CN108863439A - 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法 - Google Patents

一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108863439A
CN108863439A CN201710331960.XA CN201710331960A CN108863439A CN 108863439 A CN108863439 A CN 108863439A CN 201710331960 A CN201710331960 A CN 201710331960A CN 108863439 A CN108863439 A CN 108863439A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sapphire
vitrifying
processing method
antireflective
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710331960.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108863439B (zh
Inventor
魏钦华
史宏声
秦来顺
唐高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201710331960.XA priority Critical patent/CN108863439B/zh
Publication of CN108863439A publication Critical patent/CN108863439A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108863439B publication Critical patent/CN108863439B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5022—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with vitreous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法及其生产工艺，玻璃化处理时所用的外加玻璃成分按摩尔百分比分别为10‑30％RE2O3(RE＝Y，La，Gd，Ce)和90％‑70％SiO2，选用的是未抛光或者单面抛光的蓝宝石。将稀土RE2O3和SiO2原料充分混合后均匀置于未抛光的蓝宝石表面，厚度1mm以上，在高温炉中1400℃‑1600℃之间，保温2小时以上，然后炉内降温至室温，出炉，检验，最后获得所需的透明度明显增加的蓝宝石，是用于红外光学、LED基板，光电显示、军工、透镜等行业领域。

Description

一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法
技术领域
本发明涉及一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法，具体说，是涉及通过对未经过抛光的蓝宝石表面进行玻璃化处理，降低制备成本和大幅度提高其光学透过性，使其成为工业自动化生产线不可或缺的关键元件，适合用于红外光学、LED基板、光电显示、军工、光学透镜、电子器件、耐热部件等行业领域，属于功能材料技术领域。
背景技术
蓝宝石是世界上硬度仅次于金刚石的晶体材料。它具有强度、硬度高(莫氏硬度9)，耐高温(熔点达2050℃)、耐磨擦、耐腐蚀能力强，化学性质稳定，不受酸腐蚀，只有在高温下才能为氢氟酸(HF)、磷酸(H2PO4)以及熔化的氢氧化钾(KOH)所侵蚀：且具有同氮化镓等半导体材料结合匹配性好、光透性能、电绝缘性能优良等一系列特性。
蓝宝石单晶是一种优良的透波材料，在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透过率，可以满足多模式复合制导(电视、红外成像、雷达等)的要求，在军事工业等领域被用作窗口材料及整流罩部件，在光电通讯领域作为重要的窗口材料使用。蓝宝石材料可以生长制备大尺寸的单晶，其内部缺陷很少，没有晶界、孔隙等散射源，强度的损失很小，透波率很高，是目前透波部件的首选材料；此外，由于蓝宝石电绝缘、透明、易导热、硬度高，因此可以用来作为集成电路的衬底材料，可广泛用于发光二极管(LED)及微电子电路，从而替代高价的氮化硅衬底，制作超高速集成电路；可以做成光学传感器以及其它一些光学通信和光波导器件。如高温高压或真空容器的观察窗、液晶显示投影仪的散热板、有害气体检测仪和火灾监测仪的窗口、光纤通讯接头盒等。
但国内在蓝宝石的后续加工方面仍存在较大的问题，由于蓝宝石的高硬度、耐摩擦的特点在蓝宝石抛光时产生了高昂的费用。本发明主要针对抛光难题，提出了新型的处理方法一一蓝宝石表面玻璃化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过蓝宝石表面玻璃化处理来大幅度提高未抛光蓝宝石的光学透过率，本发明的蓝宝石表面玻璃化处理的方法只需按比例配置玻璃成分，然后在一定温度条件下保温和炉内缓慢降温便可大幅度提高蓝宝石的光学透过性，降低了用传统机械抛光带来的高额费用，同时极大程度上改善了传统玻璃的制备工艺和成本。
