專利名稱：稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧霞捌渲苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧?，具體是稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧霞捌渲苽浞椒?，屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
透明陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、高絕緣、耐高溫、耐腐蝕等陶瓷材料固有的特性，還兼具玻璃材料的光學(xué)性能，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 與單晶相比，透明陶瓷的制備溫度遠(yuǎn)低于單晶的制備溫度，對于ー些高熔點(diǎn)的材料尤其具有實(shí)際意義。透明陶瓷還可以根據(jù)器件應(yīng)用要求方便地實(shí)現(xiàn)高濃度離子的均勻摻雜，避免由于晶體生長エ藝限制所造成的摻雜濃度低、分布不均勻的狀況。另外，利用陶瓷的制備方法可獲得大尺寸和形狀復(fù)雜的材料。研究表明，某些透明陶瓷的性能已經(jīng)達(dá)到或超過單晶材料，并有望在ー些特定場合逐步替代單晶光學(xué)材料。此外，與玻璃材料相比，透明陶瓷具有耐高溫、熱導(dǎo)率高、硬度高、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在某些特殊場合有其獨(dú)特的應(yīng)用價值。自1962年，美國專利US3026210中首次報道制備出半透明氧化鋁陶瓷以來，透明陶瓷材料在種類和應(yīng)用上均取得很大的研究進(jìn)展。目前已制備出YAG:Nd[A. Ikesue, T.Kinoshita, K. Yoshida, J. Am. Ceram. Soc. , 1995, 78(4) :1033-1037]等激光陶瓷，以及(Y,Gd) 203:Eu[U. S. P. 4421671], Gd2O2SiPr, Ce, F[Ito H, Yamada H, Yoshida M, et al, Jpn.J. AppI. Phys.，1988，27(8) :L1371_1373]、Gd3Ga5O12: Cr, Ce [U. S. P. 5318722]等閃爍陶瓷并成功應(yīng)用于エ業(yè)和商業(yè)X-CT。中國專利CN1587187A采用燃燒法制粉，高溫?zé)釅夯蛘邿岬褥o壓等方法制備出了鉿酸鑭基透明陶瓷，但由于燒結(jié)條件苛刻，制備出的透明陶瓷透過率不高。此外，最近中國專利CN102515752A公開ー種鋯酸鑭釔陶瓷材料及其制備方法，其采用甘氨酸-硝酸鹽燃燒法制備鋯酸鑭釔陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有較高可見光透過率的新型透明陶瓷材料及其制備方法，為透明陶瓷領(lǐng)域增添ー種新產(chǎn)品，以滿足信息探測、激光介質(zhì)、高溫視窗、高折射率相機(jī)鏡頭、閃爍體等領(lǐng)域?qū)ν该魈沾刹牧系男阅芤蟆Ｔ谏鲜霈F(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明人認(rèn)識到鋯酸鑭釓不僅具有高密度、高有效原子序數(shù)，能夠滿足閃爍體對材料的要求，而且其晶體結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定的立方燒綠石結(jié)構(gòu)，不存在雙折射現(xiàn)象。因此，鋯酸鑭釓可望制備成透明陶瓷，并有望用作陶瓷閃爍體的基質(zhì)材料。傳統(tǒng)固相法制備的粉體燒結(jié)活性低、燒結(jié)溫度高，很難制備出單一相的透明陶瓷。本發(fā)明也采用燃燒法以甘氨酸為燃燒劑制備高燒結(jié)活性的鋯酸鑭釓粉體，制得的粉體可在無燒結(jié)助劑的條件下真空燒結(jié)制備透明陶瓷。首先，本發(fā)明提供ー種稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧?，其中，所述鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系幕瘜W(xué)組成為Lac^yREyGcUZr2O7,其中O. 002 ^ y ^ O. 04，RE為Pr、Tb或Sm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系目梢姽馔高^率高，經(jīng)過雙面拋光的Imm厚樣品在可見光波段的直線透過率可達(dá)70%以上，同時燒結(jié)致密度高，折射率接近2. 1，可滿足在信息探測、激光介質(zhì)、高溫視窗以及高折射率相機(jī)鏡頭、閃爍體等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。另ー方面，本發(fā)明還提供制備上述的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系姆椒?，包括粉體制備エ序、成型エ序、燒結(jié)エ序和退火エ序；其中，所述粉體制備エ序采用甘氨酸-硝酸鹽燃燒法制得鋯酸鑭釓粉體，所述成型エ序采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型エ藝。