Способ получения азотированного фосфатного стекла

 

Изобретение относится к области получения фосфатных стекол с низким показателем коэффициента преломления, которые могут быть использованы в оптоэлектронной промышленности. Цель - повышение микротвердости, снижение коэффициента линейного термического расширения стекла за счет увеличения содержания в стекле химически связанного азота. Способ включает следующие операции. Составляют шихту, состоящую из фосфатов цинка и магния, в которую вводят нитриды бора и алюминия, в таком количестве, чтобы содержание связанного азота в стекле в пересчете на нитриды было 10 - 50 мол.%. Шихту помещают в тигель, материал которого не содержит катионов, входящих в состав нитридов, и осуществляют синтез стекла в окислительных условиях при температурах на 100 - 200°С выше температуры плавления смеси исходных фосфатов, но не выше 1300°С. После синтеза стекло резко охлаждают до комнатной температуры. Химическая устойчивость стекла к воде 0,08 - 0,170 мг/см<SP POS="POST">2</SP>, микротвердость 300 - 900 кг/мм<SP POS="POST">2</SP>, ТКЛР (30 - 62)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-7</SP> 1/К. 1 ТАБЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4428112/33 (22) 23.05.88 (46) 07.07,91, Бюл. 1ч . 25 (71) МГУ им. М.В. Ломоносова (72) А.И. Видревич, Г.Д. Дудко и Г.В. Савина (53) 666.112.92.546.18 (088.8) (56) Лисицина Е.А., Халилов В.Д., Корявин

А.А. и Гончарова Л.И, Фосфатные стекла. содержащие азот. — Физика и химия стекла, 1987, т. 13, М 3, с. 473-475.

Peldmeyer М.R., Day 0.E. Preparation

and properties of nitrogen doped phosphate

glasses. — S. Amer, Ceram. Soc., 1985, Ч, 68, М 8, р. 188-190. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТИРОВАННОГО ФОСФАТНОГО СТЕКЛА (57) Изобретение относится к области получения фосфатных стекол с низким показателем коэффициента преломления, которые могут быть использованы в оптоэлектронной промышленности. Цель — повышение

Изобретение относится к способу получения азотированного фосфатного стекла, обладающего улучшенными эксплуатационными свойствами, которое может быть использовано в оптоэлектронике, Цель изобретения — повышение микротвердости, снижение коэффициента линейного термического расширения стекла за счет увеличения содержания в стекле химически связанного азота.

Способ осуществляют следующим образом. В шихту, состоящую из фосфатов цинка и магния, вводят нитриды бора, алюминия так, чтобы в стекле химически связанного

„„5U „„1661 156 А1

1 (51)5 С 03 С 3/16 микротвердости, снижение коэффициента линейного термического расширения стекла за счет увеличения содержания в стекле химически связанного азота. Способ включает следующие операции. Составляют шихту, состоящую из фосфатов цинка и магния, в которую вводят нитриды бора и алюминия в таком количестве, чтобы содержание связанного азота в стекле в пересчете на нитриды было 10 — 50 мол. Шихту помещают в тигель, материал которого не содержит катионов, входящих в состав нитридов, и осуществляют синтез стекла в окислительных условиях при температурах на 100 — 200 С выше температуры плавления смеси исходных фосфатов, но не выше 1300 С. После синтеза стекло резко охлаждают до комнатной температуры, Химическая устойчивость стекла к воде 0,08 — 0,170 мг/см, микротвердость 300 — 900 кг/мм, ТКЛР (30 — 62) .10

1/К. 1 табл. азота было 10 — 50 мол., корундовый или платиновый тигель, закрытый крышкой из того же материала, и помещают в электрическую печь сопротивления. Температуру в печи поднимают до температуры на 100200 С выше температуры плавления исходных фосфатов и выдерживают при этой температуре 30 — 45 мин. затем резко охлаждают. Окислительные условия обеспечиваются варкой в электропечи в окислительной атмосфере (воздух) в тигле, выполнен ном из веществ, не содержащих восстановителей, а также отсутствием в шихте восстановителей.

1661156

Если в шихту вводят нитрид бора, магния, синтез проводят в корундовых тиглях, если вводят нитрид алюминия — в платиновых. Проведение процесса в окислительной атмосфере позволяет предотвратить не только восстановление фосфора в указанных температурных пределах, но и обеспечивает более полное вхождение нитридов в фосфатные стекла.

