DE1771080B1 - Arsenpentoxid glaeser guter haltbarkeit und mit extremen optischen eigenschaften und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Arsenpentoxid glaeser guter haltbarkeit und mit extremen optischen eigenschaften und verfahren zu ihrer herstellung

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DE1771080B1 DE19681771080 DE1771080A DE1771080B1 DE 1771080 B1 DE1771080 B1 DE 1771080B1 DE 19681771080 DE19681771080 DE 19681771080 DE 1771080 A DE1771080 A DE 1771080A DE 1771080 B1 DE1771080 B1 DE 1771080B1
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Description

Die Möglichkeiten der Variation der erfindungsgemäßen Gläser sind überaus groß. So ist es möglich, die einfachen Fluoride von Zn, Cd, Bi, der Seltenen Erden oder des Yttriums sowie die als einfache Fluoride leichtflüchtigen Verbindungen von Titan, Zirkonium, Niob, Tantal und Wolfram in Form der stabileren komplexen Fluoride, wie Titanbariumfluorid, Zirkoniummagnesiumfhiorid usw., einzusetzen. Auch die komplexen Bor- und Siliziumfluoride lassen sich einbauen, letztere in Mengen bis zu 20 Gewichtsprozent. Überraschenderweise bleibt dabei die hohe IR-Durchlässigkeit bis zu einer Wellenlänge von 5,5 μηι bei Es sind bereits Gläser vorgeschlagen worden, die 5 mm Dicke erhalten. Auch Fluoride färbender EIeaus Arsenaten oder Arseniten von Metalloxiden er- mente, wie Fe, Mn, Cu usw., können in die Gläser schmolzen werden und eine gute Infrarotdurchlässig- 20 gemäß der Erfindung eingeführt werden. Hierbei ist keit haben. Diese Gläser haben ebenfalls eine unzu- die Lage der Absorptionsbanden in manchen Fällen reichende chemische Beständigkeit. gegenüber der in Oxidgläsern verändert.
Es wurde nun gefunden, daß man Gläser mit über- In den Rahmen der Erfindung fallen auch Gläser,
raschend guter Haltbarkeit und extremen optischen die aus Gemengen erschmolzen worden sind, denen Eigenschaften erhält, wenn man eine neue Sorte von 25 kleine Mengen, bis zu 5 Gewichtsprozent, anderer Quasizweikomponentengläsern erschmilzt. Die eine oxydischer Stoffe, außer As2O5, zugegeben wurden. (Quasi-)Komponente besteht dabei aus einfachen oder Für die Stabilisierung des Glases wirkt sich besonders komplexen anorganischen Fluoriden, die zweite aus günstig ein teilweiser Ersatz von Arsenpentoxid durch Arsenpentoxid. Phosphorpentoxid aus. In der nachfolgenden Tabelle 1
Dieses System besitzt einen sehr großen Glasigkeits- 30 sind zwölf Gemenge genannt, aus denen gemäß der bereich mit einer überaus großen Mannigfaltigkeit. Erfindung Gläser erschmolzen wurden.
Es ist z. B. möglich, Gläser herzustellen, die zu 40 bis
92 Gewichtsprozent aus Fluoriden und zu 8 bis 60 Gewichtsprozent aus Arsenpentoxid bestehen.
Die Tatsache, daß man diese Komponenten zu her- 35
vorragenden Gläsern zusammenschmelzen kann, ist
überraschend, denn bekanntermaßen hat Arsenpentoxid den Nachteil, daß es bei relativ niedrigen Tempe-
raturen sublimiert. As2O5
Die erfindungsgemäßen Gläser bestehen also aus 40 AlF3 . Arsenpentoxid und Metallfluoriden. Da beide Korn- CaF2 ponenten, insbesondere die Fluoride, ihr erstes Haupt- BaF2 maximum der Infrarotabsorption erst bei sehr langen PbF2 Wellenlängen besitzen, ist die Dispersion dieser Gläser MgF2 im Infrarotbereich extrem klein, und sie bringen auch 45
im Sichtbaren eine ganz abnorme Teildispersion, ahn-
lieh Calciumfluorid, die sie zur Verwendung in Apo-
chromaten besonders wertvoll machen. Die optische
Lage der erfindungsgemäßen Gläser erstreckt sich über
ein weites Gebiet. Bemerkenswert ist die hohe IR- 50 As2O5
Durchlässigkeit der Gläser gemäß der Erfindung. AlF3..
Als Fluoride kommen insbesondere die der mehrwertigen Elemente in Betracht, da größere Mengen an Alkali die chemische Haltbarkeit verringern und ™" 2 die Hygroskopizität steigern. Besonders günstig ver- 55 halten sich Gläser mit hohem Gehalt an Erdalkali- ΰ^Γβ fluoriden und Aluminiumfluorid. Der Minimalgehalt ThF4 .. an diesen beiden Fluoriden sollte deshalb vorzugsweise
30 Gewichtsprozent nicht unterschreiten und kann bis
zum Maximalgehalt von 92 Gewichtsprozent gesteigert 60 werden, so daß sich ein solches Glas in den optischen Werten bereits weitgehend denen der reinen Fluoride As2O5 . nähert. AlF3...
Der Gehalt an Erdalkalifluoriden beträgt Vorzugs- CaF2 .. weise 15 bis 75 Gewichtsprozent. Der Gehalt an Alu- 65 BaF2 .. miniumfluorid soll mindestens 2 Gewichtsprozent be- ZnF2 .. tragen und liegt vorzugsweise zwischen 5 und 35 Ge- YF3 ... wichtsprozent. Besonders groß ist das Glasgebiet, CdF2 ..
Tabelle 1
Alle Angaben in Gramm
Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5
20,0 35,0 50,0 45,0 39,0
30,0 7,5 12,5 10,0 14,0
30,0 7,5 12,5 — 7,0
17,0 47,0 25,0 45,0 40,0
3,0 3,0 — — —
Nr.
25,0 20,0 20,0 5,0 30,0
Nr. 7
25,0
20,0
20,0
5,0
25,0
5,0
Nr. 8
25,0 20,0 20,0 12,5 10,0
12,5
Nr.
21,5 3,5 3,5
43,0
28,5
Nr. 10
25,0
25,0
25,0
20,0
5,0
Nr. 11
25,0 25,0 25,0 22,0
3,0
Nr.
25,0 25,0 25,0 20,0
5,0
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gläser erfolgt zweckmäßig, indem man das sorgfältig gemischte Gemenge der annähernd wasserfrei gemachten Fluoride bei 800 bis 850° C einschmilzt und bei 850 bis höchstens 1000° C läutert. Bei übermäßigem Erhitzen tritt Verlust an Fluor, Sauerstoff und Arsen ein, und zuweilen scheiden sich unlösliche Rückstände aus. Besondere Läutermittel sind nicht nötig. Die Schmelze kann im Platintiegel durchgeführt werden.
Es wird bis etwa 650 bis 750° C abgerührt und wie üblich in Stahlformen abgegossen und gekühlt. Diese Kühlung sollte wegen der relativ hohen Wärmeausdehnung nicht allzuschnell erfolgen.
Die Gläser lassen sich in guter optischer Homogenität herstellen. Sie sind hart und gut polierbar und, abgesehen von hochbleihaltigen Gläsern, annähernd farblos und nicht hygroskopisch. Die chemische Haltbarkeit ist auf jeden Fall für die Herstellung optischer Polituren ausreichend.
Wegen ihrer hohen Ausdehnung sind die beschriebenen Gläser auch als Lotgläser interessant (z. B. für Kupfer und V2A). Da der Transformationspunkt der Gläser sehr hoch liegt, sind sie gut formbeständig.
Die nachfolgende Tabelle 2 gibt weitere Beispiele für Gemenge, aus denen Gläser mit den angegebenen Eigenschaften erschmolzen wurden.
Tabelle Beispiel
13 14
25,0 30,0
20,0 5,0
20,0 5,0
7,5 60,0
20,0 —
7,5 —
4,313 4,653
136,3 156,3
451 420
1,5948 1,6018
48,59 55,64
16
As2O5
AlF3
CaF3
BaF2
PbF2
LaF3
i/(g/cm3)
oc (-lO-'cm) 20 bis 300° C
Tg(0C)
15,0
27,5
27,5
15,0
15,0
4,030
153,9
η. gem.
1,5253
58,37
20,0
30,0
30,0
15,0
5,0
3,766
146,0
434
1,5067
67,50
In F i g. 1 ist die Dispersion im Infrarotbereich, in F i g. 2 die Dispersion im sichtbaren Bereich der Gläser 13, 14, 15 und 16 graphisch dargestellt. In F i g. 3 ist das Pseudodreistoffsystem
As2O5 — BaF2 — AlF3 + CaF2
40
in Dreieckskoordinaten dargestellt. F i g. 4 gibt die Infrarotdurchlässigkeit des Glases Nr. 1 wieder.
In Tabelle 3 sind weitere Beispiele von Zusammensetzungen aufgeführt, in denen nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch geringe Mengen an Metalloxiden enthalten sind.
Tabelle 3
17 Beispiel
18		 19
As2O5 24,0 g
24,0 g
24,0 g
24,0 g
4,0 g		 24,0 g
24,0 g
24,0 g
24,0 g
4,0 g		 24,0 g
24,0 g
24,0 g
24,0 g
CaF2
AlF3 4,0 g
BaF2
ThO2
WO3
PbO
55
6o

