專利名稱：：無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種磁旋光玻璃，具體涉及一種法拉第旋轉(zhuǎn)元件用無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。
背景技術(shù)：
：20世紀(jì)80年代，一些技術(shù)先進(jìn)的國家，如美、日、英、法、德等，研發(fā)了的一種MOCT技術(shù)，給電力工業(yè)實現(xiàn)自動化監(jiān)控和計量提供了可能。所以，該技術(shù)迅速得到各個國家的認(rèn)可。從適用上講，這種部件為滿足電力工業(yè)輸電系統(tǒng)的要求，必須要求有極低的溫度系數(shù)和較大的費爾德常數(shù)。由于火石玻璃具有獨特的優(yōu)越性，科技工作者經(jīng)過幾十年的探索，選用了SF6、SFw和FR-2等重火石玻璃，這些玻璃的費爾德常數(shù)和組成(wty。)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>從表中可知，這些牌號的光學(xué)玻璃存在兩個問題一是費爾德常數(shù)偏低，不能滿足制造高靈敏度的計量和監(jiān)控設(shè)備的要求；二是成分中均含有大量的氧化鉛。比如，在SF54PFR-2火石玻璃組成中，PbO含量至少也有75wt%。這一類型玻璃不僅對人體健康有害，而且嚴(yán)重的污染生態(tài)環(huán)境，特別在高溫熔制這種玻璃過程中，將有PbO總含量14%的PbO揮發(fā)到空氣中去。因此，不符合2006年7月1曰生效的，"ROHS指令案"中"投放巿場的新電子和電氣設(shè)備限制使用鉛等"六種有害物質(zhì)的規(guī)定。而在ZL91112680.5、ZL95106279.4、USP4，165，989和USP4，726,652專利中，所述玻璃均為順磁性磁旋光玻璃。費爾德常數(shù)隨溫度變化較大，尤其在-40~+80°(:范圍內(nèi)性能變化較快，不適合室外環(huán)境長期使用；另一方面費爾德常數(shù)最大的FR-2，費爾德常數(shù)只有+O.072min/oe.cm,因此靈敏度較低，是眾所周知的。抗磁性磁旋光玻璃和順磁玻璃一樣，是法拉第磁光效應(yīng)旋轉(zhuǎn)元件的介質(zhì)材料。對于不含順磁離子的抗(逆)磁性磁旋光玻璃的費爾德(Verdet)常數(shù)，用經(jīng)典方法推導(dǎo)出的貝克勒耳(Becquerel)公式P^f^)f^)可以知道，抗磁性磁旋光玻璃的V值與溫度無關(guān)，只與色散大小有關(guān)式中v—光的頻率；n—介質(zhì)的折射率；q—朗德因子；"4一表示色散。根據(jù)以上所述，探討出較大費爾德常數(shù)的無鉛無鎘無有害性磁旋光玻璃，是有很大的實用意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種費爾德常數(shù)比較大，玻璃隨溫度變化不敏感，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和抽'條S#'Wr并曰持#銥甴.扭瑤審賓壬4&壬4専-法'卜^石法辟卑詢5象i工，7T-jLt|工Fj匕k、Af,jib/入問ujzut口t閉管:f乂LrM厶|工'1U厶〃疋乂Li々又丄向。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是一種無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于該磁旋光玻璃由以下摩爾百分?jǐn)?shù)的氧化物組成Sm203020%Ta20505%Si02230%Yb203020%Nb205020%B2032070%La203530%Sb20305%Bi203120%W03112%BaO05%ZnO0~5%;其中，Si02/(B203+Si02)=l/13l/30，(SiQ2+B203)/Bi203Z(Nb205+Ta2O5+Sb2O3)^30%,Z(Sm203+Yb2O3+La2O3)=9~50%。上述氧化物W03的摩爾百分?jǐn)?shù)為2~8%。上述氧化物W03的摩爾百分?jǐn)?shù)為3~6%。無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.20~+0.50min/oe.cm。本發(fā)明所述無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃釆用光學(xué)玻璃間歇式古典熔制方法釆用化學(xué)試劑分析純原料，準(zhǔn)確稱量各原料，將原料混合，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度10501300。C的潔凈真空高溫電爐或高頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均勻的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。在組成中，Si02、B203是玻璃網(wǎng)絡(luò)形成氧化物。Si02是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)骨架，具有穩(wěn)定玻璃結(jié)構(gòu)的作用，是必要成分。