本发明选择用RE2O3(RE＝Y，La，Gd，Ce)和SiO2系统作为玻璃化时所需的原料，选用未抛光或者单面抛光的蓝宝石作为基片材料，将调整玻璃的组分配方，采用玻璃原料的铺设、熔制、退火、检验、性能测试工艺步骤来实现其目的。
本发明的未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法，其特征是选用的未抛光或单面抛光的蓝宝石基片材料并提供玻璃相中Al2O3的含量，其玻璃化时外加玻璃成分按摩尔百分比为
RE2O3 10-30％
SiO2 70％-90％
使未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法包括如下步骤：
a)玻璃化时玻璃成分配料的制备
将原料按上述的组分及含量经充分混合后制得玻璃配合料；再将玻璃配料均匀置于未抛光的蓝宝石基片上，玻璃配料的厚度保持在1mm以上。
b)配合料的熔制
将由步骤a制得的蓝宝石基片和玻璃配合料置于容器中热处理，热处理温度为1400-1600℃，保温时间为2小时以上，然后继续让蓝宝石基片置于炉体内随炉体自然降温，最后出炉，检验，即得本发明所述的光学透明度大幅度提高的蓝宝石基片。
发明所述的蓝宝石表面玻璃化处理来提高光透过性与现有机械抛光相比，制备工艺简单，成本较低等特点，发明所述的高光透过性能可应用于红外光学、LED基板、光电显示、军工、光学透镜、电子器件、耐热部件等行业领域
上述配上中无As2O3，Sb2O3等澄清剂，对环境无污染。
附图说明
图1是实施例1-4样品和半抛光蓝宝石样品的透过率，图1中的插图是玻璃化处理前后蓝宝石基片的样品照片。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的实施例1-4的组分，工艺参数，性能参数如下表所示
本发明采用炉内慢速降温的工艺，上述实例制造工艺程序基本相同，只是选择体系有不同。以上实例均以在高温马弗炉内熔制，成型冷却都在炉体中完成，经1400-1600℃熔制，随炉缓慢降温最后出炉，成型。观察蓝宝石基片的内在质量，再取小样进行透过率测试。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种使表面未经过抛光的蓝宝石增透的玻璃化处理方法，其特征是在表面玻璃化时外加的玻璃成分按摩尔百分比计量为10-30％RE2O3(RE＝Y，La，Gd，Ce)和90％-70％SiO2。
2.一种使表面未经过抛光的蓝宝石增透的玻璃化处理方法，其特征是在表面玻璃化时玻璃成分中所需要的Al2O3成分全部由蓝宝石提供。
3.制备权利要求1，2所述的表面未经过抛光的蓝宝石增透的玻璃化处理方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
a)表面玻璃化所需外加玻璃成分原料的制备
将原料按权利要求1所述的组分及含量经充分混合后制得玻璃配合料；再将玻璃配料均匀置于未抛光的蓝宝石上，玻璃配料的厚度保持在1mm以上。
b)配合料的熔制
将由步骤a制得的含有玻璃料的蓝宝石置于高温马弗炉中热处理，热处理温度为1400-1600℃之间，保温时间保持在2小时以上，然后继续让蓝宝石置于炉体内随炉体自然降温，最后出炉，检验。即得本发明所述的玻璃化后透明度明显提高的蓝宝石。
4.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，传统的蓝宝石需通过机械抛光才能获得高的光学透过性，本发明是通过化学反应使蓝宝石表面玻璃化来获得高的光学透过性。
5.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，其中步骤b中蓝宝石表面的玻璃化全部过程都是在炉内降温时完成，期间无需其他任何操作，本发明中的表面玻璃化处理方法，在工艺难度系数和制备成本上要远远低于传统的机械抛光方法。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，单面抛光的蓝宝石经过玻璃化处理后，透过率从40％左右可以提高到90％以上。
CN201710331960.XA 2017-05-09 2017-05-09 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法 Active CN108863439B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710331960.XA CN108863439B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710331960.XA CN108863439B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108863439A true CN108863439A (zh) 2018-11-23
CN108863439B CN108863439B (zh) 2021-03-16