Исходное стекло имеет состав, мол.%.

ZnO 25; MgO 0,25; Р20550.

Пример 1. Шихту, содержащук>, г:

Zn(HzP0 ®x2HzO 5,9: М9(РОз)2 3,6; BN 0,26, перемешивают, помещают s корундовый тигель и плотно закрывают корундовой крышкой. Затем тигель устанавливают в электрическую печь сопротивления с исходной температурой 900 С, после чего температуру в печи поднимают до 1200 С и выдерживают при этой температуре 45 мин.

Затем тигель из печи вынимают, расплав стекломассы выливают на стальную гидложку. Готовое стекло отжигают при 600 С в течение 30 мин. Полученное стекло стабильно, прозрачно и имеет низкий коэффициент преломления. Масса полученного образца стекла 8,6 г. Содержание химически связанного азота в пересчете íà BN 20 мол,, Пример 2. Шихту, содержащую, r:.

Zn(HzPO4)z 2HzO5,9; М9(РОЯ 3,6; BN 0,2;

AIN 0,11, перемешивают, засыпают в платиновый тигель и закрывают его крышкой. Тигель с шихтой помещают в электропечь при

950 С, поднимают температуру до 1250"С и выдерживают при этой температуре в течение 50 мин, после чего тигель из печи вынимают, Готовое стекло стабильно, прозрачно, имеет низкий коэффициент преломления. . Масса полученного образца 8,7 r.

Содержание химически связанного азота в пересчете на BN t5 мол. + AIN — 5 мол. (».

Пример 3. Смесь Лп(РОз)2, М9(РОз)2 и AIN перемешивают, засыпают в платиновый тигель, который закрывают крышкой, Тигель с шихтой помещают в электропечь

5 при 9000С, поднимают температудо 1300 С и выдерживают в течение 45 мин, после чего тигель вынимают. Готовое стекло отжигают при 600 С в течение 30 мин. Полученное стекло стабильно, прозрачно, имеет низкий

10 коэффициент преломления.

Стекло содержит азот в пересчете на

AIN 15 мол, .

Зависимость эксплуатационных свойств азотированных фосфатных стекол

15 от условий синтеза и молекулярного содержания азота в стекле в пересчете на нитрид бора и нитрид алюминия в стекле представлена в таблице.

Как видно из таблицы, увеличение со20 держания азота в азотированном фосфатном стекле в пересчете на нитриды в пределах 10-50 мол,, при проведении синтеза в окислительных условиях и соответствующих температурах позволяет Ro

25 сравнению с известным стеклом, полученным в восстановительных условиях, повысить микротвердость в три раза, снизить коэффициент линейного термического расширения в 3 — 4 раза.

30 Формула изобретения

Способ получения азотированного фосфатного стекла с низким показателем преломления, включающий подготовку шихты, введение в нее нитридров и варку, о т л и35 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения микротвердости, снижения коэффициента линейного термического расширения за счет увеличения содержания в стекле химически связанного азота, синтез провОдят в

40 окислительной среде при температуре, превышающей температуру плавления смеси исходных фосфатов на 100 — 200 С, но не выше 1300 С, 6

1661156

Эксплуатацион- Исходное ные свойства стекло беэ нитридов

0,25 ZnO

0,25 NgO

0,5 Ра 05.

Содержание азота, моль. Е, в пересчете, 2, на

BN 50 30 А10+ 5 A1N+ Л1л 15

+17 BN +15 BN

BN 20

ВК 10

Химическая устойчивость к НьO, мг/см О> 35+0, 02

900+50 600+50

650+50 560+50

550+50 850+50

250+30

45+5

50 .5, 58+5

35+4

42+3

68+5

20

10

16

Составитель М,Гулюкин

Техред М,Моргентал Корректор:Т.Палий

Редактор Н. Гунько

Заказ 2094 Тираж 308 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Микротвердость по

Виккерсу, кг/мм2

Коэффициент линейного термического расширения, х 10" град

Склонность к кристаллизации, интенсивность экзотермического эффекта, 7.

0,13+0,01 0,12+0,01 0,17+0,01 0,1+0,01 0,08+0,01 0,12+0,02