B203是本發(fā)明玻璃的主要成分，可降低熔制溫度，也是使玻璃穩(wěn)定的組分。B203與Si02按一定比例配合，可控制玻璃液的粘度。所述玻璃中，Si02/(Si02+B203)=1/13-1/30。若比例>1/13,玻璃熔制溫度升高，若比例<1/30，則熔制溫度偏低，玻璃形成不良。Bi203也是坡璃組分中必不可少的成分，可降低熔化溫度，Bi203的引入一是增加玻璃的抗磁性功能，二是使玻璃液流動性好，并使析晶溫度上限降低，有利于拉絲。若含量〉20moP/。，玻璃顏色加重，影響玻璃透過率；若含量〈lmo1。/。，作用不明顯。另外，(SiO2+B2O3)/Bi2O3=2~40。若(Si02+B203)/Bi203〉40,熔化溫度升高，粘度變大，熔化困難；若(Si02+B203)/Bi203<2玻璃性能變得難以控制。本發(fā)明的玻璃組分中，至少含有5mol。/。的La203,最多達(dá)30mo1。/。，在硼酸鹽玻璃中表現(xiàn)為弱順磁性，但含一定量的La203可擴(kuò)大玻璃形成范圍。但含量〉30mor/。，玻璃易析晶；含量<5mor/。起作用不理想。本發(fā)明所述玻璃組成中，加入少量的Yb203，是對La203作用的補(bǔ)充，對改善玻璃液的粘度有利。W03增加玻璃的色散，有利抗磁性提高，可提高玻璃軟化溫度。若含量〈lmor/。，起作用不明顯，含量〉12mo1。/。，玻璃容易析晶。優(yōu)選2~8mo1%，最優(yōu)選3~6mo1%。本發(fā)明的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃的組成中，加入Nb20s和Ta205可降低玻璃的膨脹系數(shù)，一定量的Nb205避免玻璃工作區(qū)域太窄，有穩(wěn)定玻璃性能的作用。引入少量的Ta205，有穩(wěn)定玻璃組分的作用。同時二者對提高V值有利。所述發(fā)明玻璃成分中，引入少量的Sb203,可加速玻璃液的澄清，對費爾德常數(shù)提高有利。引入一定量的ZnO和BaO可使熔制溫度降低，ZnO有抑制其它氧化物在熔制過程中的揮發(fā)作用。BaO是比較易極化的氧化物，有利于玻璃熔制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃不含有指令規(guī)定的六種有害物質(zhì)，性能隨溫度變化不敏感，其費爾德常數(shù)V=+0.20~+0.50min/oe.cm,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且拉絲性能良好，強(qiáng)度高，可以為塊狀、圓柱形、條形或光學(xué)纖維形，用于法拉第旋轉(zhuǎn)元件，可制造磁光電流互感器、光學(xué)隔離器、磁光調(diào)制器以及激光小角偏轉(zhuǎn)測量儀器等，可提高儀器的測量靈敏度，實現(xiàn)有效的計量和監(jiān)控。下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅限于以下實施例。具體實施方式以下實施例的各氧化物均按摩爾百分?jǐn)?shù)計。實施例1各氧化物組成(mol%):Si023%,B20357%,La2O310%，Yb2036%,Sm2032%，Bi2038%,Nb2055%,Ta2052%，Sb2031%，W036%。本實施例的制備方法準(zhǔn)確稱量上述各氧化物的原料，將其混合均勻，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度105(TC的潔凈真空高溫電爐或高6頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均勾的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。本實施例抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.242min/oe.cm，Tg=660°C,Ts=680°C,析晶溫度范圍690~880°C，在9501050。C成絲性能良好。實施例2氧化物組成(mol°/。):SiO22.0%,B20358%，La2036%,Yb2033%,Sm2033%，Bi2036%,Sb2035%,Ta2054%,W039%,ZnO2%，BaO2%。本實施例的制備方法準(zhǔn)確稱量上述各氧化物的原料，將其混合均勻，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度130(TC的潔凈真空高溫電爐或高頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均勻的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。本實施例抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.162min/oe.cm,玻璃呈絲性能良好。實施例3氧化物組成(mol%):Si024%，B20355%,La2038%,Yb2039%,Sm2036%,Bi20313%,W035%。本實施例的制備方法準(zhǔn)確稱量上述各氧化物的原料，將原料混合，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度115(TC的潔凈真空高溫電爐或高頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均句的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。本實施例抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.40min/oe.cm。實施例4氧化物組成(mol%):Si024%,B20360%,La20315%，Yb2038%,Sm2033%,Bi2037%,W033%。本實施例的制備方法準(zhǔn)確稱量上述各氧化物的原料，將原料混合，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度125(TC的潔凈真空高溫電爐或高頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均勻的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。本實施例抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.28min/oe.cm。實施例5氧化物組成(mol。/。)Si022.5%，B20342.5%,La20318%,Yb20316%，Sm2034%,Sb2032%,Bi20310%,W035%。本實施例的制備方法準(zhǔn)確稱量上述各氧化物的原料，將原料混合，用鉑金坩堝或優(yōu)質(zhì)鋯鈦剛玉坩堝，在溫度105(TC的潔凈真空高溫電爐或高頻真空爐中進(jìn)行熔制，將熔制均勻的玻璃液經(jīng)澆注成形、退火后，即制成用于各種旋轉(zhuǎn)元件的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃。本實施例抗磁性磁旋光玻璃的費爾德常數(shù)V=+0.50min/oe.cm。名詞解釋法拉第磁光效應(yīng)(旋轉(zhuǎn))一束平行于磁場的偏振光，經(jīng)過透明的磁光玻璃時，偏振面將旋轉(zhuǎn)一定角度即法拉第效應(yīng)。旋轉(zhuǎn)角度e=VHL,其中V(Verdet)——是介質(zhì)材料的固有特性，表示法拉第旋轉(zhuǎn)角度的大小，稱為費爾德常數(shù)，單位min/oe.cm。依照習(xí)慣，順向光的方向，法拉第旋轉(zhuǎn)是順時針的，定為負(fù)(-)號，玻璃稱為順磁性磁旋光玻璃；若旋轉(zhuǎn)是逆時針方向的，定為正(+)號，玻璃稱為抗磁性磁旋光玻璃。H—一磁場強(qiáng)度(oe:奧斯特)；L一一光穿過玻璃的光程(cm)。權(quán)利要求1.一種無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于該磁旋光玻璃由以下摩爾百分?jǐn)?shù)的氧化物組成Sm2O30～20％Ta2O50～5％SiO22～30％Yb2O30～20％Nb2O50～20％B2O320～70％La2O35～30％Sb2O30～5％Bi2O31～20％WO31～12％BaO0～5％ZnO0～5％；其中，SiO2/(B2O3+SiO2)＝1/13～1/30，(SiO2+B2O3)/Bi2O3＝2～40，∑(Nb2O5+Ta2O5+Sb2O3)≤30％，∑(Sm2O3+Yb2O3+La2O3)＝9～50％。2.如權(quán)利要求1所述的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于所述氧化物W03的摩爾百分?jǐn)?shù)為28%。3.如權(quán)利要求2所述的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于所述氧化物\￥03的摩爾百分?jǐn)?shù)為36%。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，其特征在于所述無鉛無鎘抗磁性磁旋光坡璃的費爾德常數(shù)V=+0.20+0.50min/oe.cm。全文摘要本發(fā)明公開了一種無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃，它是將一定摩爾百分?jǐn)?shù)的氧化物Sm₂O₃、Ta₂O₅、SiO₂、Yb₂O₃、Nb₂O₅、B₂O₃、Sb₂O₃、Bi₂O₃、La₂O₃、WO₃、BaO和ZnO，采用光學(xué)玻璃間歇式古典熔制方法熔制而成。本發(fā)明無鉛無鎘抗磁性磁旋光玻璃隨溫度變化不敏感，其費爾德常數(shù)V＝+0.20～+0.50min/oe.cm，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且拉絲性能良好，強(qiáng)度高，可以為塊狀、圓柱形、條形或光學(xué)纖維形，用于法拉第旋轉(zhuǎn)元件，可制造磁光電流互感器(MOCT)、光學(xué)隔離器、磁光調(diào)制器以及激光小角偏轉(zhuǎn)測量儀器等，可提高儀器的測量靈敏度，實現(xiàn)有效的計量和監(jiān)控。文檔編號C03C4/00GK101328018SQ20081015043公開日2008年12月24日申請日期2008年7月23日優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日發(fā)明者堃祁,祁學(xué)孟申請人:祁學(xué)孟;祁堃