光，仵苗苗，沈祥，顾辰杰，
申请(专利权)人：宁波海洋研究院，
类型：发明
国别省市：

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