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Arsenpentoxid-Gläser guter Haltbarkeit und mit extremen optischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Arsenpentoxid und einfachen oder komplexen anorganischen Fluoriden bestehen.
2. Gläser nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
zeichnet, daß sie aus 8 bis 60 Gewichtsprozent Arsenpentoxid und 92 bis 40 Gewichtsprozent einfachen oder komplexen anorganischen Fluoriden bestehen.
3. Gläser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 30 bis 92 Gewichtsprozent der Fluoride des Aluminiums und der Erdalkalimetalle enthalten.
4. Gläser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 2 Gewichtsprozent AlF3 bzw. mindestens 15 Gewichtsprozent Erdalkalifluoride enthalten.
5. Gläser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 30 bis 75 Gewichtsprozent Erdalkalifluoride enthalten.
6. Gläser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 35 Gewichtsprozent AlF3 enthalten.
7. Gläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 35 Gewichtsprozent Bleifluorid enthalten.
8. Gläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ZnF2 und/oder CdF2, BiF3 und/oder Fluoride der Seltenen Erden und/oder Fluoride des Yttriums und/oder des Thoriums und/oder komplexe Fluoride von Titan, Zirkonium, Niob, Tantal und Wolfram enthalten.
9. Gläser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Siliziumtetrafiuorid enthalten, welches dem Gemenge in komplexer Form in Mengen bis zu 20 Gewichtsprozent zugesetzt worden ist.
10. Gläser nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich bis zu 5 Gewichtsprozent an Metalloxiden enthalten.
11. Gläser nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa gleiche Gewichtsmengen an Calciumfluorid und Aluminiumfluorid enthalten.
12. Verfahren zur Herstellung von Gläsern gemäß
den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge aus 8 bis 60 Gewichtsprozent Arsenpentoxid und 40 bis 90 Gewichtsprozent einfachen oder komplexen, anorganischenFluoriden unterhalb 10000C zusammengeschmolzen wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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