本發(fā)明的方法采用甘氨酸-硝酸鹽燃燒法制備稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體，對制備條件要求低，操作方便，燃燒反應(yīng)時間短，采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型エ藝可制得致密的陶瓷素還。在本發(fā)明中，所述粉體制備エ序可包括按照LatlIyREyGdh6Zr2O7的原子摩爾比分·別稱取硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釓和稀土離子硝酸鹽配置成硝酸鹽水溶液；加入甘氨酸作為燃燒劑，調(diào)節(jié)溶液PH值為2 6 ;加熱發(fā)生燃燒反應(yīng)，以得到前驅(qū)體粉體；以及對所述前驅(qū)體粉體進(jìn)行熱處理。在本發(fā)明的方法中，很寬范圍pH值的前驅(qū)體溶液均能夠制備出前驅(qū)體粉體，與其它液相法相比具有明顯的優(yōu)勢。又，較佳地，所述硝酸鹽水溶液中的硝酸根離子與所述甘氨酸的摩爾比可為2:1。所述熱處理的條件可為在800 1200°C保溫2 4小時。所述粉體制備エ序還可包括，對熱處理后的粉體進(jìn)行球磨、干燥和篩分處理以得到平均粒徑為50 IOOnm的粉體。所述的球磨的エ藝條件可為以250轉(zhuǎn)每分球磨20小時；所述干燥的條件為在60°C下干燥24小時。又，在本發(fā)明中，所述成型エ序可包括在2. 5 5MPa壓カ下，對所述稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體進(jìn)行雙面加壓并保壓I分鐘，使其干壓成型為素坯；以及將干壓成型制得的素坯在180 230MPa壓カ下進(jìn)行冷等靜壓處理I 3分鐘制得稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素還。所述燒結(jié)エ序可包括將所述稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在800 1400°C預(yù)燒2 4小時；以及在真空度為10_2Pa 10_4Pa的真空條件下于1800 1900°C燒結(jié)4 10小時。所述退火エ序可包括將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1400 1600°C下保溫4 10小時。本發(fā)明的制備方法具有エ藝簡單、可控性好、無需燒結(jié)助劑、燒結(jié)條件相對較簡單、易于操作和生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。


圖I示出本發(fā)明的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜；
圖2示出本發(fā)明的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜；
圖3示出本發(fā)明的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜；圖4示出本發(fā)明的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)雙面拋光后厚度Imm的鋯酸鑭釓陶瓷片的透過率曲線；
圖5示出本發(fā)明的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)雙面拋光后厚度Imm的鋯酸鑭釓陶瓷片的透過率曲線；
圖6示出本發(fā)明的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)雙面拋光后厚度Imm的鋯酸鑭釓陶瓷片的透過率曲線；
圖7示出本發(fā)明的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V；
圖8示出本發(fā)明的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V；
圖9示出本發(fā)明的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及下述具體實(shí)施方式
進(jìn)ー步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實(shí)施方式和/或附圖僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。本發(fā)明的鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧?Lac^yREyGdh6Zr2O7,0. 002 ^ y ^ O. 04，RE為Pr、Tb或Sm)的制備包括粉體制備、成型、燒結(jié)和退火熱處理步驟。所述的粉體制備采用甘氨酸-硝酸鹽燃燒法，具體地以硝酸鹽，S卩、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釓稀、稀土離子硝酸鹽(硝酸鐠、硝酸鋱、硝酸釤)為原料，以甘氨酸作為燃燒劑，采用燃燒法制備鋯酸鑭釓粉體。本發(fā)明采用的原料優(yōu)選采用高純原料，例如99. 9%以上，更優(yōu)選99. 99%以上，還應(yīng)理解，采用的硝酸鹽可為含水的水合物形式，即、上述硝酸鹽中的ー種或多種為水合物形式，例如采用Zr(NO3)4 ·3Η20。另外，還應(yīng)理解，可采用氧化物和硝酸來配置上述硝酸鹽直接用于下述制備過程中，例如將Gd2O3溶于過量硝酸配制硝酸釓溶液。按La0.4_yREyGdL6Zr207 各原子的摩爾比(即、2: (O. 4-y) :y :1.60. 002 ^ y ^ O. 04))稱取硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釓和稀土離子硝酸鹽，溶于適量的水中，優(yōu)選去離子水制得硝酸鹽水溶液。在這里，制得的硝酸鹽水溶液中硝酸根離子的摩爾濃度可為O. I 3mol/L。在上述硝酸鹽水溶液中加入適量的燃燒劑甘氨酸，攪拌使其完全溶解。在這里甘氨酸的加入量優(yōu)選為是其與硝酸鹽水溶液中的硝酸根離子的摩爾比為1:2。調(diào)節(jié)溶液的pH值為2 6 ;加熱使發(fā)生燃燒反應(yīng)，得到前驅(qū)體粉體。在這里，可采用氨水來調(diào)節(jié)溶液pH,但應(yīng)理解其他合適的pH值調(diào)節(jié)劑也是適用的,例如三こ胺等。加熱可在耐熱的器皿中進(jìn)行，優(yōu)選具有大蒸發(fā)表面的器皿，例如石英坩堝，加熱先使溶液的水分蒸發(fā)并最終發(fā)生燃燒反應(yīng)。在這里，燃燒時間可為2分鐘。接著，對前驅(qū)體粉體進(jìn)行熱處理。所述熱處理?xiàng)l件優(yōu)選為在800 1200°C保溫2 4小時?？蓪?jīng)熱處理的粉體進(jìn)行球磨、干燥和篩分處理，以得到合適粒徑且均一的稀土離子摻雜的鋯酸鑭釓粉體，例如平均粒徑優(yōu)選為50 IOOnm的粉體。然后采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型エ藝使制得的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體成型。所述的干壓結(jié)合冷等靜壓成型エ藝可包括如下步驟在2. 5 5MPa壓カ下，對所述稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體進(jìn)行雙面加壓并保壓I分鐘，使其干壓成型為素坯；然后將干壓成型制得的素坯在180 230MPa壓カ下進(jìn)行冷等靜壓處理I 3分鐘制得稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯。所述干壓成型和冷等靜壓處理均優(yōu)選在室溫下進(jìn)行。
接著進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)可包括將制得的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在800 1400°C預(yù)燒2 4小時，然后在真空條件下于1800 1900°C燒結(jié)4 10小時。所述真空條件可為真空度10_2Pa 10_4Pa。最后進(jìn)行退火處理將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1400 1600°C下保溫4 10小時。本發(fā)明提供的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)過雙面拋光的Imm厚樣品在可見光波段的直線透過率可達(dá)70%以上，同時燒結(jié)致密度高，折射率接近2. 1，可滿足在信息探測、激光介質(zhì)、高溫視窗以及高折射率相機(jī)鏡頭、閃爍體等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。另外，本發(fā)明的制備方法具有エ藝簡單、可控性好、無需燒結(jié)助劑、燒結(jié)條件相對較簡單、易于操作和生廣等優(yōu)點(diǎn)。下面進(jìn)ー步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用 于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的反應(yīng)溫度、時間投料量等也僅是合適范圍中的ー個示例，即、本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。實(shí)施例I
a)粉體制備將硝酸鋯(Zr(NO3)4 · 3H20，99. 9%)，硝酸鑭(La (NO3) 3，99. 99%)、硝酸鐠(Pr (NO3)3,99. 99%)和硝酸釓(Gd(NO3)3,99. 995%)按照Zr、La、Pr、Gd摩爾比為 2: (O. 4-y) :y I. 6(y=0. 002，即、鐠的摻雜量為O. lat%)稱量溶于去離子水中配制成硝酸鹽水溶液，然后按照完全燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式需要加入適量燃料甘氨酸，攪拌使其完全溶解，之后用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值為4。將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至石英坩堝，在電爐上加熱使水分蒸發(fā)并最終發(fā)生燃燒反應(yīng)，之后將得到的前驅(qū)粉體置于馬弗爐中在1200°C保溫2小時進(jìn)行粉料熱處理。制得陶瓷粉末經(jīng)球磨篩分，獲得平均粒徑為50 IOOnm的鐠摻雜鋯酸鑭釓納米粉體；
b)成型采用干壓(2.5MPa，保壓I分鐘)結(jié)合冷等靜壓(200MPa，保壓2分鐘)成型エ藝，得到鐠摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯；
c)燒結(jié)將制得的鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在1400°C預(yù)燒3小時，然后在真空度10_2Pa 10_4Pa的真空條件下于1850°C燒結(jié)6小時；
d)退火熱處理將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1500°C下保溫5小吋，即得鐠摻雜鋯酸鑭 し(La0 398PrQ.Cltl2Gd1.6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例2
基本重復(fù)實(shí)施例I的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 01 (即、鐠的摻雜量為O. 5at%)，制得鐠摻雜鋯酸鑭釓(La0.39Pr0.01GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例3
基本重復(fù)實(shí)施例I的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 02 (即、鐠的摻雜量為1.0at%)，制得鐠摻雜鋯酸鑭釓(La0.38Pr0.02GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例4
基本重復(fù)實(shí)施例I的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 04 (即、鐠的摻雜量為2. 0at%)，制得鐠摻雜鋯酸鑭釓(La0.36Pr0.04GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。圖I示出實(shí)施例I 4制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜，由圖I可見所制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾蔀閰g一的燒綠石結(jié)構(gòu)。圖4示出實(shí)施例I 4制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)過雙面拋光后厚度為Imm的透明陶瓷照片的透過率曲線，由圖4可見所制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧显诳梢姽饧敖t外波段均范圍具有良好的光學(xué)透明性。圖7示出實(shí)施例I 4制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V，由圖7可見所制得的鐠摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧暇诳梢姽夥秶憩F(xiàn)出發(fā)光特性。實(shí)施例5
a)粉體制備將硝酸鋯(Zr(NO3)4 · 3H20，99. 9%)，硝酸鑭(La (NO3) 3，99. 99%)、硝酸鋱(Tb (NO3) 3，"· 99%)和硝酸釓(Gd(NO3)3,99. 995%)按照 Zr、La、Tb、Gd摩爾比為 2: (O. 4-y) :y I. 6(y=0. 002，即、鋱的摻雜量為O. lat%)稱量溶于去離子水中配制成硝酸鹽水溶液，然后按照完全燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式需要加入適量燃料甘氨酸，攪拌使其完全溶解，之后用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值為2。將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至石英坩堝，在電爐上加熱使水分蒸發(fā)并最終發(fā) 生燃燒反應(yīng)，之后將得到的前驅(qū)粉體置于馬弗爐中在1200°C保溫2小時進(jìn)行粉料熱處理。制得陶瓷粉末經(jīng)球磨篩分，獲得平均粒徑為50 IOOnm的鋱摻雜鋯酸鑭釓納米粉體；
b)成型采用干壓(2.5MPa，保壓I分鐘)結(jié)合冷等靜壓(200MPa，保壓2分鐘)成型エ藝，得到鋱摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯；
c)燒結(jié)將制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在1400°C預(yù)燒3小時，然后在真空度KT2Pa KT4Pa的真空條件下于1850°C燒結(jié)6小時；
d)退火熱處理將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1500°C下保溫5小吋，即得鋱摻雜鋯酸鑭釓(La0.398Tb0.002GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例6
基本重復(fù)實(shí)施例5的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 01 (S卩、鋱的摻雜量為O. 5at%)，制得鋱摻雜鋯酸鑭釓(La0.39Tb0.01GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例7
基本重復(fù)實(shí)施例5的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 02 (S卩、鋱的摻雜量為I. 0at%)，制得鋱摻雜鋯酸鑭釓(La0.38Tb0.02GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例8
基本重復(fù)實(shí)施例5的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 04 (S卩、鋱的摻雜量為2. 0at%)，制得鋱摻雜鋯酸鑭釓(La0.36Tb0.04GdL ,Zr2O7)透明陶瓷材料。圖2示出實(shí)施例7 8制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜，由圖2可見所制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾蔀閰g一的燒綠石結(jié)構(gòu)。圖5示出實(shí)施例7 8制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)過雙面拋光后厚度為Imm的透明陶瓷照片的透過率曲線，由圖5可見所制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧显诳梢姽饧敖t外波段均范圍具有良好的光學(xué)透明性，其中O. lat%Tb摻雜的鋯酸鑭釓在633nm處的透過率可達(dá)理論值的95. 8%。圖8示出實(shí)施例7 8制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V，由圖8可見所制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧暇诳梢姽夥秶憩F(xiàn)出發(fā)光特性。實(shí)施例9
a)粉體制備將硝酸鋯(Zr (NO3)4 · 3H20，99. 9%)，硝酸鑭(La (NO3) 3，99. 99%)、硝酸釤(Sm(NO3)3,99. 99%)和硝酸釓(Gd(NO3)3,99. 995%)按照Zr、La、Sm、Gd摩爾比為 2: (O. 4-y) :y I. 6(y=0. 002，即、釤的摻雜量為O. lat%)稱量溶于去離子水中配制成硝酸鹽水溶液，然后按照完全燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式需要加入適量燃料甘氨酸，攪拌使其完全溶解，之后用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值為6。將前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至石英坩堝，在電爐上加熱使水分蒸發(fā)并最終發(fā)生燃燒反應(yīng)，之后將得到的前驅(qū)粉體置于馬弗爐中在1200°C保溫2小時進(jìn)行粉料熱處理。制得陶瓷粉末經(jīng)球磨篩分，獲得平均粒徑為50 IOOnm的釤摻雜鋯酸鑭釓納米粉體；
b)成型采用干壓(2.5MPa，保壓I分鐘)結(jié)合冷等靜壓(200MPa，保壓2分鐘)成型エ藝，得到釤摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯；
c)燒結(jié)將制得的釤摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在1400°C預(yù)燒3小吋，然后在真空度KT2Pa KT4Pa的真空條件下于1850°C燒結(jié)6小時；
d)退火熱處理將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1500°C下保溫5小吋，即得釤摻雜鋯酸鑭 し(La0 398Sm0.Cl02Gd1.6Zr207)透明陶瓷材料。 實(shí)施例10
基本重復(fù)實(shí)施例9的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 01 (即、釤的摻雜量為O. 5at%)，制得釤摻雜鋯酸鑭釓(La0.39Sm0.01GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例11
基本重復(fù)實(shí)施例9的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 02 (即、釤的摻雜量為1.0at%)，制得釤摻雜鋯酸鑭釓(La0.38Sm0.02GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。實(shí)施例12
基本重復(fù)實(shí)施例9的過程，不同點(diǎn)在于y=0. 04 (即、釤的摻雜量為2. 0at%)，制得釤摻雜鋯酸鑭釓(La0.36Sm0.04GdL 6Zr207)透明陶瓷材料。圖3示出實(shí)施例9 12制得的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系腦射線衍射圖譜，由圖3可見所制得的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾蔀閰g一的燒綠石結(jié)構(gòu)。圖6示出實(shí)施例9 12制得的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧辖?jīng)過雙面拋光后厚度為Imm的透明陶瓷照片的透過率曲線，由圖6可見所制得的鋱摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧显诳梢姽饧敖t外波段均范圍具有良好的光學(xué)透明性。圖9示出實(shí)施例9 12制得的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系臒晒夤庾V，由圖9可見所制得的釤摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧暇诳梢姽夥秶憩F(xiàn)出發(fā)光特性。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明提供的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧峡梢姽馔高^率高，燒結(jié)致密度高，折射率接近2. 1，可滿足在信息探測、激光介質(zhì)、高溫視窗以及高折射率相機(jī)鏡頭、閃爍體等領(lǐng)域的應(yīng)用要求，有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧?，其特征在于，所述鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系幕瘜W(xué)組成為 La。. IyREyGdh6Zr2O7，其中 O. 002 ^ y ^ O. 04，RE 為 Pr、Tb 或 Sm。
2.一種制備權(quán)利要求I所述的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系姆椒?，包括粉體制備工序、成型工序、燒結(jié)工序和退火工序；其特征在于，所述粉體制備工序采用甘氨酸-硝酸鹽燃燒法制得稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體，所述成型工序采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述粉體制備工序包括 按照LaciIyREyGcUZr2O7的原子摩爾比分別稱取硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釓和稀土離子硝酸鹽配置成硝酸鹽水溶液； 加入甘氨酸作為燃燒劑，調(diào)節(jié)溶液pH值為2 6 ;加熱發(fā)生燃燒反應(yīng)，以得到前驅(qū)體粉體；以及對所述前驅(qū)體粉體進(jìn)行熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述硝酸鹽水溶液中的硝酸根離子與所述甘氨酸的摩爾比為2:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述熱處理的條件為在800 1200°C保溫2 4小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述粉體制備工序還包括，對熱處理后的粉體進(jìn)行球磨、干燥和篩分處理以得到平均粒徑為50 100 nm的粉體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的球磨的工藝條件為以250轉(zhuǎn)每分球磨20小時；所述干燥的條件為在60°C下干燥24小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求3 4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述成型工序包括 在2. 5 5 MPa壓力下，對所述稀土離子摻雜鋯酸鑭釓粉體進(jìn)行雙面加壓并保壓I分鐘，使其干壓成型為素坯；以及將干壓成型制得的素坯在180 230 MPa壓力下進(jìn)行冷等靜壓處理I 3分鐘制得稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯。
9.根據(jù)權(quán)利要求3 4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述燒結(jié)工序包括 將所述稀土離子摻雜鋯酸鑭釓陶瓷素坯先在800 1400 °C預(yù)燒2 4小時；以及 在真空度為1(Γ2 Pa Kr4 Pa的真空條件下于1800 1900°C燒結(jié)4 10小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求3 5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述退火工序包括將燒結(jié)后的樣品在空氣氣氛中于1400 1600°C下保溫4 10小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧霞捌渲苽浞椒?，所述鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系幕瘜W(xué)組成為La0.4-yREyGd1.6Zr2O7，其中0.002≤y≤0.04，RE為Pr、Tb或Sm。本發(fā)明提供的稀土離子摻雜鋯酸鑭釓?fù)该魈沾刹牧系目梢姽馔高^率高，同時燒結(jié)致密度高，可滿足在信息探測、激光介質(zhì)、高溫視窗以及高折射率相機(jī)鏡頭、閃爍體等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
文檔編號C04B35/622GK102815941SQ201210337520
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者王正娟, 周國紅, 張海龍, 覃顯鵬, 張廣軍, 王士維 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所, 肖特玻璃科技(蘇州)有限公司