Family

ID=64319876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710331960.XA Active CN108863439B (zh) 2017-05-09 2017-05-09 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108863439B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112592203A (zh) * 2020-12-23 2021-04-02 金湖万迪光电科技有限公司 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法及其使用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003627A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. Locally crystallized glass
US20050161690A1 (en) * 2004-01-27 2005-07-28 Mu-Jen Lai Manufacturing method and device for white light emitting
US20110076401A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Hermes-Epitek Corporation Method of Making Showerhead for Semiconductor Processing Apparatus
CN102390929A (zh) * 2011-08-06 2012-03-28 蚌埠玻璃工业设计研究院 一种新型硼硅酸盐闪烁玻璃
CN103951199A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuI4微晶玻璃及其制备方法
CN104650898A (zh) * 2013-11-18 2015-05-27 海洋王照明科技股份有限公司 镝掺杂稀土锡酸盐上转换发光材料、制备方法及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003627A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. Locally crystallized glass
US20050161690A1 (en) * 2004-01-27 2005-07-28 Mu-Jen Lai Manufacturing method and device for white light emitting
US20110076401A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Hermes-Epitek Corporation Method of Making Showerhead for Semiconductor Processing Apparatus
CN102390929A (zh) * 2011-08-06 2012-03-28 蚌埠玻璃工业设计研究院 一种新型硼硅酸盐闪烁玻璃
CN104650898A (zh) * 2013-11-18 2015-05-27 海洋王照明科技股份有限公司 镝掺杂稀土锡酸盐上转换发光材料、制备方法及其应用
CN103951199A (zh) * 2014-05-08 2014-07-30 宁波大学 稀土离子掺杂的LiLuI4微晶玻璃及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112592203A (zh) * 2020-12-23 2021-04-02 金湖万迪光电科技有限公司 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108863439B (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105254181B (zh) 一种铕掺杂钨酸盐透明玻璃陶瓷及其制备方法
CN1676484B (zh) 玻璃陶瓷及其制备方法
CN109608050B (zh) 一种高频低介低损耗微晶玻璃/陶瓷系ltcc基板材料及其制备方法
Alahraché et al. Perfectly transparent Sr3Al2O6 polycrystalline ceramic elaborated from glass crystallization
JP2023112151A (ja) 結晶化ガラス、化学強化ガラスおよび半導体支持基板
CN109721250A (zh) 用低熔点玻璃粉制备发光玻璃陶瓷的方法
Wang et al. Crystallization of Na2SrGe6O14: Cr3+, Yb3+ Glass Ceramics Enabling a Watt‐Level Output Power NIR‐I/NIR‐II Lighting Source
CN110407462A (zh) 一种稀土掺杂硅酸盐玻璃及其制备方法和应用
CN101209898A (zh) 一种掺铒含氟化钇钡纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷及其制备方法
CN108863439A (zh) 一种使表面未抛光蓝宝石增透的玻璃化处理方法
CN101255010B (zh) 一种具有宽频带光学窗口的硫卤玻璃陶瓷及其制备方法
NL2028094B1 (en) Vitrification method for enhancing transmittance of surface-unpolished sapphire
CN106587636A (zh) 一种低熔点透明微晶玻璃及其制备方法和应用
JP2024511218A (ja) 高い応力深さを有する透明強化ガラスセラミックス、その製造方法および応用
CN102050576B (zh) 全波段硫卤玻璃及其制备方法
CN105016618B (zh) 一种近红外发光铋掺杂多组分玻璃及其制备方法
CN109502967A (zh) 一种耐酸碱无氟乳白玻璃及其制备方法和应用
CN114956553A (zh) 一种钬掺杂硫系玻璃及其制备方法
CN104386730A (zh) 一种Ho3+/Yb3+双掺杂α-NaYF4激光晶体及其制备方法
TW201906799A (zh) 發光二極體用螢光玻璃及其製備方法
CN1884167A (zh) 一种硒基硫卤玻璃及其制备方法
CN109231818A (zh) 氧氮玻璃和氧氮玻璃的生产方法
CN107721159B (zh) 含锆触摸屏用盖板玻璃材料、玻璃以及制备方法和触摸屏用盖板
CN105439446B (zh) 一种光学玻璃、制备方法及其应用
CN104445930B (zh) 光学玻璃

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant